CAN是Controller Area Network的縮寫（以下稱為CAN），它的設(shè)計目標(biāo)是以最小的CPU負(fù)荷來高效處理大量的報文。 1986年德國電氣商BOSCH公司開發(fā)出面向汽車的CAN通信協(xié)議。 此后，CAN通過ISO11898及ISO11519進行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 現(xiàn)在，CAN的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。

CAN協(xié)議特點：

多主控制：

在總線空閑時，所有節(jié)點均可發(fā)送信息。 如果出現(xiàn)兩個及以上節(jié)點同時開始發(fā)送信息時，總線會根據(jù)標(biāo)識符（Identifier以下稱為ID）進行仲裁，ID越小則優(yōu)先級高，則仲裁優(yōu)勝，仲裁優(yōu)勝的節(jié)點繼續(xù)發(fā)送，仲裁失利的節(jié)點立即轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)。 需注意，ID并不是表示節(jié)點地址，而是指示所發(fā)送的報文的優(yōu)先級。

系統(tǒng)的靈活性：

如上所述，與CAN總線的各節(jié)點沒有類似于“地址”的信息。 因此在總線上增減節(jié)點時，連接在總線上的其它節(jié)點的軟硬件設(shè)計均不受影響。

高可靠性：

CAN協(xié)議具有錯誤檢測、錯誤通知、故障封閉和錯誤恢復(fù)功能。 CAN總線上的任意節(jié)點均可檢測錯誤（錯誤檢測）； 檢測到錯誤后向總線發(fā)送錯誤幀以通知其他節(jié)點（錯誤通知）； 同時每個節(jié)點內(nèi)部有一個錯誤計數(shù)功能，每次檢測到錯誤之后，錯誤計數(shù)值累加，當(dāng)某節(jié)點持續(xù)錯誤導(dǎo)致計數(shù)連續(xù)累加，直到大于256后，此故障節(jié)點從總線上斷開，避免影響其他節(jié)點（故障封閉）。 且發(fā)送節(jié)點如果在發(fā)送信息的過程中檢測到錯誤，待錯誤結(jié)束后會自動重發(fā)此信息直到成功發(fā)送（錯誤恢復(fù)）。

通信速度較快，通信距離遠(yuǎn)：

最高1Mbps（距離小于40m），最遠(yuǎn)可達10km（速率低于5Kbps）。

可連接節(jié)點多：

CAN總線是可同時連接多個節(jié)點。 節(jié)點數(shù)量理論上是沒有限制的。 但實際上節(jié)點數(shù)量受總線時間延遲及電氣負(fù)載的限制。 降低通信速度，可連接的節(jié)點數(shù)增加； 提高通信速度，則可連接的節(jié)點數(shù)減少。

正是因為CAN協(xié)議的這些特點，使得CAN特別適合工業(yè)過程監(jiān)控設(shè)備的互連，因此，越來越受到工業(yè)界的重視，并已公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。 CAN協(xié)議經(jīng)過ISO標(biāo)準(zhǔn)化后有兩個標(biāo)準(zhǔn)：ISO11898標(biāo)準(zhǔn)和ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)。 其中ISO11898是針對通信速率為125Kbps~1Mbps的高速通信標(biāo)準(zhǔn)，而ISO11519-2是針對通信速率為125Kbps以下的低速通信標(biāo)準(zhǔn)。 本文例程使用的是1Mbps的通信速率，使用的是ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。

CAN協(xié)議介紹

本章主要介紹CAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線物理層特性、幀類型、幀結(jié)構(gòu)、位填充機制、位格式、同步機制、仲裁機制、錯誤處理機制等。 另外還有CAN協(xié)議的更多細(xì)節(jié)請參考BOSCH CAN協(xié)議，本文不再詳述。

CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如下圖1：CAN總線由兩條差分線CANH和CANL組成，各個節(jié)點通過較短的支線接入CAN總線。 各節(jié)點從通信協(xié)議而言是沒有主從和地址區(qū)分的，每個節(jié)點均可以平等的收發(fā)數(shù)據(jù)。 另外，在CAN總線的兩端各有一個120Ω的終端電阻，來做阻抗匹配，以減少回波反射。

