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STM32的can总线实验心得

1已有 2717 次阅读  2010-09-03 14:32   标签总线  心得  实验 

STM32的can总线实验心得

工作模式

bxCAN3个主要的工作模式:初始化、正常和睡眠模式。

初始化模式

*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1,来请求bxCAN进入初始化模式,然后等待硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位置1来进行确认。

*软件通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位清0,来请求bxCAN退出初始化模式,当硬件对CAN_MSR寄存器的INAK位清0就确认了初始化模式的退出。

*bxCAN处于初始化模式时,报文的接收和发送都被禁止,并且CANTX引脚输出隐性位(高电平)。初始化CAN控制器,软件必须设置CAN_BTR和CAN_MCR寄存器。

正常模式

在初始化完成后,软件应该让硬件进入正常模式,同步CAN总线,以便正常接收和发送报文。软件通过INRQ位清0来请求从初始化模式进入正常模式,然后要等待硬件对INAK位清0来确认。在跟CAN总线取得同步,即在CANRX引脚上监测到11个连续的隐性位(等效于总线空闲)后,bxCAN才能正常接收和发送报文。

过滤器初值的设置不需要在初始化模式下进行,但必须在它处在非激活状态下完成(相应的FACT位为0)。而过滤器的位宽和模式的设置,则必须在进入正常模式之前,即初始化模式下完成。

睡眠模式(低功耗)

*软件通过对CAN_MCR寄存器的SLEEP位置1,来请求进入这一模式。在该模式下,bxCAN的时钟停止了,但软件仍然可以访问邮箱寄存器。

*bxCAN处于睡眠模式,软件想通过对CAN_MCR寄存器的INRQ位置1,来进入初始化式,那么软件必须同时对SLEEP位清0才行。

*2种方式可以唤醒(退出睡眠模式)bxCAN:通过软件对SLEEP位清0,或硬件检测CAN总线的活动。

 

工作流程

 

那么究竟can是怎样发送报文的呢?

 

发送报文的流程为:应用程序选择1个空发送邮箱;设置标识符、数据长度和待发送数据;然后CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1,来请求发送TXRQ位置1后,邮箱就不再是空邮箱;而一旦邮箱不再为空,软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后,邮箱马上进入挂号状态,并等待成为最高优先级的邮箱,参见发送优先级。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱,其状态就变为预定发送状态。当CAN总线进入空闲状态,预定发送邮箱中的报文就马上被发送(进入发送状态)。邮箱中的报文被成功发送后,它马上变为空邮箱,硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCPTXOK位置1,来表明一次成功发送。

如果发送失败,由于仲裁引起的就对CAN_TSR寄存器的ALST位置1,由于发送错误引起的就对TERR位置1

 

发送的优先级可以由标识符或发送请求次序决定:

由标识符决定。 当有超过1个发送邮箱在挂号时,发送顺序由邮箱中报文的标识符决定。根据CAN协议,识符数值最低的报文具有最高的优先级。如果标识符的值相等,那么邮箱号小的报文先被发送。

由发送请求次序决定。 通过对CAN_MCR寄存器的TXFP位置1,可以把发送邮箱配置为发送FIFO。在该模式下,发送的优先级由发送请求次序决定。该模式对分段发送很有用。

 

时间触发通信模式:

在该模式下,CAN硬件的内部定时器被激活,并且被用于产生时间戳,分别存储在CAN_RDTxR/CAN_TDTxR寄存器中。内部定时器在接收和发送的帧起始位的采样点位置被采样,并生成时间戳。

 

接着又是怎样接收报文的呢?

 

接收管理

接收到的报文,被存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO完全由硬件来管理,从而节省了CPU的处理负荷,简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱,来读取FIFO最先收到的报文。根据CAN协议,当报文被正确接收(直到EOF域的最后1位都没有错误),且通过了标识符过滤,那么该报文被认为是有效报文。

接收相关的中断条件

* 一旦往FIFO存入1个报文,硬件就会更新FMP[1:0]位,并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1,那么就会产生一个中断请求。

* FIFO变满时(即第3个报文被存入),CAN_RFxR寄存器的FULL位就被置1,并且如果CAN_IER寄存器的FFIE位为1,那么就会产生一个满中断请求。

* 在溢出的情况下,FOVR位被置1,并且如果CAN_IER寄存器的FOVIE位为1,那么就会产生一个溢出中断请求。

 

