基於STM32F429和HAL庫的CAN收發常式
- 2019 年 10 月 17 日
- 筆記
1.CAN協議介紹
CAN 是 Controller Area Network 的縮寫（以下稱為 CAN），是 ISO 國際標準化的串列通訊
協議。在當前的汽車產業中，出於對安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種
各樣的電子控制系統被開發了出來。由於這些系統之間通訊所用的數據類型及對可靠性的要求
不盡相同，由多條匯流排構成的情況很多，線束的數量也隨之增加。為適應“減少線束的數量”、
“通過多個 LAN，進行大量數據的高速通訊”的需要， 1986 年德國電氣商博世公司開發出面
向汽車的 CAN 通訊協議。此後， CAN 通過 ISO11898 及 ISO11519 進行了標準化，現在在歐
洲已是汽車網路的標準協議。
現在， CAN 的高性能和可靠性已被認同，並被廣泛地應用於工業自動化、船舶、醫療設
備、工業設備等方面。現場匯流排是當今自動化領域技術發展的熱點之一，被譽為自動化領域的
電腦區域網。它的出現為分散式控制系統實現各節點之間實時、可靠的數據通訊提供了強有
力的技術支援。
CAN 控制器根據兩根線上的電位差來判斷匯流排電平。匯流排電平分為顯性電平和隱性電平，
二者必居其一。發送方通過使匯流排電平發生變化，將消息發送給接收方。
2.Cube配置
基本配置跳過，直接講CAN的配置，只是收發的話，配好CAN的時鐘加上開個接收中斷就行了。
CAN的時鐘配置是掛載在APB1的時鐘上的，可根據這一點來計算CAN匯流排的波特率，比如本常式的APB1
是45MHz，則CAN匯流排的波特率為 ：45M/（（9+5+1）*6）M=500KMz。
要注意的是阿波羅F429的CAN數據線的GPIO口是在PA11和PA12，但Cube自動生成的不是這兩個GPIO口。
記得改一下GPIO口復用，軟體要和硬體要匹配。
Cube生成的程式碼如下：
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/ #include "can.h" /* USER CODE BEGIN 0 */ /* USER CODE END 0 */ CAN_HandleTypeDef hcan1; /* CAN1 init function */ void MX_CAN1_Init(void) { hcan1.Instance = CAN1; hcan1.Init.Prescaler = 6; hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ; hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_9TQ; hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_5TQ; hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE; hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE; hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE; hcan1.Init.AutoRetransmission = DISABLE; hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE; hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE; if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK) { Error_Handler(); } } void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef* canHandle) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; if(canHandle->Instance==CAN1) { /* USER CODE BEGIN CAN1_MspInit 0 */ /* USER CODE END CAN1_MspInit 0 */ /* CAN1 clock enable */ __HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); /**CAN1 GPIO Configuration PA11 ------> CAN1_RX PA12 ------> CAN1_TX */ GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12; 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); /* CAN1 interrupt Init */ HAL_NVIC_SetPriority(CAN1_RX0_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(CAN1_RX0_IRQn); /* USER CODE BEGIN CAN1_MspInit 1 */ /* USER CODE END CAN1_MspInit 1 */ } } void HAL_CAN_MspDeInit(CAN_HandleTypeDef* canHandle) { if(canHandle->Instance==CAN1) { /* USER CODE BEGIN CAN1_MspDeInit 0 */ /* USER CODE END CAN1_MspDeInit 0 */ /* Peripheral clock disable */ __HAL_RCC_CAN1_CLK_DISABLE(); /**CAN1 GPIO Configuration PA11 ------> CAN1_RX PA12 ------> CAN1_TX */ HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12); /* CAN1 interrupt Deinit */ HAL_NVIC_DisableIRQ(CAN1_RX0_IRQn); /* USER CODE BEGIN CAN1_MspDeInit 1 */ /* USER CODE END CAN1_MspDeInit 1 */ } } /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */
3.Cube收發常式
除了Cube的配置外，我們還要配置一個CAN_FilterTypeDef（CAN1濾波器）和一個CAN_TxHeaderTypeDef（CAN1發送消息句柄），然後
就可以啟動CAN，使能CAN中斷，至於CAN_RxHeaderTypeDef（CAN1接收消息句柄）只用定義不用配置。
CAN_TxHeaderTypeDef hCAN1_TxHeader; //CAN1發送消息