圖1 CAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

CAN總線物理層特性

如下圖2：顯性電平對應(yīng)邏輯“0”，CANH和CANL壓差2.5V左右。 而隱性電平對應(yīng)邏輯“1”，CANH和CANL壓差為0V。 在總線上，顯性電平具有優(yōu)先權(quán)，只要有一個節(jié)點輸出顯性電平，總線上即為顯性電平。 而隱形電平則具有包容的意味，只有所有的節(jié)點都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平。

圖2 CAN總線電平特性

幀類型

如下表1，CAN包含了以下5種幀類型。 其中數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀由用戶控制收發(fā)； 錯誤幀、過載幀和間隔幀是CAN總線上各節(jié)點硬件根據(jù)對應(yīng)狀態(tài)發(fā)送，用戶不能也無需控制。

表1 CAN幀類型

如下圖3，包含了各類型幀結(jié)構(gòu)示意。

圖3 CAN各幀類型

幀結(jié)構(gòu)

本文僅對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀進行詳細(xì)介紹，其他幀類型可參考圖3與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀進行對比理解。

一幀標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀包含如下部分：

幀起始：為1bit顯性位。 由于CAN總線空閑時是隱性電平，幀起始的顯性位用于提示總線上的節(jié)點“一幀信息傳輸開始了”。

仲裁段：表示該幀優(yōu)先級的段，包含標(biāo)識符和幀類型（數(shù)據(jù)/遠(yuǎn)程幀）。

控制段：表示數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)、標(biāo)識符類型（標(biāo)準(zhǔn)/擴展標(biāo)識符）及保留位的段。

數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)，一幀可發(fā)送0~8個字節(jié)的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)長度根據(jù)控制段的DLC決定）。

CRC段：發(fā)送節(jié)點將CRC計算區(qū)域（不包含填充位）進行CRC計算后放入CRC段發(fā)送。 接收節(jié)點也對CRC計算區(qū)域進行CRC計算，并與收到的CRC域進行對比，若CRC對比結(jié)果有誤則向總線發(fā)送錯誤幀，若對比結(jié)果正確則隨后發(fā)送應(yīng)答。

ACK段：含應(yīng)答位（ACK SLOT）和應(yīng)答間隔符（ACK DELIMITER）。 發(fā)送節(jié)點在ACK段均發(fā)送隱性電平； 接收節(jié)點如果在接收過程中沒有檢測到錯誤，則在應(yīng)答位輸出1bit顯性電平，以通知發(fā)送節(jié)點“這幀數(shù)據(jù)被正確的接收了”。

幀結(jié)束：表示數(shù)據(jù)幀結(jié)束的段，為7bit隱性電平。

圖4 CAN標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀

位填充

由于CAN總線只有CANH/CANL兩條差分線，沒有CLK線來做同步，所以CAN是直接通過數(shù)據(jù)流中間的跳變沿來做同步的（參考下文同步機制）。 而為了避免數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)大段沒有跳變沿的情況，CAN加入了“位填充”機制。

即發(fā)送器只要檢測到位流里有5個連續(xù)相同值的位，便自動在位流里插入一相反電平的填充位。 例如，原始數(shù)據(jù)流為“0000000111110001…”，經(jīng)過位填充后實際輸出到CAN總線的數(shù)據(jù)流為“000001001111100001…”，加下劃線的位即為填充位。

位填充的范圍為幀起始（SOF）~CRC域（不含CRC間隔符），參考上圖4。

位格式

AT32的CAN一個bit可分為3段：

同步段（SYNC_SEG）

位段1（BIT SEGMENT 1），包括CAN標(biāo)準(zhǔn)里的PROP_SEG和PHASE_SEG1，記為BSEG1。

位段2（BIT SEGMENT 2），即CAN標(biāo)準(zhǔn)里的PHASE_SEG2，記為BSEG2。

這些段又由Time Quantum（以下稱為Tq）的最小時間單位構(gòu)成。

1位分為3個段，每個段又由若干個Tq構(gòu)成，這稱為位時序。

1位由多少個Tq構(gòu)成、每個段又由多少個Tq構(gòu)成等，可以任意設(shè)定位時序。 用戶通過設(shè)定位時序和Tq長度來設(shè)定CAN的波特率和采樣點。 關(guān)于波特率和采樣點設(shè)置，后文詳細(xì)介紹。

各段作用及AT32的CAN可配置的Tq數(shù)見下表2：

表2 位的各段的作用

如下圖5，同步段、位段1和位段2組成一個bit。 BSEG1和BSEG2段交界處為采樣點，即接收節(jié)點采樣的時間點。

圖5 位時序

同步機制

硬同步（HARD SYHCHRONIZATION）：

硬同步后，內(nèi)部的位時間從同步段重新開始。 因此，硬同步強迫由硬同步引起的沿處于重新開始的位時間同步段之內(nèi)。 即下圖6的理想跳變沿情況。

重新同步跳轉(zhuǎn)寬度（RESYHCHRONIZATION JUMP WIDTH）：

重新同步的結(jié)果，使位段1增長，或使位段2縮短。 位段增長或縮短的數(shù)量有一個上限，此上限由重新同步跳轉(zhuǎn)寬度給定。 重新同步跳轉(zhuǎn)寬度應(yīng)設(shè)置于1~4Tq之間。

如下圖6：

當(dāng)在BSEG1段檢測到下降沿，則BSEG1段增長Tdelay，當(dāng)前bit整體增長Tdelay，其中Tdelay<=重新同步跳轉(zhuǎn)寬度。

當(dāng)在BSEG2段檢測到下降沿，則BSEG2段縮短Tadvance，當(dāng)前bit整體縮短Tadvance，其中Tadvance<=重新同步跳轉(zhuǎn)寬度。

圖6 重同步跳躍

仲裁機制

只要總線空閑，任何單元都可以開始發(fā)送報文。 如果2個或2個以上的單元同時開始傳送報文，那么就會有總線訪問沖突。 通過對ID進行逐位仲裁可以解決這個沖突。 仲裁的機制確保了報文和時間均不損失。 當(dāng)具有相同ID的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時初始化時，數(shù)據(jù)幀優(yōu)先于遠(yuǎn)程幀。 仲裁期間，每一個發(fā)送節(jié)點都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較。 如果電平相同，則這個節(jié)點可以繼續(xù)發(fā)送。 如果發(fā)送的是一“隱性”電平而監(jiān)測到是一“顯性”電平（見總線電平），那么該節(jié)點就失去了仲裁，必須立即退出發(fā)送狀態(tài)并轉(zhuǎn)入接收狀態(tài)。

例如下圖7，節(jié)點1和節(jié)點2同時發(fā)送一幀數(shù)據(jù)，ID段前幾bit相同。 直到紅色處，節(jié)點1發(fā)送隱性電平“1”，節(jié)點2發(fā)送顯性電平“0”。 此時節(jié)點2仲裁優(yōu)勝，繼續(xù)發(fā)送，總線電平和節(jié)點2發(fā)送值一致； 而節(jié)點1仲裁失利，在下一bit轉(zhuǎn)入接收，后續(xù)節(jié)點1的發(fā)送引腳保持隱性電平。

圖7 仲裁機制

錯誤處理機制

錯誤類型

CAN協(xié)議定義了以下5種不同的錯誤類型：

位錯誤（Bit Error）

單元在發(fā)送位的同時也對總線進行監(jiān)視。 如果所發(fā)送的位值與所監(jiān)視的位值不相符合，則在此位時間里檢測到一個位錯誤。 AT32將位錯誤細(xì)分為顯性位錯誤（發(fā)送顯性位但檢測到隱性位）和隱性位錯誤（發(fā)送隱性位但檢測到顯性位）。 CAN節(jié)點在發(fā)送狀態(tài)會出現(xiàn)此類錯誤。

但是在仲裁場（ARBITRATION FIELD）的填充位流期間或應(yīng)答間隙（ACK SLOT）發(fā)送一“隱性”位的情況是例外的——此時，當(dāng)監(jiān)視到一“顯性”位時，不會發(fā)出位錯誤。 當(dāng)發(fā)送器發(fā)送一個被動錯誤標(biāo)志但檢測到“顯性”位時，也不視為位錯誤。

位填充錯誤（Stuff Error）

如果在使用一幀報文的位填充區(qū)域（參考圖4的“位填充區(qū)域”）檢測到6個連續(xù)相同的位電平時，將檢測到一個位填充錯誤。 CAN節(jié)點在接收狀態(tài)會出現(xiàn)此類錯誤。

CRC錯誤（CRC Error）

CRC序列包括發(fā)送器的CRC計算結(jié)果。 接收器計算CRC的方法與發(fā)送器相同。 如果計算結(jié)果與接收到CRC序列的結(jié)果不相符，則檢測到一個CRC錯誤。 CAN節(jié)點在接收狀態(tài)會出現(xiàn)此類錯誤。

格式錯誤（Form Error）

當(dāng)一個固定形式的位場含有1個或多個非法位，則檢測到一個格式錯誤。 例如在CRC間隔符/ACK間隔符的位場檢測到顯性位，則會檢測到格式錯誤。 例外：接收器的幀末尾最后一位期間的顯性位不被當(dāng)作幀錯誤。 CAN節(jié)點在接收狀態(tài)會出現(xiàn)此類錯誤。

應(yīng)答錯誤（Acknowledgment Error）

只要在應(yīng)答位（ACK SLOT）期間所監(jiān)測的位不為“顯性”，則發(fā)送器會檢測到一個應(yīng)答錯誤。 CAN節(jié)點在發(fā)送狀態(tài)會出現(xiàn)此類錯誤。

錯誤狀態(tài)

CAN節(jié)點檢測到錯誤之后，根據(jù)不同狀態(tài)和錯誤類型會對發(fā)送錯誤計數(shù)器（TEC[7:0]）/接收錯誤計數(shù)器（REC[7:0]）進行加1或加8（具體增加規(guī)則請參考BOSCH CAN協(xié)議），每正確的發(fā)送/接收一幀數(shù)據(jù)后，發(fā)送/接收錯誤計數(shù)器減1。 因此發(fā)送/接收錯誤計數(shù)器值表明了CAN節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定程度。 根據(jù)發(fā)送/接收錯誤計數(shù)器值，一個節(jié)點的狀態(tài)會處于以下三種之一：

錯誤主動

“錯誤主動”的節(jié)點可以正常地參與總線通訊并在錯誤被檢測到時發(fā)出主動錯誤標(biāo)志（6個顯性位）。 見下圖8，TEC<128且REC<128即為錯誤主動狀態(tài)。

錯誤被動

“錯誤被動”的節(jié)點可參與總線接收和發(fā)送數(shù)據(jù)/遠(yuǎn)程幀。 但檢測到錯誤時只能發(fā)送錯誤被動標(biāo)志（6個隱形位）。 見下圖8，255≥TEC>128且255≥REC>128即為錯誤被動狀態(tài)。

離線

“離線”的節(jié)點相當(dāng)于直接從CAN總線斷開，不能收/發(fā)任何信息。 見下圖8，TEC>255即為離線狀態(tài)。

AT32離線管理：AT32 CAN從離線狀態(tài)恢復(fù)分兩種情況：

1）當(dāng)CAN主控制寄存器（CAN_MCTRL）AEBOEN位為‘0’時，需要軟件請求進入凍結(jié)模式，再請求退出凍結(jié)模式，然后在通信模式下等待CAN節(jié)點RX檢測到128次11個連續(xù)隱性位，隨后該節(jié)點會從離線狀態(tài)恢復(fù)。

2）當(dāng)AEBOEN位為‘1’時，通信模式下CAN節(jié)點RX檢測到128次11個連續(xù)隱性位，就自動從離線狀態(tài)恢復(fù)。

圖8 錯誤狀態(tài)

AT32的CAN

AT32的CAN支持標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議2.0A和2.0B。 且在兼容標(biāo)準(zhǔn)CAN協(xié)議的基礎(chǔ)上增加了一些功能和可配置選項。 其中CAN 2.0A和2.0B的主要差別在于：CAN 2.0A僅支持11bit ID，即只支持標(biāo)準(zhǔn)幀； CAN 2.0B支持11bit/29bit ID，即支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴展幀。

本章節(jié)主要介紹AT32 CAN的主要設(shè)計結(jié)構(gòu)和使用，介紹了AT32 CAN的正常通信流程，包括發(fā)送流程、接收流程、報文過濾、波特率及采樣點設(shè)置等。 其他AT32 CAN相關(guān)設(shè)計，例如錯誤管理、中斷管理等，請參考RM相關(guān)章節(jié)。

整體功能介紹

隨著CAN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和報文數(shù)量的增加，需要一個增強的過濾機制處理各種類型的報文，減少接收報文的處理時間，采用FIFO的方案，使得CPU可以長時間處理應(yīng)用層任務(wù)而不會丟失報文。 同時發(fā)送報文由硬件控制發(fā)送優(yōu)先級順序。 基于以上考慮，CAN控制器提供28組位寬可配置的標(biāo)識符過濾器組，2個接收FIFO，每個FIFO都可以存放3個完整的報文。 共有3個發(fā)送郵箱，發(fā)送調(diào)度器決定發(fā)送優(yōu)先級順序。 整個收發(fā)過程完全由硬件管理，無需占用CPU資源。

圖9 AT32 CAN整體功能介紹

CAN發(fā)送流程

CAN發(fā)送流程見下圖10和以下的步驟：

用戶使用時只需操作1）~3）。 4）~7）由硬件自動完成，無需用戶代碼參與，不占用CPU資源。

1）程序選擇1個空置的郵箱（發(fā)送郵箱空標(biāo)志TMxEF=1）

2）將需要發(fā)送的報文寫入對應(yīng)的空郵箱。 報文內(nèi)容包含：ID、幀類型、數(shù)據(jù)長度和發(fā)送數(shù)據(jù)等

3）請求發(fā)送：將CAN_TMIx的TMSR位置1

4）郵箱掛號（等待成為最高優(yōu)先級）

5）預(yù)定發(fā)送（等待總線空閑）

6）發(fā)送

7）郵箱空置

注：以上步驟1）~7）只簡單介紹正常發(fā)送流程，下圖10中還包含取消發(fā)送、發(fā)送失敗、自動/不自動重傳等情況，可參考RM文件報文發(fā)送一節(jié)，這里不再詳述。

下圖10中標(biāo)志位和操作位說明如下：

TMxTCF：請求完成標(biāo)志位（發(fā)送/中止請求）

TMxTSF：發(fā)送成功標(biāo)志位

TMxEF：發(fā)送郵箱空標(biāo)志位

TMSR：請求發(fā)送

TMxCT：中止發(fā)送

PRSFEN：禁止自動重傳(PRSFEN=1時，禁止自動重傳； PRSFEN=0時，自動重傳直到發(fā)送成功)

圖10 CAN發(fā)送流程

CAN接收流程

CAN常用接收流程如下，即下圖11的“空”和“掛號_1”兩個狀態(tài)間循環(huán)：

1）FIFO空

2）收到有效報文

3）進入“掛號_1”狀態(tài)（FIFO內(nèi)有1條有效報文的狀態(tài)）

4）讀取有效報文：讀取接收郵箱寄存器（CAN_RFIx，CAN_RFCx，CAN_RFDTLx，

CAN_RFDTHx）。

5）釋放郵箱：CAN_RFx寄存器RFxR位置1。

注：用戶使用時只需操作4）~5）。 1）~3）由硬件自動完成，無需用戶代碼參與，不占用CPU資源。

有效報文：

當(dāng)報文被正確接收（直到EOF域的最后一位都沒有錯誤），且通過了標(biāo)識符過濾，那么該報文被認(rèn)為是有效報文。 過濾器相關(guān)介紹見下一節(jié)。

