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STM32之CAN续

2015-1-22 16:14:03 4908 STM32 CAN

0 STM32之CAN总线基础can总线协议概述：　　CAN是Controller Area Network的缩写，由德国博世公司开发；CAN通过ISO11891以及ISO11519进行了标准化；　　 CAN总线的特点：　　　　1、多主控制　　　　　　在总线空闲时，所有单元都可以开始发送消息（多主控制）；　　　　　　最先访问总线的单元获得发送权（辨别方式：“CSMA/CA方式”）；　　　　　　多个单元同时开始发送时，发送高优先级ID消息的单元可获得发送权；　　　　2、消息的发送　　　　　　在can协议中，所有消息都是以固定格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（ID）决定优先级。ID并不是表示发送消息的目的地址，而是表示访问总线的消息优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID的每个位进行逐个仲裁比较，仲裁获胜（优先级最高）的单元继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作；　　　　3、系统的柔软性　　　　　　与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息，因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其他单元的软硬件及应用层都不需要改变；　　　　　　4、通信速度　　　　　　根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。最高1Mbps；　　　　　　在同一网络中，所有单元必须设定成统一通信速度，即使有一个单元的的通信速度与其他的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信，不同网络间则可以有不同的通信速度；　　　　5、远程数据请求　　　　　　可通过发送“遥控帧”，请求其他单元发送数据; 　　　　6、错误检测功能（错误通知功能、错误恢复功能）　　　　　　所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）　　　　　　检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）　　　　　　正在发生消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送（错误恢复功能）；　　　　7、故障封闭　　　　　　CAN可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声）还是持续数据错误（如单元内部故障、驱动器错误）。由此功能，当总线上发送持续错误时，可能引起此故障的单元从总线上隔离出去；　　　　8、连接　　　　　　CAN总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加，提高通信速度，则可连接的单元数减少； CAN总线协议：　CAN总线涵盖了OSI规定的传输层、数据链路层、物理层；物理层：　　决定了位编码方式（NRZ编码，6个位插入填充位），位时序（位时序、位的采样）、同步方式（根据同步段ss实现同步，并具有再同步功能）；但具体的说：信号电平，通信速度，采样点，驱动器和总线的电气特点，连接器的形态都没有定义，需要用户自行确定; 传输层：　　定义了再发送控制；数据链路层：　　数据链路层分LLC（逻辑链路控制 Logic Link control）子层和MAC（媒介访问控制Media access control）子层；　　　　LLC子层，执行接收消息选择（点到点、广播、组播）、过载通知（通知接收准备尚为完成）、错误恢复功能（再次发送）；　　　　MAC层:　进行数据帧化（4种帧类型），连接方式控制（竞争方式），消息仲裁（ID仲裁），故障扩散抑制(自动识别暂时错误和持续错误，排除故障节点)，错误通知（CRC错误、填充位错误、位错误、ACK错误、格式错误），错误检测，应答方式（ACK， NACK），通信方式（半双工）等设置；　　MAC子层是CAN协议的核心，数据链路层的功能是将物理层的信号组成有意义的消息，并提供传送错误控制等传输控制的流程。数据链路层的功能通常是在CAN控制器的硬件中执行；帧的概念：　　数据帧：用于发送单元想接收单元传送数据的帧；　　遥控帧（请求帧）：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它单元通知错误的帧；　　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；没有实际意义数据帧和遥控帧都有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有11个位的标识符Identifier,以后称ID),扩展格式有29个位的ID; 　　数据帧：　　（1）、帧起始（标准、扩展格式相同）　　　　表示帧开始的段，1个位的显性位；　　 (2)、总线上的电平有显性和隐性电平两种；　　　　总线上执行逻辑上的线“与”时，显性电平的逻辑值为“0”，隐性电平为“1”；　　　　”显性“具有“优先”的意味，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。