STM32 HAL：CAN通信详解与物理协议

STM32（Hardware Abstraction Layer，简称HAL）是STMicroelectronics为STM32系列微控制器提供的软件抽象层，它简化了高级功能的编程接口，包括CAN通信。CAN（Controller Area Network）是一种广泛应用于汽车电子、工业控制和物联网的通信标准，支持半双工、异步通信，特点是无主从关系，每个设备都能发送和接收数据。 在STM32 HAL中的CAN通信涉及两个主要层面：物理层和协议层。 **8.1 CAN物理层** CAN物理层通过CAN_High和CAN_Low两条差分信号线工作，信号以差分形式传输。有两种网络形态： 1. **闭环** (Closed Loop): 适用于短距离（最多40米）连接，最高速度可达1 Mbps。每个总线端都需连接120欧姆电阻，确保信号质量。TJA1050这类CAN收发器被用于信号转换，将控制器的二进制数据转换为差分电平，便于在总线电缆上传输。 2. **开环** (Open Loop): 可达更长距离（1千米），但最高传输速度为125 Kbps。此时，每根线需串联2.2 kΩ电阻。CAN协议使用差分信号，显性电平代表逻辑0（电压差为2V），隐性电平代表逻辑1（电压差为0）。 **8.1.2 CAN协议层** - **位时序**：CAN通信依赖于精确的时间间隔，每个完整的位由8到25个Tq（Time Quantum，时间量子）组成，包括同步段（SS）、传播时间段（PTS）、两个相位缓冲段（PBS1和PBS2）以及再同步补偿宽度（SJW）。这些段旨在确保正确采样总线电平，防止数据丢失或错误。 - **波特率计算**：CAN通信速率由时钟源（如APB1 peripheral clocks，通常是SYSCLK的四分频）决定，并通过预分频器进一步调整。一个Tq的长度由预分频器和时钟源配置决定。数据位由多个Tq组成，因此可以根据这些参数计算出实际的波特率。 使用STM32 HAL进行CAN通信时，开发者需要了解并配置相关的硬件接口，设置正确的波特率、初始化CAN控制器，以及编写处理发送和接收的函数，包括错误检测和处理。通过HAL库，开发者能够方便地实现CAN帧的构建、发送和解析，简化了复杂的底层细节，提高了代码的可维护性和可读性。