而如果接收過程中用戶不參與操作（即不去讀取有效報文和釋放郵箱），硬件流程如下：

1）收到有效報文

2）進入“掛號_1”狀態(tài)（FIFO內(nèi)有1條有效報文的狀態(tài)）

3）收到有效報文

4）進入“掛號_2”狀態(tài)（FIFO內(nèi)有2條有效報文的狀態(tài)）

5）收到有效報文

6）進入“掛號_3”狀態(tài)（FIFO內(nèi)有3條有效報文的狀態(tài)）

7）收到有效報文

8）進入“溢出”狀態(tài)（FIFO內(nèi)有3條有效報文，丟失了一條報文，溢出標(biāo)志置起）

下圖11中標(biāo)志位和操作位說明如下：

RFxMN：FIFO內(nèi)有效報文數(shù)量（取值0~3）

RFxOF：溢出標(biāo)志位

RFxR：釋放郵箱

圖11 CAN接收流程

過濾器

在CAN協(xié)議里，報文的ID不代表節(jié)點的地址，而是跟報文的內(nèi)容相關(guān)的。 因此，發(fā)送者以廣播的形式把報文發(fā)送給所有的接收者。 節(jié)點在接收報文時，根據(jù)ID的值決定軟件是否需要該報文； 如果需要，就存到接收FIFO里，用戶可通過軟件讀取接收郵箱寄存器獲取該報文； 如果不需要，報文就被丟棄且無需軟件的干預(yù)。

為滿足這一需求，AT32 CAN控制器為應(yīng)用程序提供了28個硬件過濾器組（AT32F435系列有28個過濾器組，027；但AT32F403A等系列只有14個過濾器組，013。 具體請參考相應(yīng)型號的RM），以便只接收那些軟件需要的報文。 用戶配置好需要的ID后，整個過濾過程無需軟件參與，不占用CPU資源。

過濾器的位寬

每個過濾器組由2個32bit的寄存器，CAN_FiFB1和CAN_FiFB2組成。 通過配置CAN_FBWCFG寄存器的FBWSELx位，可以設(shè)置2個16位寬或者1個32位寬的過濾器。

32位寬的過濾器寄存器CAN_FiFBx包括：一組SID[10：0]、EID[17：0]、IDT和RTR位。

16位寬的過濾器寄存器CAN_FiFBx包括：兩組SID[10：0]、IDT、RTR和EID[17：15]位。

過濾器模式

通過設(shè)置CAN_FMCFG寄存器的FMSELx位可以設(shè)置過濾器寄存器工作在標(biāo)識符掩碼模式或者標(biāo)識符列表模式，掩碼模式用來指定ID的哪些位需要與預(yù)設(shè)ID相同，哪些位無需比較，列表模式表示ID的每個位都必須與預(yù)設(shè)ID一致。

兩種模式與過濾器位寬配合使用，可以有以下四種過濾方式：

圖12 32位寬標(biāo)識符掩碼模式

圖13 32位寬標(biāo)識符列表模式

圖14 16位寬標(biāo)識符掩碼模式

圖15 16位寬標(biāo)識符列表模式

更多CAN過濾器說明，例如CAN過濾器匹配序號，優(yōu)先級規(guī)則等可參考RM文件報文過濾一節(jié)，這里不再詳述。 過濾器配置流程見后文案例介紹--CAN接收過濾器使用。

CAN波特率及采樣點計算

如前文CAN位格式一節(jié)所述，CAN的一個bit被分為幾段。 其中第一段同步段（SYNC_SEG）固定為1Tq，1Tq的長度由CAN位時序寄存器（CAN_BTMG）的分頻系數(shù)BRDIV[11：0]位定義； 位段1（BSEG1）通過配置CAN位時序寄存器的BTS1[3：0]位，可設(shè)定為116Tq； 位段2（BSEG2）通過配置CAN位時序寄存器的BTS2[2：0]位，可設(shè)定為18Tq。 用戶通過配置CAN時序寄存器，可設(shè)置CAN波特率和采樣點，整個CAN總線上各節(jié)點的波特率和采樣點一致最佳，不過由于各節(jié)點主頻可能不一樣，所以比較難保證波特率和采樣點均一致。 用戶使用時應(yīng)首先保證波特率一致，采樣點盡量保持在較小的偏差范圍內(nèi)，這樣CAN總線可以支持更多的節(jié)點和更長的線路。

