STM32单片机CAN编程：详解CAN通信协议，实现工业级数据传输

# 1. CAN通信协议概述**

CAN（控制器局域网络）是一种工业级通信协议，专为嵌入式系统和工业自动化应用而设计。它以其高可靠性、实时性、低延迟和抗干扰性而闻名。

CAN协议采用多主总线架构，允许多个设备同时在总线上进行通信。它使用非破坏性仲裁机制，确保优先级较高的消息能够优先传输，从而保证实时性和可靠性。

# 2. STM32单片机CAN编程基础

### 2.1 CAN总线接口和寄存器

STM32单片机内置CAN控制器，提供CAN总线接口和相关寄存器。CAN总线接口通常包含两个引脚：TXD和RXD，分别用于CAN消息的发送和接收。

CAN控制器寄存器主要包括：

- **CAN_MCR (Master Control Register)：**控制CAN总线模式、时钟配置和中断使能等。
- **CAN_MSR (Master Status Register)：**指示CAN总线状态，包括错误标志、传输状态和接收状态等。
- **CAN_TSR (Transmit Status Register)：**指示CAN消息发送状态，包括发送完成、发送失败等。
- **CAN_RF0R (Receive FIFO 0 Register)：**接收FIFO 0寄存器，存储接收到的CAN消息。
- **CAN_RF1R (Receive FIFO 1 Register)：**接收FIFO 1寄存器，存储接收到的CAN消息。

### 2.2 CAN消息帧格式和传输机制

CAN消息帧由以下字段组成：

- **起始位 (SOF)：**表示消息的开始。
- **仲裁场 (A)：**标识消息的优先级和标识符。
- **控制场 (C)：**指示消息的类型和长度。
- **数据场 (D)：**包含消息数据。
- **循环冗余校验 (CRC)：**用于检测消息传输中的错误。
- **确认场 (ACK)：**接收节点发送的确认信号。
- **终止位 (EOF)：**表示消息的结束。

CAN消息传输采用非破坏性仲裁机制，优先级高的消息将抢占总线并优先发送。CAN控制器通过仲裁场中的标识符进行仲裁，标识符越小，优先级越高。

**代码块：**

// 初始化CAN控制器
CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;
CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;
CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;
CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_6tq;
CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_8tq;
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 4;
CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);

**逻辑分析：**

该代码块初始化CAN控制器，设置CAN模式为正常模式，时钟配置为1个时间量子同步跳跃宽度、6个时间量子第1段同步宽度、8个时间量子第2段同步宽度，预分频器为4。

**参数说明：**

- `CAN_Mode`: CAN模式，可以是正常模式、监听模式或回环模式。
- `CAN_SJW`: 同步跳跃宽度，表示在同步段和数据段之间的跳跃时间。
- `CAN_BS1`: 第1段同步宽度，表示同步段1的位时间数。
- `CAN_BS2`: 第2段同步宽度，表示同步段2的位时间数。
- `CAN_Prescaler`: 预分频器，用于调整CAN总线波特率。

# 3. STM32单片机CAN编程实践

### 3.1 CAN初始化和配置

**CAN初始化**

void CAN_Init(CAN_TypeDef *CANx)
{
    // 使能CAN时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC