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背景
- CAN：控制器局域网络 (Controller Area Network, CAN) ，是一种串行通信总线。
- 部分用户使用起来，并不是想象中那么的顺利。
- CAN 通信，可以分为主、从机。
- 基于rt-thread，已经有CAN的驱动框架，可以快速实现CAN数据的收发。
- 这里基于STM32F103 实现CAN数据收发的功能。
- 部分使用CAN的用户，发现无法通信，需要注意CAN本身引脚的配置与波特率、ID、滤波器等的设置。
前言
- 嵌入式软件工程师，需要了解原理图，了解引脚定义，如CAN 通信使用的CAN_TXD、 CAN_RXD 引脚等等。
- 我的板子，MCU 为STM32F103C8T6， Flash与SRAM都相对不大。
- UART1用于rt-thread MSH串口。
- PA11、PA12接CAN收发器
- STM32F103 内部有CAN 控制器
移植
- 首先搭建STM32F103最小系统，调通MSH 串口，有个LED指示会更好。
- 根据原理图，CAN 引脚配置： xxx_msp.c文件：增加
/**
* @brief CAN MSP Initialization
* This function configures the hardware resources used in this example
* @param hcan: CAN handle pointer
* @retval None
*/
void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef* hcan)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
if(hcan->Instance==CAN1)
{
/* Peripheral clock enable */
__HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE();
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
/**CAN GPIO Configuration
PA11 ------> CAN_RX
PA12 ------> CAN_TX
*/
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_11;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}
}
/**
* @brief CAN MSP De-Initialization
* This function freeze the hardware resources used in this example
* @param hcan: CAN handle pointer
* @retval None
*/
void HAL_CAN_MspDeInit(CAN_HandleTypeDef* hcan)
{
if(hcan->Instance==CAN1)
{
/* Peripheral clock disable */
__HAL_RCC_CAN1_CLK_DISABLE();
/**CAN GPIO Configuration
PA11 ------> CAN_RX
PA12 ------> CAN_TX
*/
HAL_GPIO_DeInit(GPIOA, GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12);
}
}
- 通过rt-thread ENV工具，menuconfig，开启CAN，BSP中，配置CAN1（STM32F103C8，只有CAN1）
- rt-thread ENV工具: scons --target=mdk5，生成Keil MDK5工程。
- 编译通过，下载发现，没任何CAN通信的功能。
CAN通信Demo
- 配置好CAN设备驱动后，需要用户开发CAN通信应用。
- 这里使用RT-Thread 官方提供的CAN 通信例子：
/*
* 程序清单：这是一个 CAN 设备使用例程
* 例程导出了 can_sample 命令到控制终端
* 命令调用格式：can_sample can1
* 命令解释：命令第二个参数是要使用的 CAN 设备名称，为空则使用默认的 CAN 设备
* 程序功能：通过 CAN 设备发送一帧，并创建一个线程接收数据然后打印输出。
*/
#include <rtthread.h>
#include "rtdevice.h"
#define CAN_DEV_NAME "can1" /* CAN 设备名称 */
static struct rt_semaphore rx_sem; /* 用于接收消息的信号量 */
static rt_device_t can_dev; /* CAN 设备句柄 */
/* 接收数据回调函数 */
static rt_err_t can_rx_call(rt_device_t dev, rt_size_t size)
{
/* CAN 接收到数据后产生中断，调用此回调函数，然后发送接收信号量 */
rt_sem_release(&rx_sem);
return RT_EOK;
}
static void can_rx_thread(void *parameter)
{
int i;
rt_err_t res;
struct rt_can_msg rxmsg = {0};
/* 设置接收回调函数 */
rt_device_set_rx_indicate(can_dev, can_rx_call);
#if 0
struct rt_can_filter_item items[5] =
{
RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x100, 0, 0, 1, 0x700, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x100~0x1ff，hdr 为 - 1，设置默认过滤表 */
RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x300, 0, 0, 1, 0x700, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x300~0x3ff，hdr 为 - 1 */