标识符过滤

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将报文发送给所有的接受者。节点在接收报文时根据标识符的值决定是否需要该报文;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。

 

过滤器的模式的设置:

通过设置CAN_FM0RFBMx位,可以配置过滤器组为标识符列表模式或屏蔽位模式。

为了过滤出一组标识符,应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。

为了过滤出一个标识符,应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。

应用程序不用的过滤器组,应该保持在禁用状态。

 

过滤器优先级规则:

位宽为32位的过滤器,优先级高于位宽为16位的过滤器;

对于位宽相同的过滤器,标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式;

位宽和模式都相同的过滤器,优先级由过滤器号决定,过滤器号小的优先级高。

 

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。

 

中断

bxCAN占用4个专用的中断向量。通过设置CAN中断允许寄存器CAN_IER ,每个中断源都可以单独允许和禁用。

(1) 发送中断可由下列事件产生:

发送邮箱0变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP0位被置1

发送邮箱1变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP1位被置1

发送邮箱2变为空,CAN_TSR寄存器的RQCP2位被置1

(2) FIFO0中断可由下列事件产生:

FIFO0接收到一个新报文,CAN_RF0R寄存器的FMP0位不再是‘00’。

FIFO0变为满的情况,CAN_RF0R寄存器的FULL0位被置1

FIFO0发生溢出的情况,CAN_RF0R寄存器的FOVR0位被置1

(3) FIFO1中断可由下列事件产生:

FIFO1接收到一个新报文,CAN_RF1R寄存器的FMP1位不再是‘00’。

FIFO1变为满的情况,CAN_RF1R寄存器的FULL1位被置1

FIFO1发生溢出的情况,CAN_RF1R寄存器的FOVR1位被置1

(4) 错误和状态变化中断可由下列事件产生:

出错情况,关于出错情况的详细信息请参考CAN错误状态寄存器(CAN_ESR)

唤醒情况,在CAN接收引脚上监视到帧起始位(SOF)

CAN进入睡眠模式。

 

工作流程大概就是这个样子,接着就是一大堆烦人的can寄存器,看了一遍总算有了大概的了解,况且这么多的寄存器要一下子把他们都记住是不可能的。根据以往的经验,只要用多几次,对寄存器的功能就能记住。

 

好了,到读具体实验程序的时候了,这时候当然要打开“STM32库函数”的资料,因为它里面有STM32打包好的库函数的解释,对读程序很有帮助。

 

下面是主程序:

int main(void)

{

//  int press_count = 0;

    char data = '0';

    int sent = FALSE;

#ifdef DEBUG

  debug();

#endif 

  RCC_Configuration();   

  NVIC_Configuration();

  GPIO_Configuration();

  USART_Configuration();

  CAN_Configuration();

 

  Serial_PutString("\r\n伟研科技 http://www.gzweiyan.com\r\n");

  Serial_PutString("CAN test\r\n");

 

  while(1)

   {

     if(GPIO_Keypress(GPIO_KEY, BUT_RIGHT))

       {

           GPIO_SetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1);   //检测到按键按下

           if(sent == TRUE)

            continue; 

           sent = TRUE;

           data ++;

           if(data > 'z')

              data = '0';

           CAN_TxData(data);

       }

     else                             //按键放开

      { 

        GPIO_ResetBits(GPIO_LED, GPIO_LD1); 

        sent = FALSE;

      }

  }

}

 

前面的RCCNVICGPIOUSART配置和之前的实验大同小异,关键是分析CAN_Configuration()

函数如下:

void CAN_Configuration(void)   //CAN配置函数

{

  CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;

  CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;

 

  /* CAN register init */

  CAN_DeInit();

// CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);

 

  /* CAN cell init */

  CAN_InitStructure.CAN_TTCM=DISABLE;//禁止时间触发通信模式

  CAN_InitStructure.CAN_ABOM=DISABLE;//软件对CAN_MCR寄存器的INRQ位进行置1随后清0后,一旦硬件检测

                                     //12811位连续的隐性位,就退出离线状态。

  CAN_InitStructure.CAN_AWUM=DISABLE;//睡眠模式通过清除CAN_MCR寄存器的SLEEP位,由软件唤醒

 

