本文共 1636 字，大约阅读时间需要 5 分钟。

STM32 CAN外设深入解析

1. CAN外设概述

STM32系列微控制器内置了bxCAN（Basic Extended CAN）控制器，支持CAN协议2.0A和2.0B标准。其最大通讯速率为1Mbps，具备3个发送邮箱和2个深度为3级的接收FIFO。每个发送邮箱支持优先级控制和发送时间记录，接收FIFO支持过滤功能，并可配置为自动重发模式。

2. CAN框图结构

CAN框图主要由以下组件构成：

① CAN控制核心：负责CAN报文的接收和发送管理，包含多个控制和状态寄存器。

② 发送邮箱：存储多个待发送的报文，可根据总线空闲时自动发送。

③ 接收FIFO：存储接收到的报文，深度最高为6个报文。

④ 验收筛选器：根据报文ID控制是否接收到FIFO。

⑤ CAN整体控制逻辑：在轻松实现CAN节点功能的同时，支持睡眠模式和总线主动管理。

3. 主控制寄存器CAN_MCR结构

CAN_MCR（主控制寄存器）决定了CAN外设的工作模式，主要包含以下功能：

• 调试冻结（DBF）：适用于调试时的特殊模式。
• 时间触发模式（TTCM）：用于精确的分时同步。
• 自动离线管理（ABOM）：检测总线异常后自动离线。
• 自动唤醒（AWUM）：在总线检测到活动时自动恢复。
• 防重传（NART）：设置后可避免因CAN错误导致的自动重传。
• 接收FIFO锁定模式（RFLM）：防止报文丢失或重复。
• 发送优先级控制（TXFP）：根据报文ID决定发送顺序。

4. 工作模式详解

为了方便调试和测试，CAN外设提供了多种工作模式：

• 正常模式：作为普通CAN节点，正常发送和接收数据。
• 静默模式：发送隐藏模式，适用于总线监测但无发送影响。
• 回环模式：发送自身内容到FIFO，用于自我测试。
• 回环静默模式：结合静默模式和回环模式，用于智能自检而不影响总线。

5. 波特率配置

CAN外设的波特率可根据需要配置，方舟计算公式：

• 1位时间（T1bit）：T1bit = 1Tq + TS1 + TS2

• 波特率计算：BaudRate = 1 / (N * Tq)（N为时间分频）

以1Mbps为例，配置如下：

• SYNC_SEG：固定为1Tq
• TS1：4Tq（BRP=3）
• TS2：2Tq（BRP=1）
• TPCLK：默认为1/42MHz
• 分频：6（BRP=5）

得出Tq=1/7M，波特率恰好为1Mbps。

6. 发送邮箱功能

CAN外设提供3个邮件件件，各邮件件包含：

• 标识符寄存器（CAN_TIxR）：存储报文ID、扩展ID、IDE和RTR位。
• 数据长度控制寄存器（CAN_TDTxR）：存储报文长度字段。
• 低字节数据寄存器和高字节数据寄存器（CAN_TDLxR, CAN_TDHxR）：存储报文数据段。

发送时，需写入寄存器并设置发送请求，报文将被自动发送展示。

7. 接收FIFO功能

接收FIFO存储最多6个报文，各邮件件包含：

• 标识符寄存器（CAN_RIxR）：存储报文ID、扩展ID、IDE和RTR位。
• 数据长度控制寄存器（CAN_RDTxR）：存储报文长度字段。
• 低字节数据寄存器和高字节数据寄存器（CAN_RDLxR, CAN_RDHxR）：存储报文数据段。

可通过RFLM位控制FIFO模式，选择是否锁定溢出报文。

8. 验收筛选器配置

CAN外设提供28组筛选器，每组包含2个寄存器，可用于白名单过滤或关键字搜索模式。配置方法如下：

• 掩码模式：存储需筛选的ID或掩码。
• 标识符模式：存储需筛选的多个ID。

如配置一个16位标识符模式，具体操作方式由寄存器配置确定。

9. 应用建议

在开发中，应根据需求选择合适的工作模式并调整寄存器配置。例如，若需要实时性和低功耗，使用静默模式和自动唤醒功能。

10. 总结

STM32的CAN外设功能强大，支持多种工作模式和灵活配置。不论是发送多报文还是接收筛选数据，都是开发中不可或缺的功能。如果你还没试验过这些配置，建议实际编写代码，逐步探索其潜力。