STM32 CAN总线应用：工业自动化、汽车电子通信的利器，解锁更多工业应用

# 1. CAN总线基础理论**

CAN总线（Controller Area Network）是一种工业标准的串行通信协议，广泛应用于工业自动化、汽车电子和医疗设备等领域。它具有高可靠性、实时性强和抗干扰能力强等特点。

CAN总线采用多主总线结构，每个节点都可以发送和接收数据。总线上的数据传输采用非破坏性仲裁机制，优先级高的节点可以抢占总线发送数据。CAN总线协议栈包括物理层、数据链路层和应用层，其中物理层负责数据的传输，数据链路层负责数据的封装和校验，应用层负责数据的处理和应用。

# 2. STM32 CAN总线编程

STM32 CAN总线编程涉及以下几个方面：

### 2.1 STM32 CAN总线硬件架构

#### 2.1.1 CAN控制器寄存器

CAN控制器寄存器主要包括以下几个：

- **CAN_MCR（Message Control Register）：**消息控制寄存器，用于配置CAN总线模式、时钟分频器等。
- **CAN_MSR（Message Status Register）：**消息状态寄存器，用于指示CAN总线当前状态，如传输状态、接收状态等。
- **CAN_TSR（Transmit Status Register）：**发送状态寄存器，用于指示CAN总线发送状态，如发送缓冲区状态、发送错误状态等。
- **CAN_RF0R（Receive FIFO 0 Register）：**接收FIFO 0寄存器，用于存储接收到的CAN报文。
- **CAN_RF1R（Receive FIFO 1 Register）：**接收FIFO 1寄存器，用于存储接收到的CAN报文。

#### 2.1.2 CAN收发器

CAN收发器是CAN总线控制器与物理总线之间的接口，主要负责以下功能：

- **电平转换：**将CAN总线控制器的电平转换为物理总线上的电平。
- **差分信号发送：**将CAN总线控制器的差分信号发送到物理总线。
- **差分信号接收：**将物理总线上的差分信号接收并转换为CAN总线控制器的电平。

### 2.2 CAN总线协议栈

CAN总线协议栈主要包括以下几个部分：

#### 2.2.1 CAN报文格式

CAN报文格式由以下几个字段组成：

- **起始位（SOF）：**表示CAN报文的开始。
- **仲裁字段：**用于标识CAN报文的优先级和报文标识符。
- **控制字段：**用于指示CAN报文的长度和类型。
- **数据字段：**用于传输数据。
- **CRC字段：**用于校验CAN报文的正确性。
- **确认位（ACK）：**表示CAN报文已成功接收。

#### 2.2.2 CAN总线仲裁机制

CAN总线仲裁机制是一种基于报文标识符的优先级仲裁机制，主要原理如下：

1. 当多个节点同时发送CAN报文时，每个节点的CAN控制器会比较自己的报文标识符和总线上的报文标识符。
2. 具有最高优先级的报文标识符将赢得仲裁，并继续传输。
3. 具有较低优先级的报文标识符将进入待发队列，等待总线空闲后重新发送。

### 2.3 STM32 CAN总线驱动库

STM32 CAN总线驱动库是STM公司提供的CAN总线编程接口，主要包括以下几个函数：

- **CAN_Init()：**初始化CAN总线控制器。
- **CAN_Transmit()：**发送CAN报文。
- **CAN_Receive()：**接收CAN报文。
- **CAN_FilterConfig()：**配置CAN总线过滤器。
- **CAN_ErrorHandling()：**处理CAN总线错误。

# 3. STM32 CAN总线应用实践

### 3.1 CAN总线通信配置

#### 3.1.1 波特率设置

CAN总线通信的波特率是决定数据传输速度的关键参数。STM32 CAN总线驱动库提供了多种波特率配置选项，以满足不同的应用需求。波特率设置主要通过修改CAN控制器寄存器中的波特率分频器（BRP）和时序分频器（TSR1、TSR2）实现。

// 设置波特率为 1Mbps
CAN_SetBitRate(CANx, CAN_BAUDRATE_1MBPS);

上述代码中，`CANx`表示CAN控制器外设的名称，`CAN_BAUDRATE_1MBPS`宏定义了波特率为1Mbps的寄存器配置值。

#### 3.1.2 过滤器配置

CAN总线过滤器用于过滤接收到的报文，只允许符合特定条件的报文进入CAN控制器。STM32 CAN总线驱动库提供了两种类型的过滤器：标准过滤器和扩展过滤器。

**标准过滤器**

标准过滤器用于过滤11位标识符的报文。每个CAN控制器有2个标准过滤器，可以配置为接收特定标识符或标识符范围内的报文。

// 配置标准过滤器 0，接收标识符为 0x123 的报文
CAN_FilterInitTypeDef f