波特率計算公式

其中

例如，bsp例程projectat_start_f437examplescancommunication_mode：

APB時鐘：APB1_CLK=144MHZ

CAN分頻系數(shù)：BRDIV=12

此時1Tq=1/(144MHZ/12)=(1/12)us

同步段：SYNC_SEG=1Tq（固定不變，無需用戶配置）

位段1：BSEG1=8Tq（BTS1[3：0]=7）

位段2：BSEG2=3Tq（BTS2[2：0]=2）

此時Nomal Bit Timimg=1Tq*(SYNC本身+BSEG1+BSEG12）=1us

此時波特率=1/（Nomal Bit Timimg）=1/1us=1*M*bps

采樣點計算公式

采樣點=（SYNC_SEG+BSEG1）/（SYNC_SEG+BSEG1+BSEG12）

舉例同上：

此時sample point=(1+8)/(1+8+3)=75%

關(guān)于采樣點設(shè)置，CAN協(xié)議并沒有明確規(guī)定，但根據(jù)各廠商CAN設(shè)備使用習(xí)慣，采樣點設(shè)置建議如下

表3：

表3 采樣點設(shè)置建議

波特率計算工具

為方便用戶波特率設(shè)定，本文介紹一個AT專用波特率計算工具：

使用步驟如下：

1）波特率設(shè)定：高速CAN波特率最大為1M，各廠商CAN設(shè)備常用波特率為125K、250K、333K、500K、1M等。 用戶可根據(jù)需要設(shè)定波特率。 參考下圖16“波特率(Kbit/S)”。

2）CAN時鐘源頻率設(shè)定：參考下圖16“PCLK1(MHZ)”。

3）采樣位置設(shè)置：設(shè)置完波特率后，計算工具會自動填入一個推薦的采樣位置值。 若實際項目中無具體限定，可保持默認(rèn)設(shè)定； 若項目中有具體限定，根據(jù)需求更改即可。 參考下圖16“采樣位置(%)”。

4）波特率偏差設(shè)定：建議在不勾選“允許波特率偏差”項，僅在沒有符合要求的計算結(jié)果時，再勾選此項。 由于同一CAN網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點波特率有誤差會增大通信錯誤幾率，建議“偏差”值設(shè)置盡量小。 參考下圖16“允許波特率偏差”和“偏差”。

5） **波特率配置結(jié)果選擇** ：根據(jù)以上設(shè)定即可計算出多組結(jié)果。 在頁面左下角選擇一項計算結(jié)果，即會在頁面右下角顯示對應(yīng)軟件代碼配置，點擊“復(fù)制全部”即可獲得對應(yīng)代碼。

圖16 波特率配置工具

案例1 CAN正常通信-normal模式

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用戶需要在其他編譯環(huán)境上使用，請參考**AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxx emplates中各種編譯環(huán)境（例如IAR6/7,keil 4/5）進行簡單修改即可。

功能簡介

實現(xiàn)兩個CAN節(jié)點之間收發(fā)通信。

資源準(zhǔn)備

硬件環(huán)境：

兩套對應(yīng)產(chǎn)品型號的AT-START BOARD+CAN電平轉(zhuǎn)化器

程序設(shè)計以bsp demo為例：

CAN1_TX(PB9)連接電平轉(zhuǎn)換器的TXD；

CAN1_RX(PB8)連接電平轉(zhuǎn)換器的RXD；

兩個CAN節(jié)點的電平轉(zhuǎn)換器的CANH和CANL分別相連。

CAN電平轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計可參考下圖：

圖17 CAN電平轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計

軟件環(huán)境：

projectat_start_f435examplescancommunication_mode

軟件設(shè)計

配置流程

配置CAN1 TX和RX pin對應(yīng)的GPIO引腳

配置CAN基礎(chǔ)選項

配置CAN波特率

配置CAN過濾器

放置 CAN 中斷

代碼介紹

main函數(shù)代碼描述

CAN配置函數(shù)代碼描述

CAN發(fā)送函數(shù)代碼描述

CAN接收中斷函數(shù)代碼描述

GPIO配置函數(shù)代碼描述

實驗效果

如若數(shù)據(jù)傳輸無誤，兩塊AT-START BOARD的LED2均會閃爍以指示收到ID=0x400的標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)； LED4會持續(xù)閃爍以指示程序正常運行。

