CAN总线通信详解：在STM32F103C8T6上实现CAN通信

# 1. CAN总线基础**

CAN（控制器局域网）总线是一种广泛应用于工业自动化、汽车电子和医疗设备等领域的串行通信协议。它以其高可靠性、高实时性和低成本等优点而著称。

CAN总线采用多主控结构，允许多个设备同时在总线上通信。它使用非破坏性仲裁机制，确保优先级较高的报文能够优先发送。CAN总线还具有强大的错误检测和纠正能力，可以有效地防止数据传输错误。

# 2. CAN总线通信协议

### 2.1 CAN帧结构

CAN帧是CAN总线上传输数据的基本单位，由帧头、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、确认场和帧尾组成。

**帧头：**
- 起始位（SOF）：表示帧的开始，由连续的5个显性位组成。
- 仲裁场标识符（ID）：标识帧的优先级和目的地址，长度为11位或29位。

**仲裁场：**
- 远程传输请求位（RTR）：指示帧是否为远程帧（请求数据）还是数据帧。
- IDE位：标识ID字段的长度，0表示11位ID，1表示29位ID。

**控制场：**
- 数据长度代码（DLC）：指示数据字段的长度，范围为0-8字节。
- 保留位：用于将来扩展。

**数据场：**
- 数据字节：包含帧要传输的数据，长度由DLC指定。

**CRC场：**
- 循环冗余校验（CRC）：用于检测数据传输中的错误。

**确认场：**
- 确认槽（ACK）：由接收节点发送，表示已正确接收帧。

**帧尾：**
- 结束位（EOF）：表示帧的结束，由连续的7个隐性位组成。

### 2.2 CAN报文格式

CAN报文格式定义了CAN总线上传输数据的具体格式。它包括以下字段：

**报文标识符（BID）：**
- 由帧头中的ID字段和控制场中的IDE位组成。
- 标识帧的优先级和目的地址。

**报文数据（BD）：**
- 由数据场中的数据字节组成。
- 长度由DLC指定。

**报文长度（BL）：**
- 由DLC指定。

**报文类型（BT）：**
- 由RTR位指定。
- 0表示数据帧，1表示远程帧。

### 2.3 CAN仲裁机制

CAN总线采用非破坏性仲裁机制，允许优先级更高的帧在总线上优先传输。

**仲裁过程：**
1. 所有节点同时发送帧头。
2. 节点比较自己的ID和总线上的ID。
3. ID较小的节点继续传输，ID较大的节点进入接收模式。
4. 如果ID相同，则比较IDE位，29位ID优先于11位ID。
5. 如果IDE位也相同，则比较RTR位，远程帧优先于数据帧。

**代码示例：**

// CAN报文发送函数
void CAN_Send(CAN_HandleTypeDef *hcan, uint32_t id, uint8_t *data, uint8_t len)
{
    CAN_TxHeaderTypeDef tx_header;

    // 设置报文标识符
    tx_header.StdId = id;
    tx_header.ExtId = 0;
    tx_header.IDE = CAN_ID_STD;
    tx_header.RTR = CAN_RTR_DATA;

    // 设置报文长度
    tx_header.DLC = len;

    // 发送报文
    if (HAL_CAN_Transmit(hcan, &tx_header, data, len) != HAL_OK)
    {
        // 发送失败