2018年09月02日 | STM32之CAN---发送管理分析

1 CAN发送邮箱

STM32共有三个CAN发送邮箱，在检测到总线空闲时交发送，但需要注意的是，有可能会发送失败，有可能因为仲裁失败从而导致失败，也有可能是其它错误，原则上bxCAN将自动重发，但bxCAN也可以配置不自动重发。正因为如此，发送邮箱中有可能同时存在多个需要发送的报文，一旦出现这种情况，那么发送邮箱中的多个报文又将是谁先发送谁后发送呢？有两种模式：ID模式和FIFO模式。ID模式由报文的ID值决定，即ID值越小，优先级越高，另一种FIFO模式，顾名思义，即为消息队列方式，谁先到谁先发送，此种模式下三个邮箱与接收FIFO类似。

下图是发送邮箱的状态图：

                                                             图1

由上图可知，发送邮箱共有四种状态，空状态，挂号状态，预定发送状态（scheduled），发送状态。

发送报文的流程为：应用程序选择1个空发送邮箱；设置标识符，数据长度和待发送数据；然后对CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置’1’，来请求发送。TXRQ位置’1’后，邮箱就不再是空邮箱；而一旦邮箱不再为空，软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后，邮箱马上进入挂号状态，并等待成为最高优先级的邮箱，参见发送优先级。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱，其状态就变为预定发送状态。一旦CAN总线进入空闲状态，预定发送邮箱中的报文就马上被发送(进入发送状态)。一旦邮箱中的报文被成功发送后，它马上变为空邮箱；硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，来表明一次成功发送。
如果发送失败，由于仲裁引起的就对CAN_TSR寄存器的ALST位置’1’，由于发送错误引起的就对TERR位置’1’。

2 发送优先级

          如之前所述，如果三个邮箱中同时存在多个待发送的报文时，此时存在一个问题，即先送哪个邮箱中的报文好呢？此时，存在一个发送优先级的问题。此时，非空发送邮箱进入发送仲裁，发送仲裁有两种策略：ID模式和FIFO模式。

ID模式：当有超过1个发送邮箱在挂号时，发送顺序由邮箱中报文的标识符决定。根据CAN协议，标识符数值最低的报文具有最高的优先级。如果标识符的值相等，那么邮箱号小的报文先被发送。此模式通过对CAN主控寄存器CAN_MCR的TXFP位清0来设置。

FIFO模式：通过对CAN_MCR寄存器（CAN主控寄存器）的TXFP位置’1’，可以把发送邮箱配置为发送FIFO。在该模式下，发送的优先级由发送请求次序决定。该模式对分段发送很有用。

3 取消发送

发送邮箱中待发送的报文在正常发送成功之前也可以中途取消，通过对CAN_TSR寄存器的ABRQ位置’1’，可以中止发送请求。

当发送邮箱处于挂号或预定状态时：发送请求马上就被中止了。

当发送邮箱处于发送状态时：

         那么中止请求可能导致2种结果：

                    1：如果邮箱中的报文被成功发送，那么邮箱变为空邮箱，并且CAN_TSR寄存器（CAN发送状态寄存器）的TXOK位被硬件置’1’；

                    2：如果邮箱中的报文发送失败了，那么邮箱变为预定状态，然后发送请求被中止，邮箱变为空邮箱且TXOK位被硬件清’0’。

       因此，不管如何，一旦取消发送，那么在发送操作结束后，邮箱都会变为空邮箱。

       固件库中取消发送的接口为：

[cpp] view plain copy

/** 

  * @brief  Cancels a transmit request. 

  * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

  * @param  Mailbox: Mailbox number. 

  * @retval None 

  */  

void CAN_CancelTransmit(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t Mailbox)；  

4 自动重传模式

该模式主要用于满足CAN标准中，时间触发通信选项的需求。通过对CAN_MCR寄存器的NART位置’1’，来让硬件工作在该模式（禁止自动重传）。

在该模式下，发送操作只会执行一次。如果发送操作失败了，不管是由于仲裁丢失或出错，硬件都不会再自动发送该报文。

在一次发送操作结束后，硬件认为发送请求已经完成，从而对CAN_TSR寄存器的RQCP位置’1’，同时发送的结果反映在TXOK、ALST和TERR位上。

5 发送邮箱的组成

说了那么多，那个三个发送邮箱的结构到底是怎么样的呢？与接收FIFO的邮箱类似，发送邮箱也是由四个寄存器组成：发送邮箱标识符寄存器（CAN_TIxR x=0..2）,发送邮箱长度和时间戳寄存器（CAN_TDTxR x=0..2）,发送邮箱低字节数据寄存器（CAN_TDLxR x=0..2）,发送邮箱高字节寄存器（CAN_TDHxR x=0..2）。