案例2 CAN接收過濾器使用

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用戶需要在其他編譯環(huán)境上使用，請參考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxx emplates中各種編譯環(huán)境（例如IAR6/7,keil 4/5）進行簡單修改即可。

功能簡介

實現(xiàn)報文過濾：接收需要的報文，丟棄不需要的報文。

資源準(zhǔn)備

硬件環(huán)境：

兩套對應(yīng)產(chǎn)品型號的AT-START BOARD+CAN電平轉(zhuǎn)化器

程序設(shè)計以bsp demo為例：

CAN1_TX(PB9)連接電平轉(zhuǎn)換器的TXD；

CAN1_RX(PB8)連接電平轉(zhuǎn)換器的RXD；

兩個CAN節(jié)點的電平轉(zhuǎn)換器的CANH和CANL分別相連。

CAN電平轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計可參考下圖：

圖18 CAN電平轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計

軟件環(huán)境：

projectat_start_f435examplescanfilter

軟件設(shè)計

配置流程

配置CAN1 TX和RX pin對應(yīng)的GPIO引腳

配置CAN基礎(chǔ)選項

配置CAN波特率

配置CAN過濾器

放置 CAN 中斷

代碼介紹

設(shè)定可通過過濾的ID

main函數(shù)代碼描述

CAN配置函數(shù)代碼描述

CAN發(fā)送函數(shù)代碼描述

CAN接收中斷函數(shù)代碼描述

GPIO配置函數(shù)代碼描述

實驗效果

如若數(shù)據(jù)傳輸無誤，AT-START BOARD的LED2/3/4會翻轉(zhuǎn)一次，以指示收到ID=FILTER_EXT_ID1，F(xiàn)ILTER_EXT_ID2，F(xiàn)ILTER_STD_ID1，F(xiàn)ILTER_STD_ID2的4幀數(shù)據(jù)。

案例3 CAN調(diào)試-loopback模式

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用戶需要在其他編譯環(huán)境上使用，請參考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxx emplates中各種編譯環(huán)境（例如IAR6/7,keil 4/5）進行簡單修改即可。

功能簡介

實現(xiàn)單板的環(huán)回模式通信。

環(huán)回模式（loopback mode）：

環(huán)回模式可用于自測試。 在環(huán)回模式下，CAN在內(nèi)部把TX輸出回饋到RX輸入上，而完全忽略CAN_RX引腳的實際狀態(tài)。 因此此模式下CAN對應(yīng)的GPIO引腳可以不配置，而如果對應(yīng)的GPIO引腳配置了，發(fā)送的報文可以在CAN_TX引腳上檢測到。 見下圖19。 另外，為了避免外部的影響，在環(huán)回模式下CAN內(nèi)核忽略確認(rèn)錯誤（在數(shù)據(jù)/遠(yuǎn)程幀的確認(rèn)位時刻，不檢測是否有顯性位）。

平轉(zhuǎn)換器硬件設(shè)計可參考下圖：

圖19 CAN loopback模式

資源準(zhǔn)備

硬件環(huán)境：

一塊對應(yīng)產(chǎn)品型號的AT-START BOARD

軟件環(huán)境：

projectat_start_f435examplescanloopback_mode

軟件設(shè)計

配置流程

配置CAN1 TX和RX pin對應(yīng)GPIO（loopback模式下，此項可忽略不配置）

配置CAN基礎(chǔ)選項

配置CAN波特率

配置CAN過濾器

放置 CAN 中斷

代碼介紹

main函數(shù)代碼描述

CAN配置函數(shù)代碼描述

CAN發(fā)送函數(shù)代碼描述

CAN接收中斷函數(shù)代碼描述

GPIO配置函數(shù)代碼描述

實驗效果

AT-START BOARD的LED2會閃爍以指示收到自己發(fā)送的ID=0x400的標(biāo)準(zhǔn)幀數(shù)據(jù)； LED4會持續(xù)閃爍以指示程序正常運行。

審核編輯：湯梓紅