CAN_RxHeaderTypeDef hCAN1_RxHeader; //CAN1接收消息
CAN_FilterTypeDef hCAN1_Filter; //CAN1濾波器
/******************************************************************************* * Function Name : vApp_CAN_TxHeader_Init * Description : 初始化發送幀頭句柄 * Input : pHeader 發送幀頭指針 StdId 標識符 ExtId 擴展標識符 IDE 0:標準幀 1:拓展幀 RTR 0:數據幀 1:遠程幀 DLC 數據長度 * Output : None * Return : None ****************************************************************************** */ void vApp_CAN_TxHeader_Init(CAN_TxHeaderTypeDef * pHeader, uint32_t StdId, uint32_t ExtId, uint32_t IDE, uint32_t RTR, uint32_t DLC) { pHeader->StdId = StdId; //11位 標準標識符 pHeader->ExtId = ExtId; //29位 擴展標識符 pHeader->IDE = IDE; //1位 0:標準幀 1:拓展幀 pHeader->RTR = RTR; //1位 0:數據幀 1:遠程幀 pHeader->DLC = DLC; //4位 發送的數據的長度 pHeader->TransmitGlobalTime = ENABLE; } /******************************************************************************* * Function Name : vApp_CAN_Filter_Init * Description : 初始化濾波器 * Input : pFilter 濾波器句柄，初始化全部值 IdHigh, IdLow, MaskIdHigh, MaskIdLow, FIFOAssignment, Bank, Mode, Scale, Activation, SlaveStartFilterBank * Output : None * Return : None ****************************************************************************** */ void vApp_CAN_Filter_Init(CAN_FilterTypeDef * pFilter, uint32_t IdHigh, uint32_t IdLow, uint32_t MaskIdHigh, uint32_t MaskIdLow, uint32_t FIFOAssignment, uint32_t Bank, uint32_t Mode, uint32_t Scale, uint32_t Activation, uint32_t SlaveStartFilterBank) { pFilter->FilterIdHigh = 0; pFilter->FilterIdLow = 0; pFilter->FilterMaskIdHigh = 0; pFilter->FilterMaskIdLow = 0; pFilter->FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; pFilter->FilterBank = 0; pFilter->FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; pFilter->FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; pFilter->FilterActivation = ENABLE; pFilter->SlaveStartFilterBank = 0; }
/*******************************************************************************
* Function Name : vApp_User_CAN_Configuration
* Description : 初始化CAN（用戶修改）
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void vApp_User_CAN_Configuration(void)
{
/*—————– CAN初始化配置 ————————–*/
vApp_CAN_Configuration(&hCAN1_TxHeader, &hCAN1_Filter,
/* TxHeader 句柄配置 */
/* StdId ExtId IDE RTR DLC */
0x12, 0, CAN_ID_STD, CAN_RTR_DATA, 8,
/* Filter 句柄配置 */
/* IdHigh IdLow MaskIdHigh MaskIdLow FIFOAssignment Bank Mode Scale Activation SlaveStartFilterBank */
0, 0, 0, 0, CAN_FILTER_FIFO0, 0, CAN_FILTERMODE_IDMASK, CAN_FILTERSCALE_32BIT, ENABLE, 0);
}
/******************************************************************************* * Function Name : vApp_CAN_Configuration * Description : CAN初始化配置，配置發送幀頭，配置濾波器 * Input : (...) * Output : None * Return : None ****************************************************************************** */ void vApp_CAN_Configuration(CAN_TxHeaderTypeDef * pTxHeader, CAN_FilterTypeDef * pFilter, uint32_t StdId, uint32_t ExtId, uint32_t IDE, uint32_t RTR, uint32_t DLC, uint32_t IdHigh, uint32_t IdLow, uint32_t MaskIdHigh, uint32_t MaskIdLow, uint32_t FIFOAssignment, uint32_t Bank, uint32_t Mode, uint32_t Scale, uint32_t Activation, uint32_t SlaveStartFilterBank) { /*-1- 初始化TxHeader句柄 ----------------------------------------*/ vApp_CAN_TxHeader_Init(pTxHeader, StdId, ExtId, IDE, RTR, DLC); /*-2- 初始化濾波器句柄 ------------------------------------------*/ vApp_CAN_Filter_Init(pFilter, IdHigh, IdLow, MaskIdHigh, MaskIdLow, FIFOAssignment, Bank, Mode, Scale, Activation, SlaveStartFilterBank); HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, pFilter); /*-3- 啟動CAN ---------------------------------------------------*/ while(HAL_CAN_Start(&hcan1) != HAL_OK ) { printf("nCAN_Start Failed!!"); HAL_Delay(100); } printf("nCAN_Start Success!!"); /*-4- 使能中斷通知 ----------------------------------------------*/ HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING); }
發送的只用調用HAL庫的HAL_CAN_AddTxMessage函數就行了
/*******************************************************************************
* Function Name : vApp_User_CAN1_TxMessage
* Description : 使用CAN1發送數據
* Input : None
* Output : None
* Return : None
****************************************************************************** */
void vApp_User_CAN1_TxMessage(uint8_t aTxData[], uint8_t DLC)
{
vApp_CAN_TxMessage(&hcan1, &hCAN1_TxHeader, aTxData, DLC);
}
/******************************************************************************* * Function Name : vApp_CAN_TxMessage * Description : 郵箱發送數據 * Input : hcan pTxHeader 發送幀頭 aData 數據段 DLC 數據段長度 * Output : None * Return : None ****************************************************************************** */ void vApp_CAN_TxMessage(CAN_HandleTypeDef *hcan, CAN_TxHeaderTypeDef * pTxHeader, uint8_t aData[], uint8_t DLC) { uint32_t Tx_MailBox; /*-1- 配置數據段長度 ----------------------------------------*/ pTxHeader->DLC = DLC; /*-2- 發送aData ---------------------------------------------*/ while(HAL_CAN_AddTxMessage(hcan, pTxHeader, aData, &Tx_MailBox) != HAL_OK) { printf("TxMsg Failed!!"); HAL_Delay(100); } printf("nSend Tx Message Success!!Tx_Mail:%d", Tx_MailBox); }
接收是用中斷回調函數void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)來接收資訊，這個是個HAL庫里的弱函數，要自己重寫。
/******************************************************************************* * Function Name : HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback * Description : 消息接收回調函數 * Input : hcan * Output : None * Return : None ****************************************************************************** */ void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan) { uint8_t aRxData[8], i; if(HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &hCAN1_RxHeader, aRxData) == HAL_OK) { printf("nGet Rx Message Success!!nData:"); for(i=0; i<8; i++) printf("%d", aRxData[i]); } }
4.測試
本次測試用的CAN分析儀是周立功的CANalyst-II，上位機是CANTest，下面介紹一下怎麼用。根據上面計算的波特率，設置為500K，然後點最後的一欄
單片機主函數程式如下：
int main(void) { /* USER CODE BEGIN 1 */ uint8_t key; uint8_t TxData[8] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55, 0x66, 0x77, 0x88}; /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_CAN1_Init(); MX_USART1_UART_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ vApp_User_CAN_Configuration(); // KEY_Init(); //初始化按鍵 /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { vApp_User_CAN1_TxMessage(TxData, 8); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */ }
測試結果如下：
發送：
接收：