  CAN_InitStructure.CAN_NART=ENABLE;//DISABLE; CAN报文只被发送1次,不管发送的结果如何(成功、出错或仲裁丢失)

  CAN_InitStructure.CAN_RFLM=DISABLE;//在接收溢出时FIFO未被锁定,当接收FIFO的报文未被读出,下一个收到的报文会覆盖原有的报文

  CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;//发送FIFO优先级由报文的标识符来决定

 

//  CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_LoopBack;

  CAN_InitStructure.CAN_Mode=CAN_Mode_Normal; //CAN硬件工作在正常模式

  CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度1个时间单位

  CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_8tq;//时间段18个时间单位

  CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_7tq;//时间段27个时间单位

  CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 9;  //(pclk1/((1+8+7)*9)) = 36Mhz/16/9 = 250Kbits设定了一个时间单位的长度9

  CAN_Init(&CAN_InitStructure);

 

  /* CAN filter init 过滤器初始化*/

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;//指定了待初始化的过滤器0

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;//指定了过滤器将被初始化到的模式标识符屏蔽位模式  

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;//给出了过滤器位宽132位过滤器

 

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器标识符(32位位宽时为其高段位,16位位宽时为第一个)

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;//用来设定过滤器标识符(32位位宽时为其低段位,16位位宽时为第二个

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符(32位位宽时为其高段位,16位位宽时为第一个)

 

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;//用来设定过滤器屏蔽标识符或者过滤器标识符(32位位宽时为其低段位,16位位宽时为第二个

 

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;//设定了指向过滤器的FIFO0

 

  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;//使能过滤器

  CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);

 

  /* CAN FIFO0 message pending interrupt enable */

  CAN_ITConfig(CAN_IT_FMP0, ENABLE);//使能指定的CAN中断

}

 

 

再看看发送程序:

TestStatus CAN_TxData(char data)

{

  CanTxMsg TxMessage;

 

  u32 i = 0;

  u8 TransmitMailbox = 0;

/*

  u32 dataLen;

  dataLen = strlen(data);

  if(dataLen > 8)

    dataLen = 8;

*/

  /* transmit 1 message生成一个信息 */

  TxMessage.StdId=0x00;// 设定标准标识符

  TxMessage.ExtId=0x1234;// 设定扩展标识符

  TxMessage.IDE=CAN_ID_EXT;// 设定消息标识符的类型

  TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA;// 设定待传输消息的帧类型

/*  TxMessage.DLC= dataLen;

    for(i=0;i<dataLen;i++)

        TxMessage.Data[i] = data[i];

*/ 

  TxMessage.DLC= 1; //设定待传输消息的帧长度

  TxMessage.Data[0] = data;// 包含了待传输数据

 

  TransmitMailbox = CAN_Transmit(&TxMessage);//开始一个消息的传输

 

  i = 0;

  while((CAN_TransmitStatus(TransmitMailbox) != <A && (i !="0xFF))//通过检查CANTXOK位来确认发送是否成功

  {

    i++;

  }

 

  return (TestStatus)ret;

}

 

 

CAN_Transmit()函数的操作包括:

1.     [选择一个空的发送邮箱]

2.     [设置Id]*

3.     [设置DLC待传输消息的帧长度]

4.     [请求发送]

请求发送语句:

CAN->sTxMailBox[TransmitMailbox].TIR |= TMIDxR_TXRQ;//CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1,来请求发送

 

发送方面搞定了,但接收方面呢?好像在主程序里看不到有接收的语句。

原来是用中断方式来接收数据,原来它和串口一样可以有两种方式接收数据,一种是中断一种是轮询,若采用轮询方式则要调用主函数的CAN_Polling(void)函数。

 

接着又遇到一个问题,为什么中断函数CAN_Interrupt(void)的最后要关中断呢?

CAN总线是多主机通信的,不是点对点或者一主多从模式,系多主机的情况下,否则会使很多主机无法进行通信,从而导致致命的后果, CAN总线一般用于很实时的情况。

 

发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者(注:不是一对一通信,而是多机通信)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。一旦往FIFO存入1个报文,硬件就会更新FMP[1:0]位,并且如果CAN_IER寄存器的FMPIE位为1,那么就会产生一个中断请求。中断函数执行完后关中断是要让出总线周期让其它的主机使用。

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