STM32单片机CAN总线通信技术：10个实战案例，玩转工业自动化

目录
1. CAN总线基础**
2. STM32单片机CAN总线编程**
3. CAN总线实战案例

3.1 CAN总线通信实验平台搭建
3.2 CAN总线节点数据传输
3.3 CAN总线网络拓扑结构设计

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1. CAN总线基础**
CAN（控制器局域网络）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通信协议。它以其高可靠性、实时性和低成本等优点而著称。
CAN总线采用多主控结构，每个节点都可以发送和接收数据。数据以帧的形式在总线上传输，帧中包含数据、标识符和校验和等信息。CAN总线使用非破坏性仲裁机制，确保优先级高的节点能够优先访问总线。
CAN总线协议定义了严格的报文格式和通信规则，以确保数据传输的可靠性。CAN总线节点通过物理层收发器连接到总线上，物理层负责数据的发送和接收。
2. STM32单片机CAN总线编程**
2.1 CAN总线硬件配置
STM32单片机内置CAN控制器，可通过配置寄存器和引脚复用功能实现CAN总线通信。
硬件配置步骤：

使能CAN外设时钟。
配置CAN引脚复用功能。
初始化CAN控制器寄存器。

2.2 CAN总线通信协议
CAN总线采用多主从结构，使用非破坏性仲裁机制。
通信协议主要包括：

**报文格式：**包含起始位、仲裁位、控制位、数据位、CRC位和结束位。
**仲裁机制：**通过比较报文标识符的优先级进行仲裁，优先级高的报文获得总线控制权。
**错误检测：**使用CRC校验和帧校验序列检测错误。

2.3 CAN总线消息处理
STM32单片机通过CAN控制器接收和发送CAN报文。
消息处理流程：

CAN控制器接收报文。
CAN控制器将报文存储在接收缓冲区。
CPU从接收缓冲区读取报文。
CPU处理报文数据。
CPU将报文发送到发送缓冲区。
CAN控制器发送报文。

2.4 CAN总线中断处理
STM32单片机支持CAN总线中断，可用于快速响应CAN事件。
中断类型：

**接收中断：**当CAN控制器接收报文时触发。
**发送中断：**当CAN控制器发送报文时触发。
**错误中断：**当CAN控制器检测到错误时触发。

中断处理流程：

中断服务程序被触发。
中断服务程序读取中断寄存器，确定中断源。
中断服务程序处理中断事件。
中断服务程序清除中断标志位。

3. CAN总线实战案例
3.1 CAN总线通信实验平台搭建
实验平台：

STM32F103C8T6单片机开发板
CAN收发器MCP2515
CAN总线电阻120Ω
杜邦线

搭建步骤：

将CAN收发器MCP2515与STM32单片机连接：

MCP2515的VCC引脚连接STM32的3.3V电源
MCP2515的GND引脚连接STM32的GND
MCP2515的TXD引脚连接STM32的CAN_TX引脚
MCP2515的RXD引脚连接STM32的CAN_RX引脚

在CAN总线上连接120Ω电阻，两端分别连接CAN_H和CAN_L引脚
将多个CAN总线节点按照拓扑结构连接

3.2 CAN总线节点数据传输
代码实现：
#include "stm32f1xx_hal.h"#include "can.h"CAN_HandleTypeDef hcan;int main(void){ HAL_Init(); CAN_Config(); while (1) { CAN_TxHeaderTypeDef TxHeader; uint8_t TxData[8] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88}; TxHeader.StdId = 0x123; TxHeader.DLC = 8; TxHeader.IDE = CAN_ID_STD; TxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA; HAL_CAN_Transmit(&hcan, &TxHeader, TxData, 100); }}登录后复制
逻辑分析：

初始化CAN总线外设和配置CAN总线参数
配置CAN总线发送消息头：标准ID、数据长度、帧类型、帧格式
填充CAN总线发送数据
发送CAN总线消息

3.3 CAN总线网络拓扑结构设计
网络拓扑结构：

**线形拓扑：**节点沿总线依次连接，信号从一端传到另一端
**星形拓扑：**所有节点连接到一个中央节点（集线器）
**环形拓扑：**节点首尾相连，形成一个闭环

选择原则：

线形拓扑：简单可靠