并且，“隐性”具有“包容”的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平；　　（3）、仲裁段　　　　　　表示数据的优先级的段　　　　　　标准格式和扩展格式在此的构成有所不同；　　　　　　ID: 　　　　标准格式的ID有11个位，从ID28到ID18被依次发送，禁止高7位都为隐性；　　　　扩展格式有29个位;基本ID从ID28到ID18,扩展ID由ID17到ID0; 　　遥控帧：　　遥控帧没有数据段；没有数据段的数据帧与遥控帧的区别：RTR位； stm32之CAN发送、接收详解CAN接收报文并过滤之标识符过滤：（重点、难点）　　在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时－根据标识符的值－决定软件是否需要该报文；如果需要，就拷贝到SRAM里；如果不需要，报文就被丢弃且无需软件的干预。　　为满足这一需求，bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组（13~0），以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销，否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x由2个32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。这两个寄存器用途在下面有大用处；可变的位宽：　　　每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同，每个过滤器组可提供：　　　　1个32位过滤器，包括：STDID[10：0]、EXTID[17：0]、IDE和RTR位===用于扩展ID(28位)和标准ID（11位）　　　　2个16位过滤器，包括：STDID[10：0]、IDE、RTR和EXTID[17：15]位====只用于标准ID 　　　　可参见图126 　　此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。　　屏蔽位模式　　　　在屏蔽位模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。　　标识符列表模式　　　　在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用1个标识符加1个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须　　跟过滤器标识符相同。　　BxCAN过滤器的编号　　　　在stm32中，过滤器编号用于加速CPU对收到报文的处理。当受到一个有效报文时，BxCAN会将收到的报文以及它所通过的过滤器编号，一起存入邮箱中。当CPU处理时，可以根据过滤器编号，快速地知道该报文的用途，从而做出处理。其实，不用过滤器编号也是可以的，这时CPU就要分析所收到报文的标识符，从而知道报文的用途。由于标识符所含的信息较多，处理起来就相对慢一些；　　报文存储　　　邮箱是软件和硬件之间关于报文的接口。邮箱包含了所有跟报文有关的信息：标识符、数据、控制、状态和时间戳信息。　　发送邮箱　　　　软件需要在一个空的发送邮箱中，把待发送报文的各种信息设置好（然后再发出发送的请求）。发送的状态可通过查询CAN_TSR寄存器获知。　　接收邮箱（FIFO）　　　　　　　　在接收到一个报文后，软件就可以访问接收FIFO的输出邮箱来读取它。一旦软件处理了报文（如把它读出来），软件就应该对CAN_RFxR寄存器的RFOM位进行置1，来释放该报文，以便为后面收到的报文留出存储空间。过滤器匹配序号存放在CAN_RDTxR寄存器的FMI域中。16位的时间戳存放在CAN_RDTxR寄存器的TIME[15:0]域中。　　　　　　邮箱中保存的是完整的报文信息；解析邮箱参见手册；时间特性：（涉及波特率的计算）　　位时间特性逻辑通过采样来监视串行的CAN总线，并且通过跟帧起始位的边沿进行同步，及通过跟后面的边沿进行重新同步，来调整其采样点。它的操作可以简单解释为，如下所述把名义上的每位的时间分为3段：　　同步段(SYNC_SEG)：通常期望位的变化发生在该时间段内。其值固定为1个时间单元（1 x tCAN）。　　时间段1(BS1)：定义采样点的位置。它包含CAN标准里的PROP_SEG和PHASE_SEG1。其值可以编程为1到16个时间单元，但也可以被自动延长，以补偿因为网络中不同节点的频率差异所造成的相位的正向漂移。　　时间段2(BS2)：定义发送点的位置。它代表CAN标准里的PHASE_SEG2。其值可以编程为1到8个时间单元，但也可以被自动缩短以补偿相位的负向漂移。重新同步跳跃宽度(SJW)定义了，在每位中可以延长或缩短多少个时间单元的上限。其值可以编程为1到4个时间单元。　 1
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