STC单片机C语言CAN总线通信：工业自动化与网络互联，实现工业级通信

# 1. CAN总线概述**

CAN总线（Controller Area Network）是一种广泛应用于工业自动化和网络互联领域的串行通信协议。它以其高可靠性、高实时性和高抗干扰性而著称，特别适用于需要在恶劣环境中进行数据传输的场合。

CAN总线采用多主站结构，允许多个节点同时发送和接收数据。其通信方式基于广播机制，每个节点都可以接收到总线上的所有数据，并根据自己的地址进行过滤和处理。这种方式大大提高了通信效率和可靠性，即使总线上存在多个节点同时发送数据，也不会发生冲突。

# 2. STC单片机CAN总线硬件接口

### 2.1 STC单片机CAN控制器

STC单片机内置CAN控制器，支持CAN 2.0B协议。CAN控制器主要负责CAN总线报文的发送和接收，以及CAN总线协议的处理。

#### CAN控制器寄存器

STC单片机CAN控制器包含多个寄存器，用于配置和控制CAN总线操作。主要寄存器如下：

| 寄存器 | 描述 |
|---|---|
| CANCON | CAN控制器控制寄存器 |
| CANSTA | CAN控制器状态寄存器 |
| CANINT | CAN控制器中断寄存器 |
| CANRXBUF | CAN控制器接收缓冲区 |
| CANTXBUF | CAN控制器发送缓冲区 |

#### CAN控制器配置

在使用CAN总线之前，需要对CAN控制器进行配置。配置主要包括波特率设置、CAN模式选择、中断使能等。

// 设置波特率
CANCON |= (BRP_VALUE << 6);

// 选择CAN模式
CANCON |= (MODE_VALUE << 3);

// 使能中断
CANINT |= (IE_VALUE << 0);

### 2.2 CAN总线收发器

CAN总线收发器是连接单片机和CAN总线物理层的接口器件。它负责将单片机的CAN信号转换成差分信号，并传输到CAN总线上。

#### CAN收发器类型

常用的CAN收发器类型有：

| 型号 | 特点 |
|---|---|
| MCP2551 | 低功耗、低成本 |
| TJA1050 | 高速、抗干扰 |
| SN65HVD230 | 高电压、耐用 |

#### CAN收发器连接

CAN收发器与单片机和CAN总线连接方式如下：

| 引脚 | 单片机 | CAN收发器 | CAN总线 |
|---|---|---|---|
| TXD | CAN_TX | TXD | CAN_H |
| RXD | CAN_RX | RXD | CAN_L |
| VCC | 5V | VCC | 12V |
| GND | GND | GND | GND |

### 2.3 CAN总线连接方式

CAN总线连接方式有两种：点对点连接和总线连接。

#### 点对点连接

点对点连接是两个节点直接通过CAN总线收发器连接。这种连接方式简单可靠，但只能连接两个节点。

#### 总线连接

总线连接是多个节点通过CAN总线连接在一起。这种连接方式可以连接多个节点，但需要使用CAN总线终端电阻来防止信号反射。

#### CAN总线终端电阻

CAN总线终端电阻是一个电阻，连接在CAN总线的两端。它可以防止信号反射，提高通信可靠性。终端电阻的阻值一般为120Ω。

# 3.1 CAN总线初始化

CAN总线初始化是CAN通信系统启动前的必备步骤，主要包括以下几个方面：

#### 1. CAN控制器初始化

CAN控制器初始化主要包括以下步骤：

- 设置CAN控制器工作模式：配置CAN控制器的工作模式，如正常模式、睡眠模式等。
- 设置CAN波特率：根据实际应用需求，设置CAN控制器发送和接收数据的波特率。
- 设置CAN控制器中断：配置CAN控制器中断，如接收中断、发送中断等。
- 设置CAN控制器滤波器：配置CAN控制器滤波器，用于过滤接收到的CAN报文。

// CAN控制器初始化函数
void CAN_Init(void)
{
    // 设置CAN控制器工作模式为正常模式
    CAN_SetMode(CAN_Mode_Normal);

    // 设置CAN波特率为1Mbps
    CAN_SetBaudRate(CAN_BaudRate_1Mbps);

    // 设置CAN控制器中断
    CAN_EnableInterrupt(CAN_Interrupt_Receive | CAN_Interrupt_Send);

    // 设置CAN控制器滤波器
    CAN_SetFilter(CAN_Filter_0, CAN_ID_Standard, 0x123, 0x7FF);
}

#### 2. CAN收发器初始化

CAN收发器初始化主要包括以下步骤：

- 设置CAN收发器工作模式：配置CAN收发器的工作模式，如正常模式、睡眠模式等。
- 设置CAN收发器波特率：根据实际应用需求，设置CAN收发器发送和接收数据的波特率。

// CAN收发器初始化函数
void CAN_Transceiver_Init(void)
{
    // 设置CAN收发器工作模式为正常模式