STM32单片机CAN总线通信全解析：详解CAN协议、配置和应用，畅游CAN总线世界

# 1. CAN总线基础

### CAN总线简介

CAN（控制器局域网）总线是一种串行通信协议，专为汽车和工业自动化等需要高可靠性和实时性的应用而设计。CAN总线具有以下特点：

- **多主从模式：**所有连接到总线上的节点都可以发送和接收消息。
- **非破坏性仲裁：**当多个节点同时尝试发送消息时，优先级较高的消息将获得总线访问权。
- **高可靠性：**CAN总线采用差分信号传输，具有很强的抗干扰能力。

### CAN总线协议

CAN总线协议基于以下关键概念：

- **帧：**CAN总线上的数据传输单位，包含标识符、数据和校验和。
- **标识符：**用于唯一标识消息的11位或29位数字。
- **数据：**消息携带的实际数据，长度为0-8字节。
- **校验和：**用于检测传输过程中数据错误的15位或17位循环冗余校验（CRC）。

# 2. STM32单片机CAN总线配置

### 2.1 硬件配置

#### 2.1.1 CAN控制器外设

STM32单片机集成了CAN控制器外设，用于管理CAN总线通信。CAN控制器外设主要包括以下寄存器：

- **CAN_MCR**：CAN总线模式控制寄存器，用于配置CAN控制器的工作模式、时钟分频器和时间触发器。
- **CAN_MSR**：CAN总线模式状态寄存器，反映CAN控制器当前的工作状态。
- **CAN_TSR**：CAN总线传输状态寄存器，指示当前正在传输的消息的传输状态。
- **CAN_RF0R**：CAN总线接收FIFO 0寄存器，用于存储接收到的消息。
- **CAN_RF1R**：CAN总线接收FIFO 1寄存器，用于存储接收到的消息。
- **CAN_IER**：CAN总线中断使能寄存器，用于使能或禁止CAN控制器产生的中断。
- **CAN_ESR**：CAN总线错误状态寄存器，指示CAN控制器发生的错误类型。

#### 2.1.2 CAN总线接口

STM32单片机提供CAN总线接口，用于连接CAN总线网络。CAN总线接口主要包括以下引脚：

- **CAN_H**：CAN总线高电平引脚，连接到CAN总线网络的CAN_H线上。
- **CAN_L**：CAN总线低电平引脚，连接到CAN总线网络的CAN_L线上。

### 2.2 软件配置

#### 2.2.1 CAN控制器初始化

CAN控制器初始化过程包括以下步骤：

1. **使能CAN时钟**：使用RCC_APB1PeriphClockCmd()函数使能CAN控制器的时钟。
2. **复位CAN控制器**：使用CAN_DeInit()函数复位CAN控制器，将寄存器恢复到默认值。
3. **配置CAN控制器模式**：使用CAN_Init()函数配置CAN控制器的工作模式、时钟分频器和时间触发器。
4. **配置CAN过滤器**：使用CAN_FilterInit()函数配置CAN控制器接收消息的过滤器。

#### 2.2.2 CAN消息配置

CAN消息配置过程包括以下步骤：

1. **分配CAN消息对象**：使用CAN_FIFO0MessageInit()或CAN_FIFO1MessageInit()函数分配CAN消息对象，用于存储要发送或接收的消息。
2. **配置CAN消息标识符**：使用CAN_SetTxMessage()或CAN_SetRxMessage()函数配置CAN消息的标识符。
3. **配置CAN消息数据长度**：使用CAN_SetTxMessage()或CAN_SetRxMessage()函数配置CAN消息的数据长度。
4. **配置CAN消息数据**：使用CAN_SetTxMessage()或CAN_SetRxMessage()函数配置CAN消息的数据。

# 3. STM32单片机CAN总线通信

**3.1 CAN消息发送**

CAN消息发送是CAN总线通信的核心功能之一。STM32单片机通过以下步骤发送CAN消息：

- **初始化CAN控制器：**在发送消息之前，必须初始化CAN控制器，包括设置波特率、时序参数和中断。
- **配置CAN消息：**配置要发送的CAN消息，包括消息标识符、数据长度和数据内容。
- **加载CAN消息：**将配置好的CAN消息加载到CAN发送缓冲区。
- **触发发送：**向CAN控制器发送发送请求，触发消息发送。

**代码示例：**

// 初始化CAN控制器
CAN_InitTypeDef CAN_InitStruct;
CAN_InitStruct.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
CAN_InitStruct.SJW = CAN_SJW_1TQ;
CAN_InitStruct.BS1 = CAN_BS1_6TQ;
CAN_InitStruct.BS2 = CAN_BS2_8TQ;
CAN_InitStruct.Prescaler = 4;
HAL_CAN_Init(&hcan);

// 配置CAN消息
CAN_T