STM32F103学习笔记(6)——CAN通信(上)

2021/01/02 10:45
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1.前言

为嘛要写上篇,因为今天是2020年最后一天了,晚上部门聚餐,晚上都没机会加班了,想在写完本篇博客再学下数据结构。因此本章纯属入门内容,让读者看完之后能把CAN给通起来

因为我在学习过程中也查了很多资料,基本都是这里截个图,那里抄一点,有人把原子的教程搬上来拿到几百个收藏,然而这些教程都是可能给了某个型号单片机的代码,而没有通用型的文章,并且各种寄存器让人望而生畏,我在跑通几个板子时候特别难受,特此写下本文。

2.CAN简介

CAN的作用,大多依赖于他的优点,一个总线控制多个设备、速度快等,适用于汽车控制系统。其他资料网上已经有很多了,本节不再赘述。

3.预期结果

本次实验目的是让一个板子发送信息,另外两个板子可以接收信息。

发送方为:C8T6(中容量,后面简称小板)

接收方为:C8T6、ZET6(高容量,后面简称大板)

发送方小板发送8个字节数据,初始化8个字节的canbuffer整型数组,每次发送时候都把canbuffer[0]加1,这样能发送动态数据,像原子的can例程里面8个都变化,需要一个for循环,这里从简操作,改变一个数就可以了。

接收方,大板因为有屏幕,让接收的数字直接显示在屏幕上就可以了。小板通过DeBug调试查看接收缓存。

4.三个板子连接

我最初拿到小板发现他的can口有三个排针,以为需要接地,后来看到can相关文档发现只需要CANH、CANL连接就可以了。

CANH、CANL并接就可以了,不需要其他线,原理如下

最开始总是通信不成功,一直以为是接地什么的原因,后来两个小板通信成功直接把接地线剪掉发现没影响哈哈。

连接如下图(黄色线CANH、红色线CANL):

两个小板连线 两个小板连线(中间黑线已断开)

 

大板(精英板子)连线

5.CAN初始化

查看中容量和大容量发现他们的can通信的GPIO口都是PA11、PA12,并且没有重映射,因此在初始化配置时候用一样的配置就可以了,就是直接把can.c和can.h直接复制过去。(所谓通用)

如下所示代码

u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
    CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PORTA时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能CAN1时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);		//初始化IO

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化IO

    //CAN单元设置
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;						 //非时间触发通信模式  //
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;						 //软件自动离线管理	 //
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;						 //睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)//
    CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;						 	//禁止报文自动传送 //
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;						 //报文不锁定,新的覆盖旧的 //
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;						 //优先级由报文标识符决定 //
    CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;	         //模式设置: mode:0,普通模式;1,回环模式; //
    //设置波特率
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;				//重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位  CAN_SJW_1tq	 CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1=tbs1+1个时间单位CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2=tbs2+1个时间单位CAN_BS2_1tq ~	CAN_BS2_8tq
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp;            //分频系数(Fdiv)为brp+1	//
    CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);            // 初始化CAN1

    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	  //过滤器0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;32位ID
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32位MASK
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//过滤器0关联到FIFO0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器0

    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化

    return 0;
}

本节初始化只讲波特率相关,过滤器和CAN单元设置后面再来看看。

实际上只要波特率相同,can两边都有个120Ω的电阻就可以通信了,过滤器什么的是为了让通信更有效率。要不然其实可以在总线上接收方一直接收,发送方一直发送,这样的话can会接收所有的信息,这所有的信息最后还是要cpu来处理,会增加cpu的负担,占用CPU资源,can也就没有起多大作用了。

关于波特率,在原子的教程里面有个公式,我今天在这个波特率设置上卡了好一会儿。

这里给一个查看系统波特率的方法

RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;   //这行设置为全局变量
RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock); //这行放在main函数初始化里面

调试时候就可以得到时钟频率了

从上图我们可以看到c8t6的CAN接口频率PCLK1为8M,zet6的CAN接口时钟频率为36M

根据上面的公式我们计算波特率让两个板子的CAN口波特率相等

36/(1+4+5)/9=8/(1+4+5)/2

CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_4tq,CAN_BS1_5tq,9,0);//大板
CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_4tq,CAN_BS1_5tq,2,0);//小板

 如上面代码,把两个板子波特率设置相同就可以通信了。不过要注意这里好像不能设置为(1,1,1,9,0)这种,就是前面三个都不能是1,具体的我还不清楚,这里只说下成功经验,后续的在CAN通信下篇讲解。

本小节,主要是对CAN进行初始化,STM32F103系列可以直接用上面的代码,不同容量的芯片只要改一下波特率就可以了。至于其他的过滤器、邮箱报文什么的暂时不用管,我们要先跑通才能继续进行详细设置,

