STM32单片机CAN通信：工业级通信利器，保障数据传输稳定可靠

# 1. STM32单片机CAN通信概述

CAN（控制器局域网络）是一种广泛用于汽车、工业自动化和医疗设备等领域的串行通信协议。STM32单片机集成了CAN控制器，支持CAN通信功能。

本篇文章将介绍STM32单片机CAN通信的概述，包括CAN通信的基本原理、CAN报文格式、CAN网络拓扑和仲裁机制等内容。通过了解这些基础知识，读者可以为后续的STM32单片机CAN通信配置和应用打下坚实的基础。

# 2. CAN通信协议解析

### 2.1 CAN通信的基本原理

CAN（Controller Area Network）是一种串行通信协议，专为汽车工业中的分布式实时控制系统而设计。其基本原理是：

- **多主控总线结构：**CAN总线是一个多主控总线，即任何连接到总线上的节点都可以发送消息。
- **非破坏性仲裁：**当多个节点同时尝试发送消息时，具有最高优先级的消息将赢得仲裁并被发送。
- **位优先级仲裁：**仲裁过程基于消息的标识符，标识符中较低的位具有更高的优先级。
- **错误检测和纠正：**CAN协议包含强大的错误检测和纠正机制，以确保数据的可靠传输。

### 2.2 CAN报文格式和传输机制

CAN报文由以下字段组成：

- **起始位：**一个逻辑0位，表示报文的开始。
- **标识符：**11位或29位字段，用于唯一标识消息。
- **控制场：**6位字段，包含有关报文长度、类型和错误检测信息。
- **数据场：**0到8个字节的数据字段，用于传输实际数据。
- **CRC场：**15位循环冗余校验（CRC）字段，用于检测传输错误。
- **确认场：**1位字段，表示接收节点已成功接收报文。
- **结束位：**7个逻辑1位，表示报文的结束。

CAN报文传输过程如下：

1. **发送节点**将报文放入CAN控制器。
2. **CAN控制器**将报文广播到总线。
3. **接收节点**比较报文标识符与自己的接收过滤器。
4. **匹配的节点**接收报文并将其存储在缓冲区中。
5. **接收节点**发送确认信号以确认报文已接收。

### 2.3 CAN网络拓扑和仲裁机制

CAN网络通常采用线性拓扑结构，其中所有节点连接到一根总线上。仲裁机制用于解决多个节点同时发送消息的冲突：

- **标识符仲裁：**当多个节点同时发送消息时，具有最低标识符（最高优先级）的消息将赢得仲裁。
- **位仲裁：**如果两个消息具有相同的标识符，则将比较消息的后续位。具有较低位的节点将赢得仲裁。

仲裁过程确保具有最高优先级的消息始终被发送，从而保证了实时性和可靠性。

# 3.1 CAN外设寄存器介绍

STM32单片机中，CAN外设包含多个寄存器，用于配置和控制CAN通信。主要寄存器包括：

- **CAN_MCR (CAN消息控制寄存器)**：控制CAN总线模式、时钟分频器和自动重传功能。
- **CAN_MSR (CAN消息状态寄存器)**：指示CAN总线状态，包括错误计数、仲裁丢失和接收缓冲区状态。
- **CAN_TSR (CAN传输状态寄存器)**：指示CAN传输状态，包括发送缓冲区状态、传输错误和仲裁丢失。
- **CAN_RFR (CAN接收FIFO寄存器)**：存储接收到的CAN报文。
- **CAN_IER (CAN中断使能寄存器)**：使能或禁止各种CAN中断。
- **CAN_BTR (CAN波特率寄存器)**：配置CAN总线波特率。

### 3.2 CAN初始化和配置步骤

STM32单片机CAN通信初始化和配置步骤如下：

1. **时钟配置**：配置CAN外设时钟。
2. **引脚复用**：配置CAN外设引脚复用。
3. **CAN外设初始化**：使用CAN_Init()函数初始化CAN外设。
4. **波特率配置**：使用CAN_SetPrescaler()和CAN_SetBaudRate()函数配置CAN总线波特率。
5. **滤波器配置**：配置CAN报文滤波器，以过滤掉不需要的报文。
6. **中断配置**：使能必要的CAN中断。

// CAN外设初始化
CAN_InitTypeDef CAN_InitStruct;
CAN_InitStruct.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
CAN_InitStruct.SJW = CAN_SJW_1TQ;
CAN_InitStruct.BS1 = CAN_BS1_6TQ;
CAN_InitStruct.BS2 = CAN_BS2_8TQ