CAN高速通信（含简单程序实战）

原创已于 2025-08-21 22:04:13 修改 · 898 阅读

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#网络 #单片机 #通信 #CAN通信

于 2025-08-21 20:55:43 首次发布

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本文是b站中科大电控的学习笔记，也可供大家参考学习

通信相关基础知识

CAN通信的分层

不同层分工不同，抽象层级不同

可以理解为：

1. 物理信号层 2.链路传输层 3.应用数据层

CAN通信的接线方法

一根CAN-H,一根CAN-L，通过120欧姆的电阻接入

传输方式

利用差分信号，减少外界噪音的干扰（看的是两条线之间的电压差）

编码1是两者电平相同，一般都是2.5

编码0是两者电平不同，一般是3.5和1.5

区分：比特率与波特率

比特率是传输的二进制码元数量

波特率是传输的有效码元的数量（与进制有关）

如果一秒传输1000个字符，每个字符对应一种唯一的电平信号，那么波特率就是1000symbol/s；由于一个十六进制字符要用四位二进制编码表示，那么它的比特率就是4000bit/s

CAN通信的不同分段

收发模式

1.常规模式（向总线发送和接收）

2.回环模式（向总线和本机发送/不从总线接收仅从本机接受）

3.静默模式（不向总线发送，仅向本机发送/从总线和本机接收）

3.回环静默模式（不向总线发送/不从总线接收）

链路传输

地址（CAN ID）

CAN 设备不存在固定的地址

冲突检测和避免

当大家都需要传输信号，CAN采用冲突检测

0是显性电平

误码校验

防止传输过程中的物理误差

CAN采用CRC校验

滤波器与掩码

滤波器负责过滤和通过

CAN通信帧（标准帧）

起始段：标志着帧的开始，为显性电平0（平时为1）

仲裁段：包含11bit的CAN ID，ID越大优先级越低

还包含一个RTR，1bit，显性电平为数据帧，隐形电平为遥控帧

控制段：扩展帧格式标记，显性电平为标准数据帧，隐形电平为扩展帧

保留位0

数据字节的长度数（单位是字节）

数据段：数据内容

校验段：crc校验码15位

crc结束码1

回复段：由接收设备显示显性电平位为正常接收

ack界定符，标志ack结束，为隐性电平1

结束段：标志帧结束，为隐形电平1（1bit）

CubeMX配置与程序编写

cubemx配置

配置GPIO和时钟

写自收自发的can通信，先配置8个输出的LED引脚，分别是PG1-8

配置相关时钟

配置CAN

PD0和PD1可以配置can，选用PD0和PD1

相位缓冲段就是BIT SEGMENT 的大小

主程序

/* USER CODE BEGIN Header */
/**
  ******************************************************************************
  * @file           : main.c
  * @brief          : Main program body
  ******************************************************************************
  * @attention
  *
  * Copyright (c) 2023 STMicroelectronics.
  * All rights reserved.
  *
  * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file
  * in the root directory of this software component.
  * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS.
  *
  ******************************************************************************
  */
/* USER CODE END Header */
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "main.h"
#include "can.h"
#include "gpio.h"

/* Private includes ----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN Includes */

/* USER CODE END Includes */

/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PTD */

/* USER CODE END PTD */

/* Private define ------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PD */
/* USER CODE END PD */

/* Private macro -------------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN PM */

// 滤波器编号
#define CAN_FILTER(x) ((x) << 3)

// 接收队列
#define CAN_FIFO_0 (0 << 2)
#define CAN_FIFO_1 (1 << 2)

//标准帧或扩展帧
#define CAN_STDID (0 << 1)
#define CAN_EXTID (1 << 1)

// 数据帧或遥控帧
#define CAN_DATA_TYPE (0 << 0)
#define CAN_REMOTE_TYPE (1 << 0)

/* USER CODE END PM */

/* Private variables ---------------------------------------------------------*/

/* USER CODE BEGIN PV */

/* USER CODE END PV */

/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
void SystemClock_Config(void);
/* USER CODE BEGIN PFP */

/* USER CODE END PFP */

/* Private user code ---------------------------------------------------------*/
/* USER CODE BEGIN 0 */

/**
 * @brief 初始化CAN总线
 *
 * @param hcan CAN编号
 * @param Callback_Function 处理回调函数
 */
void CAN_Init(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
  HAL_CAN_Start(hcan);
  __HAL_CAN_ENABLE_IT(hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);
  __HAL_CAN_ENABLE_IT(hcan, CAN_IT_RX_FIFO1_MSG_PENDING);
}

/**
 * @brief 配置CAN的滤波器
 *
 * @param hcan CAN编号
 * @param Object_Para 编号 | FIFOx | ID类型 | 帧类型
 * @param ID ID
 * @param Mask_ID 屏蔽位(0x3ff, 0x1fffffff)
 */
void CAN_Filter_Mask_Config(CAN_HandleTypeDef *hcan, uint8_t Object_Para, uint32_t ID, uint32_t Mask_ID)
{
  CAN_FilterTypeDef can_filter_init_structure;

