STM32 CAN总线的一些心得

Daisy · 发表于 2014-4-17 15:25:58

好吧，首先我不得不承认这是一篇有关失败实验经历的帖子，但我还是想写出来，因为在此期间还是有一些收获的。先来说说关于CAN总线的实验想法：学习了STM32 的can总线模块后，总想着实现多机通讯，实验室有人用c8051f040芯片搭了一个can总线的双机通讯电路，所以想将STM32的板子加进去，实现三机通讯。有了这个想法后着手去做了，但没有实现。
先来说说我在学习STM32 can总线模块时的一些心得吧：
这部分主要是位时序和过滤器的理解心得：

位时序，就是发送一位所用的时间，在这样一段短暂时间里，又分了四段：同步段、传播段、相位缓冲段1、相位缓冲段2.这些都是在其他总线通信中不曾遇到的，有些初学者看到手册上后面的介绍基本就晕菜了，很难接受和理解，不知道为什么要这么做，其实把这样一小段时间又分成4段就是为了进行同步。

CAN总线的通讯时采用NRZ（Non-Return to Zero，非归零）码，数据本身并不携带时钟信息，也就是说在每一位的开始或结束没有同步信号，发送单元以位时序同步的方式开始发送帧数据，接收单元根据总线电平的变化进行同步并进行接收。可以这样理解，总线上的发送端和接收端以相同的频率振荡，这个振荡就是时钟信息，很同步，很和谐，这样发送端发个数据，它就这样以同样的频率振啊振的振到接收端，接收端察觉并接收，很完美哈？可这只是理想情况，在实际情况中，发送端和接收端会存在时间误差，传输路径也会有相位误差，这些都可能使二者在收发操作中失去同步关系，这个时候要想再实现通讯，接收端就必须调用同步机制，调整它的操作时序。

CAN bus 有两个同步机制：硬同步和重同步

硬同步：在总线空闲状态时，接收单元检测到SOF就会执行这个同步调整过程，“隐式”电平跳变到“显式”电平的边缘的时间点被认为是接收端位时序的同步段，不用管SJW的值。这种同步在一个帧中只出现一次，就是在开头。

重同步：接收节点在一帧中间如果检测到信号从1到0 的变换边沿是在传播段或者相位缓冲段1中，则认为自己的位时序提前了，这是因为采样时间点会出现在相位缓冲段1与2 之间，过早采样会造成采样不准，所以接收端就将这个位时序周期的相位缓冲段1延长；反之，如果检测到边沿在相位缓冲段2中，则将相位缓冲段2缩短，最终让信号变化的边沿变回到同步段，这样，是不是觉得一个位时间分成四段很合理了呢。

对于这个同步机制，我也没有特别深入的研究，如果有谁在这方面有更好的心得，欢迎分享。

再来聊聊过滤器吧。

CAN总线设计了过滤器在芯片里，用于筛选报文，STM32 手册里把过滤器说的云里雾里的，害苦了我们这些初学者，其实很好理解：

我先来简单啰嗦下过滤器的工作方式：

根据配置，每一组的过滤器组可以有1个、2个或4个过滤器

这些过滤器相当于关卡，每当收到一条报文时，CAN要先将收到的报文从这些过滤器上“过”一下，能通过的报文是有效报文，收进FIFO，不能通过的是无效报文，直接丢弃，每一个过滤器是并联的，即一个报文只要通过了一个过滤器，就是有效的报文。

对于这方面的介绍，大家可以戳这个链接http://www.openedv.com/posts/list/20666.htm 是论坛上关于过滤器很详细的一个介绍，借花献佛，和大家分享。

如果大家还是不能很好的理解过滤器，那我们举个例子带大家进入角色：想象一下，你想去寄快件（发报文），但是国家垄断，没有四通一达上门服务，只能去邮局（若干过滤器组），邮局又比较落后只开了2个投送目的地（接收后保存报文的FIFO），但他们不是什么快件都寄，易燃易爆的不给寄，所以就要筛选，开辟了几个窗口进行筛选（激活的过滤器组，最多14个），每个窗口配备人员不同（过滤器组设置），有的是一个连长加一个班长（2个32位过滤器，工作在屏蔽位模式），有的是两个连长（2个32为过滤器，工作在标识符列表模式），有的是两个班长加两个士兵（4个16位过滤器工作在屏蔽位模式），有的是四个班长（4个16位过滤器工作在列表模式中），这不同的人员配置起到作用不同，官大一级压死人的道理大家都懂，所以你拿去的快件，优先给官大的人筛选，不同级的人员配置中，官大的点头才能寄，平级的谁点头都行，通过之后就存在他们的仓库里了（FIFO中），当然，要是没有你想寄去的地方，你就要去别的邮局看看了，不同邮局寄送的城市不同（寻找下一个节点继续匹配）。

这个例子只是为了形象建立过滤器的工作模式，细节可能有出入，我上面推荐的帖子，非常好。

写到这关于STM32 can总线的学习心得基本就结束了，接下来我想说说我那个失败的实验经历：

实验电路板是两块基于c8051f040 芯片的can通讯电路板和STM32 战舰电路板，实验结果:两块c8051f040 的电路板可以完美通讯，STM32 的板子无法加进去，期间保证了波特率相同，位时序频率相同，传输数据位数相同，id也是匹配的，但是无法通讯，想问下有此方面经验的同僚们，在保证了以上数据相同的前提下，连接两个电路板是不是理论上可以实现通讯？