STM32 CAN总线实战：解锁工业通信的钥匙，连接自动化设备

# 1. CAN总线概述**

CAN（控制器局域网络）总线是一种串行通信协议，专为工业自动化和汽车应用而设计。它以其高可靠性、实时性和低成本而著称。CAN总线采用多主从结构，允许多个设备在同一网络上进行通信。

CAN总线使用差分信号传输，具有较强的抗干扰能力。其数据帧格式经过精心设计，包括仲裁场、标识符场、数据场和校验场。仲裁场用于确定总线上哪个设备可以发送数据，标识符场用于识别发送设备和数据类型。

# 2. STM32 CAN总线硬件配置

### 2.1 CAN总线接口和引脚配置

STM32系列微控制器集成了CAN总线接口，用于与外部CAN设备通信。CAN总线接口由两个引脚组成：

- **CAN_TX (CAN发送引脚)**：用于发送CAN数据帧。
- **CAN_RX (CAN接收引脚)**：用于接收CAN数据帧。

这些引脚通常位于微控制器的特定端口上，具体引脚分配因不同的STM32型号而异。例如，STM32F103系列的CAN总线引脚位于端口A的PA11（CAN_TX）和PA12（CAN_RX）。

### 2.2 CAN总线控制器寄存器和中断

STM32微控制器集成了CAN总线控制器，负责管理CAN总线通信。CAN总线控制器包含多个寄存器，用于配置和控制CAN总线操作。

**CAN总线控制器寄存器**

| 寄存器名称 | 描述 |
|---|---|
| CAN_MCR | CAN总线模式控制寄存器 |
| CAN_MSR | CAN总线模式状态寄存器 |
| CAN_TSR | CAN总线传输状态寄存器 |
| CAN_RF0R | CAN总线接收FIFO 0寄存器 |
| CAN_RF1R | CAN总线接收FIFO 1寄存器 |
| CAN_IER | CAN总线中断使能寄存器 |
| CAN_ESR | CAN总线错误状态寄存器 |

**CAN总线控制器中断**

CAN总线控制器支持多个中断，用于指示各种事件，例如：

- 数据帧发送完成中断
- 数据帧接收完成中断
- 错误中断

中断可以通过设置CAN_IER寄存器的相应位来使能或禁用。

### 代码示例

以下代码示例展示了如何配置CAN总线接口和CAN总线控制器寄存器：

// 启用 CAN 时钟
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_CAN1EN;

// 配置 CAN 引脚
GPIOA->MODER &= ~(GPIO_MODER_MODE11 | GPIO_MODER_MODE12);
GPIOA->MODER |= (GPIO_MODER_MODE11_1 | GPIO_MODER_MODE12_1);
GPIOA->OSPEEDR |= (GPIO_OSPEEDER_OSPEED11 | GPIO_OSPEEDER_OSPEED12);
GPIOA->PUPDR &= ~(GPIO_PUPDR_PUPD11 | GPIO_PUPDR_PUPD12);

// 初始化 CAN 控制器
CAN1->MCR = CAN_MCR_INRQ;
while ((CAN1->MSR & CAN_MSR_INAK) == 0);

// 设置波特率
CAN1->BTR = (CAN_BTR_BRP << CAN_BTR_BRP_Pos) | (CAN_BTR_SJW << CAN_BTR_SJW_Pos) | (CAN_BTR_TS1 << CAN_BTR_TS1_Pos) | (CAN_BTR_TS2 << CAN_BTR_TS2_Pos);

// 使能 CAN 控制器
CAN1->MCR &= ~CAN_MCR_INRQ;

**代码逻辑分析**

- 首先，启用CAN时钟并配置CAN引脚。
- 然后，初始化CAN控制器并设置波特率。
- 最后，使能CAN控制器。

# 3.1 CAN总线初始化和配置

#### CAN总线初始化

CAN总线初始化涉及配置CAN控制器寄存器以设置总线参数和操作模式。以下步骤概述了STM32 CAN总线初始化过程：

1. **使能CAN时钟：**使用RCC_APB1PeriphClockCmd()函数使能CAN外设时钟。
2. **复位CAN控制器：**使用CAN_DeInit()函数复位CAN控制器。
3. **配置CAN比特率：**使用CAN_Init()函数设置CAN比特率。比特率由CAN_SJW、CAN_