  // 检测关键传参
  assert_param(hcan != NULL);

  if ((Object_Para & 0x02))
  {
    // 标准帧
    // 掩码后ID的高16bit
    can_filter_init_structure.FilterIdHigh = ID << 3 >> 16;
    // 掩码后ID的低16bit
    can_filter_init_structure.FilterIdLow = ID << 3 | ((Object_Para & 0x03) << 1);
    // ID掩码值高16bit
    can_filter_init_structure.FilterMaskIdHigh = Mask_ID << 3 << 16;
    // ID掩码值低16bit
    can_filter_init_structure.FilterMaskIdLow = Mask_ID << 3 | ((Object_Para & 0x03) << 1);
  }
  else
  {
    // 扩展帧
    // 掩码后ID的高16bit
    can_filter_init_structure.FilterIdHigh = ID << 5;
    // 掩码后ID的低16bit
    can_filter_init_structure.FilterIdLow = ((Object_Para & 0x03) << 1);
    // ID掩码值高16bit
    can_filter_init_structure.FilterMaskIdHigh = Mask_ID << 5;
    // ID掩码值低16bit
    can_filter_init_structure.FilterMaskIdLow = ((Object_Para & 0x03) << 1);
  }

  // 滤波器序号, 0-27, 共28个滤波器, can1是0~13, can2是14~27
  can_filter_init_structure.FilterBank = Object_Para >> 3;
  // 滤波器绑定FIFOx, 只能绑定一个
  can_filter_init_structure.FilterFIFOAssignment = (Object_Para >> 2) & 0x01;
  // 使能滤波器
  can_filter_init_structure.FilterActivation = ENABLE;
  // 滤波器模式, 设置ID掩码模式
  can_filter_init_structure.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
  // 32位滤波
  can_filter_init_structure.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
    //从机模式选择开始单元
  can_filter_init_structure.SlaveStartFilterBank = 14;

  HAL_CAN_ConfigFilter(hcan, &can_filter_init_structure);
}

/**
 * @brief 发送数据帧
 *
 * @param hcan CAN编号
 * @param ID ID
 * @param Data 被发送的数据指针
 * @param Length 长度
 * @return uint8_t 执行状态
 */
uint8_t CAN_Send_Data(CAN_HandleTypeDef *hcan, uint16_t ID, uint8_t *Data, uint16_t Length)
{
  CAN_TxHeaderTypeDef tx_header;
  uint32_t used_mailbox;

  // 检测关键传参
  assert_param(hcan != NULL);

  tx_header.StdId = ID;
  tx_header.ExtId = 0;    //扩展帧ID
  tx_header.IDE = 0;      //是否是扩展帧（标准帧0，扩展帧1）
  tx_header.RTR = 0;      //是否遥控帧（数据帧0，遥控帧1）
  tx_header.DLC = Length; //数据长度

  return (HAL_CAN_AddTxMessage(hcan, &tx_header, Data, &used_mailbox));
}


/**
 * @brief 点灯
 *
 * @param data 收到的数据
 */
void LED_Control(uint8_t data)
{
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_1, ((data & 1) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_2, ((data & 2) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_3, ((data & 4) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_4, ((data & 8) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_5, ((data & 16) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_6, ((data & 32) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_7, ((data & 64) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOG, GPIO_PIN_8, ((data & 128) == 0) ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

/**
 * @brief HAL库CAN接收FIFO1中断
 *
 * @param hcan CAN编号
 */
void HAL_CAN_RxFifo1MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
  CAN_RxHeaderTypeDef header;
  uint8_t data;

  HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_FILTER_FIFO1, &header, &data);
  
  LED_Control(data);
}

/* USER CODE END 0 */

/**
  * @brief  The application entry point.
  * @retval int
  */
int main(void)
{
  /* USER CODE BEGIN 1 */

  /* USER CODE END 1 */

  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/

  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  HAL_Init();

  /* USER CODE BEGIN Init */

  /* USER CODE END Init */

  /* Configure the system clock */
  SystemClock_Config();

  /* USER CODE BEGIN SysInit */

  /* USER CODE END SysInit */

  /* Initialize all configured peripherals */
  MX_GPIO_Init();
  MX_CAN1_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */

  uint8_t Send_Data = 0;

  CAN_Init(&hcan1);
  CAN_Filter_Mask_Config(&hcan1, CAN_FILTER(13) | CAN_FIFO_1 | CAN_STDID | CAN_DATA_TYPE, 0x114, 0x7ff);

  /* USER CODE END 2 */

  /* Infinite loop */
  /* USER CODE BEGIN WHILE */
  while (1)
  {
    Send_Data++;
    CAN_Send_Data(&hcan1, 0x114, &Send_Data, 1);
    /* USER CODE END WHILE */

    /* USER CODE BEGIN 3 */
    HAL_Delay(250);
  }
  /* USER CODE END 3 */
}

/**
  * @brief System Clock Configuration
  * @retval None
  */
void SystemClock_Config(void)
{
  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};
  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  /** Configure the main internal regulator output voltage
  */
  __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();
  __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1);

  /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters
  * in the RCC_OscInitTypeDef structure.
  */
  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 6;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 180;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2;
  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Activate the Over-Drive mode
  */
  if (HAL_PWREx_EnableOverDrive() != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }

  /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks
  */
  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK
                              |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4;
  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

/* USER CODE BEGIN 4 */

/* USER CODE END 4 */

/**
  * @brief  This function is executed in case of error occurrence.
  * @retval None
  */
void Error_Handler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */
  /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */
  __disable_irq();
  while (1)
  {
  }
  /* USER CODE END Error_Handler_Debug */
}

#ifdef  USE_FULL_ASSERT
/**
  * @brief  Reports the name of the source file and the source line number
  *         where the assert_param error has occurred.
  * @param  file: pointer to the source file name
  * @param  line: assert_param error line source number
  * @retval None
  */
void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)
{
  /* USER CODE BEGIN 6 */
  /* User can add his own implementation to report the file name and line number,
     ex: printf("Wrong parameters value: file %s on line %d\r\n", file, line) */
  /* USER CODE END 6 */
}
#endif /* USE_FULL_ASSERT */