6.发送相关

发送主要是调用这一行代码,第一个参数是选哪个CAN口,有的芯片有两个CAN口,我们这里直接用CAN1就可以了,至于具体怎么发,我们后面再看。

CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage)

代码如下,这个代码也是通用的,我的三个板子都可以用,不需要修改什么

u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{

    u16 i=0;
    u8 mbox;
    CanTxMsg TxMessage;
    TxMessage.StdId=0x13;			// 标准标识符
    TxMessage.ExtId=0x12;			// 设置扩展标示符
    TxMessage.IDE=CAN_Id_Standard; // 标准帧
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data;		 // 数据帧
    TxMessage.DLC=len;						// 要发送的数据长度
    for(i=0; i<len; i++)
        TxMessage.Data[i]=msg[i];
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
    i=0;
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;	//等待发送结束
    if(i>=0XFFF)
        return 1;
    return 0;
}

上面代码里面的变量 i 主要是用来发送给TxMessage.Data[i]赋值用的

通过CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed来查看是否发送成功,查看库文件发现CAN发送状态有这几个,如果是Failed应该是还没发完,如果是OK应该就是发完了,具体的后面再看吧。

CanTxMsg是在固件库里面定义好的,我们直接拿来用就可以了,因此他一帧确实只能传输8个字节的信息,如果要传64个字节,分8次传输就可以了。至于后面的标识符ID怎么设置下节再来讨论。

7.接收相关

代码如下

CanRxMsg RxMessage;
u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf)
{
    u32 i;
    
    if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;		//没有接收到数据,直接退出
    CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据
    for(i=0; i<8; i++)
        buf[i]=RxMessage.Data[i];
    return RxMessage.DLC;
}

对了,上面的全局变量主要是用在接收方小板DeBug查看数据的

从下图可以看出,他的接收应该是硬件自动接收,总线上数据对了,标识符ID对了就直接存在接收邮箱里面,然后我们通过下面这个Pending判断有邮件过来就直接取出来

8.代码逻辑

小板发送芯片:can初始化之后,在main函数的while里面一直发送数据

小板接收芯片:can初始化之后,在main函数的while里面调用上面的接收函数,然后存在一个接收数组里面,这个接收数组设置为全局变量,方便DeBug查看数组里面的内容。

大板接收芯片:can初始化后,在main函数的while里面一直调用接收函数,如果有收到数据就显示在屏幕上面。

9.效果如下

上图屏幕上面有些显示数据没有更改,只用看接收效果就可以了。

10.大板代码

屏幕相关代码本次就不发了,有需要的同学可以留言。

代码里面有些注释因为代码改了注释忘了改大家将就着看哈。。

大板main.c

#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "sys.h"
#include "lcd.h"
#include "usart.h"
#include "can.h"


RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;   //这行设置为全局变量

u8 canbuf1[8];
int main(void)
{
    u8 key;
    u8 i=0,t=0;
    u8 cnt=0;
    u8 canbuf[8];
    u8 res;
    u8 mode=CAN_Mode_LoopBack;//CAN工作模式;CAN_Mode_Normal(0):普通模式,CAN_Mode_LoopBack(1):环回模式

	RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock); //这行放在main函数初始化里面,别放在while(1)里面
	
    delay_init();	    	 //延时函数初始化
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级
    uart_init(115200);	 	//串口初始化为115200
    LED_Init();		  		//初始化与LED连接的硬件接口
    LCD_Init();			   	//初始化LCD
    KEY_Init();				//按键初始化

    CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_4tq,CAN_BS1_5tq,9,0);

    POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
    LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"DaJiaHao,WoShiCaiJi");
    LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"OOCSDN");
    LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"liu_endong@Copy");
    LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2020/12/21");
    LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
    LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"KEY0:Send WK_UP:Mode");//显示提示信息
    POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
    LCD_ShowString(60,170,200,16,16,"Count:");			//显示当前计数值
    LCD_ShowString(60,190,200,16,16,"Send Data:");		//提示发送的数据
    LCD_ShowString(60,250,200,16,16,"Receive Data:");	//提示接收到的数据
    while(1)
    {
        key=KEY_Scan(0);
//        if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,发送一次数据
		if(0)
        {
            for(i=0; i<8; i++)
            {
                canbuf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区
                if(i<4)LCD_ShowxNum(60+i*32,210,canbuf[i],3,16,0X80);	//显示数据
                else LCD_ShowxNum(60+(i-4)*32,230,canbuf[i],3,16,0X80);	//显示数据
            }
            res=Can_Send_Msg(canbuf,8);//发送8个字节
            if(res)LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"Failed");		//提示发送失败
            else LCD_ShowString(60+80,190,200,16,16,"OK    ");	 		//提示发送成功
        }
        else if(key==WKUP_PRES)//WK_UP按下,改变CAN的工作模式
        {
            mode=!mode;
            CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_8tq,CAN_BS1_9tq,4,mode);//CAN普通模式初始化, 波特率500Kbps
            POINT_COLOR=RED;//设置字体为红色
            if(mode==0)//普通模式,需要2个开发板
            {
                LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"Nnormal Mode ");
            } else //回环模式,一个开发板就可以测试了.
            {
                LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"LoopBack Mode");
            }
            POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝色
        }
        key=Can_Receive_Msg(canbuf1);
        if(key)//接收到有数据
        {
            LCD_Fill(60,270,130,310,WHITE);//清除之前的显示
            for(i=0; i<key; i++)
            {
                if(i<4)LCD_ShowxNum(60+i*32,270,canbuf1[i],3,16,0X80);	//显示数据
                else LCD_ShowxNum(60+(i-4)*32,290,canbuf1[i],3,16,0X80);	//显示数据
            }
        }
        t++;
        delay_ms(1000);
        if(1)
        {
            LED0=!LED0;//提示系统正在运行
            t=0;
            cnt++;
            LCD_ShowxNum(60+48,170,cnt,3,16,0X80);	//显示数据
        }
    }
}



