STM32单片机CAN编程指南：工业级通信，可靠传输数据

# 1. CAN总线基础**

CAN（Controller Area Network）总线是一种广泛应用于工业自动化、汽车电子等领域的通信协议。它具有高速、可靠、抗干扰等特点，是工业级数据传输的理想选择。

CAN总线采用多主站结构，每个节点都可以主动发送和接收数据。数据传输采用非破坏性仲裁机制，优先级高的节点可以抢占总线，保证数据传输的可靠性。

CAN总线数据帧采用标准格式和扩展格式两种，标准格式帧长为11位，扩展格式帧长为29位。帧中包含帧起始符、仲裁场、控制场、数据场、循环冗余校验（CRC）场和帧结束符等字段，确保数据传输的准确性。

# 2. STM32 CAN硬件配置

STM32单片机集成了CAN控制器，为工业级通信提供了可靠的数据传输基础。本章节将详细介绍STM32 CAN硬件配置，包括CAN控制器简介、CAN引脚配置和CAN中断配置。

### 2.1 CAN控制器简介

STM32单片机的CAN控制器是一个独立的外设，负责处理CAN总线通信。它具有以下主要功能：

- 发送和接收CAN帧
- 处理CAN协议和错误检测
- 提供多种配置选项，包括比特率、模式和滤波器

CAN控制器通常由以下寄存器组成：

- **CAN_MCR**：模式控制寄存器，用于配置CAN模式（正常模式、睡眠模式等）
- **CAN_MSR**：模式状态寄存器，指示CAN当前模式和错误状态
- **CAN_TSR**：传输状态寄存器，指示正在进行的传输或接收操作的状态
- **CAN_RFR**：接收FIFO寄存器，存储接收到的CAN帧
- **CAN_TFR**：发送FIFO寄存器，存储要发送的CAN帧

### 2.2 CAN引脚配置

STM32单片机的CAN引脚配置需要连接CAN总线网络。通常使用以下引脚：

- **CAN_RX**：CAN接收引脚，用于接收CAN总线上的数据
- **CAN_TX**：CAN发送引脚，用于发送数据到CAN总线

CAN引脚配置需要遵循以下步骤：

1. 在STM32CubeMX中，选择CAN外设并配置引脚功能
2. 在代码中，使用`GPIO_Init()`函数初始化CAN引脚为复用功能
3. 使用`HAL_CAN_Init()`函数初始化CAN控制器，并指定CAN引脚

// CAN引脚配置
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
GPIO_InitStruct.Pin = CAN_RX_Pin | CAN_TX_Pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF9_CAN1;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// CAN控制器初始化
CAN_HandleTypeDef hcan;
hcan.Instance = CAN1;
hcan.Init.Prescaler = 16;
hcan.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
hcan.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
hcan.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_13TQ;
hcan.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;
hcan.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
HAL_CAN_Init(&hcan);

### 2.3 CAN中断配置

STM32 CAN控制器支持多种中断，用于通知应用程序CAN事件。常用的中断有：

- **CAN_RX0_IRQn**：接收中断，当CAN控制器收到CAN帧时触发
- **CAN_TX_IRQn**：发送中断，当CAN控制器发送CAN帧时触发
- **CAN_SCE_IRQn**：错误中断，当CAN控制器检测到错误时触发

CAN中断配置需要遵循以下步骤：

1. 在STM32CubeMX中，选择CAN外设并配置中断
2. 在代码中，使用`HAL_CAN_ActivateNotification()`函数激活CAN中断
3. 在中断服务函数中，处理CAN事件

// CAN中断配置
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING | CAN_IT_TX_MAILBOX_EMPTY);

// CAN接收中断服务函数
void CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
    CAN_RxHeaderTypeDef RxHeader;
    uint8_t RxData[8];

    HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader, RxData);

    // 处理接收到的CAN帧
}

# 3. STM32 CAN软件编程**

### 3.1 CAN初始化和配置

CAN控制器初始化是CAN通信的基础。在STM32中，CAN初始化主要包括以下步骤：

- 启用CAN时钟：使用`RCC_APB1PeriphClockCmd`函数启用CAN时钟。
- 复位CAN控制器：使用`CAN_DeInit`函数复位CAN控制器，将寄存器恢复为默认值。
- 配置CAN波特率：使用`CAN_Init`函数配置CAN波特率，设置波特率分频器和时间段。
- 配置CAN模