5.1 发送邮箱标识符寄存器 (CAN_TIxR) (x=0..2)

地址偏移量: 0x180，0x190，0x1A0
复位值: 0xXXXX XXXX，X=未定义位(除了第0位，复位时TXRQ=0)
注： 1 当其所属的邮箱处于等待发送的状态时，该寄存器是写保护的。

         2 该寄存器实现了发送请求控制功能(第0位)－复位值为0

                                                                                    图2

与接收FIFO的邮箱的发送邮箱标识符寄存器类似，各位定义如下：

5.2 发送邮箱数据长度和时间戳寄存器 (CAN_TDTxR) (x=0..2)

地址偏移量：0x184，0x194，0x1A4
复位值：未定义

                                                                                   图3

5.3 发送邮箱低字节数据寄存器 (CAN_TDLxR) (x=0..2)

地址偏移量：0x188，0x198，0x1A8
复位值：未定义位

当邮箱为空时，寄存器中的所有位为只读。

                                                                                        图4

5.4 发送邮箱高字节数据寄存器 (CAN_TDHxR) (x=0..2)

地址偏移量：0x18C，0x19C，0x1AC
复位值：未定义位
当邮箱为空时，寄存器中的所有位为只读。

                                                                   图5

6 CAN发送状态寄存器 (CAN_TSR)

地址偏移量: 0x08
复位值: 0x1C00 0000

单有发送邮箱还不行，不得有一个寄存器从整体上显示发送各邮箱的状态及控制，而CAN发送状态寄存器（CAN_TSR）即负责此工作的。

                                                                             图6

各定义如下：

这里值得注意的是位25~24，即下一个空的发送邮箱号。当所有的发送邮箱都为空时，邮箱号为优先级最低的那个发送邮箱号。通过此两位，STM32就知道下一条发送报文该存储到哪个邮箱了。

7 与CAN发送有关的固件发送接口

发送接口如下：

/** 

  * @brief  Initiates and transmits a CAN frame message. 

  * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to to select the CAN peripheral. 

  * @param  TxMessage: pointer to a structure which contains CAN Id, CAN DLC and CAN data. 

  * @retval The number of the mailbox that is used for transmission or 

  *         CAN_TxStatus_NoMailBox if there is no empty mailbox. 

  */  

uint8_t CAN_Transmit(CAN_TypeDef* CANx, CanTxMsg* TxMessage);  

获取发送状态接口如下：

/** 

  * @brief  Checks the transmission status of a CAN Frame. 

  * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

  * @param  TransmitMailbox: the number of the mailbox that is used for transmission. 

  * @retval CAN_TxStatus_Ok if the CAN driver transmits the message,  

  *         CAN_TxStatus_Failed in an other case. 

  */  

uint8_t CAN_TransmitStatus(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t TransmitMailbox);  

8 一个示例

CanTxMsg TxMessage;  

int i;  

if(id_fmt == STD_ID)//如果是标准CAN ID  

{   

    TxMessage.StdId = send_frame->id;  //设置标准CAN ID  

    TxMessage.IDE = CAN_ID_STD;   //设置IDE为标准CAN ID  

}  

else  

{      

    TxMessage.StdId = (send_frame->  

    id >>18) & 0x7FF; //设置扩展CAN ID的标准基本ID部分      

    TxMessage.ExtId = send_frame->id & 0x3FFFF;     //设置扩展CAN ID的扩展ID部分  

    TxMessage.IDE = CAN_ID_EXT;   //设置IDE为扩展CAN ID  

}  

TxMessage.RTR = CAN_RTR_DATA; //数据帧  

TxMessage.DLC = 8;  //数据长度  

for(i=0;i<8;i++)
 

{  

    TxMessage.Data[i] = send_frame->data_buff[i];  

}  

CAN_Transmit(CAN1,&TxMessage);