大板can.c

#include "can.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"

u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
    CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PORTA时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能CAN1时钟

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;	//复用推挽
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);		//初始化IO

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;//上拉输入
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化IO

    //CAN单元设置
    CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;						 //非时间触发通信模式  //
    CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;						 //软件自动离线管理	 //
    CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;						 //睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)//
    CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;						 	//禁止报文自动传送 //
    CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;						 //报文不锁定,新的覆盖旧的 //
    CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;						 //优先级由报文标识符决定 //
    CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;	         //模式设置: mode:0,普通模式;1,回环模式; //
    //设置波特率
    CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;				//重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位  CAN_SJW_1tq	 CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq
    CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1=tbs1+1个时间单位CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
    CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2=tbs2+1个时间单位CAN_BS2_1tq ~	CAN_BS2_8tq
    CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp;            //分频系数(Fdiv)为brp+1	//
    CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);            // 初始化CAN1

    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	  //过滤器0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;32位ID
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32位MASK
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//过滤器0关联到FIFO0
    CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器0

    CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化

    return 0;
}

//can发送一组数据(固定格式:ID为0X12,标准帧,数据帧)
//len:数据长度(最大为8)
//msg:数据指针,最大为8个字节.
//返回值:0,成功;
//其他,失败;
u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{
    u8 mbox;
    u16 i=0;
    CanTxMsg TxMessage;
    TxMessage.StdId=0x12;			// 标准标识符
    TxMessage.ExtId=0x12;			// 设置扩展标示符
    TxMessage.IDE=CAN_Id_Standard; // 标准帧
    TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data;		 // 数据帧
    TxMessage.DLC=len;						// 要发送的数据长度
    for(i=0; i<len; i++)
        TxMessage.Data[i]=msg[i];
    mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
    i=0;
    while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))
        i++;	//等待发送结束
    if(i>=0XFFF)
        return 1;
    return 0;
}

//can口接收数据查询
//buf:数据缓存区;
//返回值:0,无数据被收到;
//其他,接收的数据长度;
CanRxMsg RxMessage;
u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf)
{
    u32 i;
    
    if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;		//没有接收到数据,直接退出
    CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据
    for(i=0; i<8; i++)
        buf[i]=RxMessage.Data[i];
    return RxMessage.DLC;
}





大板can.h

#ifndef __CAN_H
#define __CAN_H	 
#include "sys.h"	    

#define CAN_RX0_INT_ENABLE	0		//0,不使能;1,使能.								    
										 							 				    
u8 CAN_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode);//CAN初始化
 
u8 Can_Send_Msg(u8* msg,u8 len);						//发送数据

u8 Can_Receive_Msg(u8 *buf);							//接收数据
#endif

11.小板代码

can的代码是直接复制上面的文件

只有main函数有点区别

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "pwm.h"
#include "usart.h"
#include "timer.h"
#include "can.h"

u8 res;
RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;
u8 canbuf1[8]= {0};
int main(void)
{
//	SystemInit();
    u8 a=0;
    u8 canbuf[8]= {a,1,2,3,4,5,6,7};
    RCC_GetClocksFreq(&get_rcc_clock);
	
    delay_init();
    ledInit();
    uart_init(115200);
    TIM2_Int_Init(7199,999);
    TIM3_CH2_PWM_Init(899,0);
    CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_4tq,CAN_BS1_5tq,2,0);
    while(1)
    {
		canbuf[0]=a;
		a++;
		if(a==100)
			a=0;
		
        if(1)
        {
            Can_Receive_Msg(canbuf1);
        }
        delay_ms(40);
        LED0=~LED0;
    }
}



 

以上。

大家新年快乐!

 

 

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