2018年09月02日 | STM32之CAN控制器

2018-09-02 来源：eefocus

1、CAN只具有CAN_High和CAN_Low两条信号线，CAN是以差分信号的形式进行通信的；
2、CAN通信有两种网络：一种是遵循ISO11898标准的高速短距离闭环网络，它的总线最大长度为40m，通信速度最高位1Mbit/s；另外一种是遵循ISO11519-2标准的低速远距离开环网络，最大传输距离为1km，最高通信速率为125kbit/s。
3、CAN的通信节点由一个CAN控制器、一个CAN接收器组成；STM32的CAN接口即为CAN控制器，为了构成完整的节点，还要外接一个CAN收发器。
4、差分信号，即信号的逻辑0和逻辑1由两根差分信号线的电压差来表示。
ISO11898规定CAN协议中处于逻辑1（隐性电平）时，CAN_High和CAN_Low线上的电压均为2.5V，即电压差Vh-Vl=0V。而在逻辑0（显性电平）时，CAN_High的电平为3.5V，CAN_Low线的电平为1.5V，即他们的电压差为Vh-Vl=2V。
5、在CAN总线中，必须处于隐性电平（逻辑1）或显性电平（逻辑0）中的一个状态。假如有两个CAN通信节点，在同一时间，一个输出隐性电平，另一个输出显性电平，总线的“线与”特性将使它处于显性电平状态，即可以认为显性具有优先的意味。
6、CAN一共有5种类型的帧（报文）：数据帧（用于发送单元向接收单元传送数据的帧）、遥控帧（用于接收单元向具有相同ID的发送单元请求数据的帧）、错误帧（用于当检测出错误时向其他单元通知错误的帧）、过载帧（用于接收单元通知其尚未做好接收准备的帧）、帧间隔（用于将数据帧及遥控帧与前面的帧分离开来的帧）；
7、数据帧是在CAN通信中最主要、最复杂的报文；数据帧以一个显性位（逻辑0）开始，以7个连续的隐形位（逻辑1）结束。在它们之间，分为仲裁段、控制段、数据段、CRC段和ACK段。
7.1、仲裁段的内容主要为本数据帧的ID信息。数据帧分为标准格式和扩展格式两种，区别就在于ID信息的长度，标准格式的ID为11位，扩展格式的ID为29位。
在CAN协议中，ID起着重要的作用，它决定真数据帧发送的优先级，也决定着其他设备是否会接收这个数据帧。
仲裁段除了报文ID外，还有RTR、IDE、SRR位。其中RTR（Remote Transmission Request）位用于区分数据帧和遥控帧的，在数据帧里这一位为显性（逻辑0）。IDE（Identifier Extension）位用于区分标准格式与扩展格式的，在标准格式中为显性，在扩展格式里为隐性。SRR（Substitute Remote Request）位只存在于扩展格式，它用于替代标准格式中的RTR位。SRR位为隐性位，由于RTR在数据帧为显性位，所以在两个ID相同的标准格式报文与扩展格式报文中，标准格式的优先级较高。
7.2、在控制段的r1和r0为保留位，默认设置为显性位。最主要的为DLC段，DLC段由4位组成，MSB先行，它的二级制编码用于表示本报文中的数据段含有多少个字节，DLC段表示的数字为0~8；
7.3、数据段为数据帧的核心内容，它由0~8个字节组成，MSB先行；
7.4、CAN的报文包含了一段15位的CRC校验码，一旦接收端计算出CRC跟接收到的CRC码不同，则会向发送端反馈出错信息以及重新发送。CRC部分的计算和出错处理一般由CAN控制器硬件完成或由软件控制最大重发数；在CRC校验码之后，有一个CRC界定符，它为隐性位，主要作用是把CRC校验码与后面的ACK段隔开。
7.5、ACK段包括一个ACK槽位和ACK界定符位。
8、CAN协议把每一位的时序分解为SS段、PTS段、PBS1段和PBS2段，这四段的长度加起来即为一个CAN数据位的长度。分解后最小的时间单位是Tq，而一个完整的位由8~25个T区组成。
8.1、SS段为同步段，若总线的跳变沿被包含在SS段的范围之内，则表示节点与总线的时序同步。节点与总线同步时，采样点采集到的总线电平即可被确定为该位的电平。SS段的大小为1Tq。
8.2、PTS段为传播时间段，这个时间段用于补偿网络的物理延时时间，是总线上输入比较器延时和输出驱动器延时总和的两倍。PTS段的大小为1~8Tq；
8.3、PBS1段为相位缓冲段，主要用来补偿边沿阶段的误差，它的时间长度在重新同步的时候可以加长。PBS1段的初始大小可以为1~8Tq；
8.4、PBS2段为另一个相位缓冲段，也是用来补偿边沿阶段误差的，它的时间长度在重新同步时可以缩短。PBS2段的初始大小可以为2~8Tq。
9、STM32的所有型号芯片中都具有不行CAN控制器（Basic Extend CAN），它支持CAN协议2.0A和2.0B。bxCAN接口可以自动地接收和发送CAN报文，支持标准标识符和扩展标识符。它具有3个发送邮箱，发送报文的优先级可以使用软件，可以记录发送的时间。有两个3级深度的接收FIFO，可以使用过滤功能只接收或不接收某些ID号的报文。可以配置成自动重发。不支持使用DMA进行数据收发。

STM32 CAN控制器

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