RT_CAN_FILTER_ITEM_INIT(0x211, 0, 0, 1, 0x7ff, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x211，hdr 为 - 1 */
RT_CAN_FILTER_STD_INIT(0x486, RT_NULL, RT_NULL), /* std,match ID:0x486，hdr 为 - 1 */
{0x555, 0, 0, 1, 0x7ff, 7,} /* std,match ID:0x555，hdr 为 7，指定设置 7 号过滤表 */
};
struct rt_can_filter_config cfg = {5, 1, items}; /* 一共有 5 个过滤表 */
/* 设置硬件过滤表 */
res = rt_device_control(can_dev, RT_CAN_CMD_SET_FILTER, &cfg);
RT_ASSERT(res == RT_EOK);
#endif
while (1)
{
/* hdr 值为 - 1，表示直接从 uselist 链表读取数据 */
rxmsg.hdr = -1;
/* 阻塞等待接收信号量 */
rt_sem_take(&rx_sem, RT_WAITING_FOREVER);
/* 从 CAN 读取一帧数据 */
rt_device_read(can_dev, 0, &rxmsg, sizeof(rxmsg));
/* 打印数据 ID 及内容 */
rt_kprintf("ID:%x", rxmsg.id);
for (i = 0; i < 8; i++)
{
rt_kprintf("%2x", rxmsg.data[i]);
}
rt_kprintf("\n");
}
}
int can_sample(int argc, char *argv[])
{
struct rt_can_msg msg = {0};
rt_err_t res;
rt_size_t size;
rt_thread_t thread;
char can_name[RT_NAME_MAX];
if (argc == 2)
{
rt_strncpy(can_name, argv[1], RT_NAME_MAX);
}
else
{
rt_strncpy(can_name, CAN_DEV_NAME, RT_NAME_MAX);
}
/* 查找 CAN 设备 */
can_dev = rt_device_find(can_name);
if (!can_dev)
{
rt_kprintf("find %s failed!\n", can_name);
return RT_ERROR;
}
/* 初始化 CAN 接收信号量 */
rt_sem_init(&rx_sem, "rx_sem", 0, RT_IPC_FLAG_FIFO);
/* 以中断接收及发送方式打开 CAN 设备 */
res = rt_device_open(can_dev, RT_DEVICE_FLAG_INT_TX | RT_DEVICE_FLAG_INT_RX);
RT_ASSERT(res == RT_EOK);
/* 创建数据接收线程 */
thread = rt_thread_create("can_rx", can_rx_thread, RT_NULL, 1024, 25, 10);
if (thread != RT_NULL)
{
rt_thread_startup(thread);
}
else
{
rt_kprintf("create can_rx thread failed!\n");
}
msg.id = 0x78; /* ID 为 0x78 */
msg.ide = RT_CAN_STDID; /* 标准格式 */
msg.rtr = RT_CAN_DTR; /* 数据帧 */
msg.len = 8; /* 数据长度为 8 */
/* 待发送的 8 字节数据 */
msg.data[0] = 0x00;
msg.data[1] = 0x11;
msg.data[2] = 0x22;
msg.data[3] = 0x33;
msg.data[4] = 0x44;
msg.data[5] = 0x55;
msg.data[6] = 0x66;
msg.data[7] = 0x77;
/* 发送一帧 CAN 数据 */
size = rt_device_write(can_dev, 0, &msg, sizeof(msg));
if (size == 0)
{
rt_kprintf("can dev write data failed!\n");
}
return res;
}
void can_send_test(void)
{
struct rt_can_msg msg = {0};
rt_size_t size;
static rt_uint8_t num = 0;
msg.id = 0x78; /* ID 为 0x78 */
msg.ide = RT_CAN_STDID; /* 标准格式 */
msg.rtr = RT_CAN_DTR; /* 数据帧 */
msg.len = 8; /* 数据长度为 8 */
/* 待发送的 8 字节数据 */
msg.data[0] = 0x00;
msg.data[1] = num++;
msg.data[2] = 0x22;
msg.data[3] = 0x33;
msg.data[4] = num++;
msg.data[5] = 0x55;
msg.data[6] = 0x66;
msg.data[7] = 0x77;
/* 发送一帧 CAN 数据 */
size = rt_device_write(can_dev, 0, &msg, sizeof(msg));
if (size == 0)
{
rt_kprintf("can dev write data failed!\n");
}
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(can_sample, can device sample);
MSH_CMD_EXPORT(can_send_test, can send test);
- 代码编译完成，下载。串口运行：can_sample，发现CAN通信失败！！
- 接好USB转CAN，打开电脑的USB CAN工具
- 打开USB转CAN（当然，若有其他的CAN主机或设备，可以不使用USB转CAN），注意波特率，这里配置为1Mbps。
- 重启，再次运行can_sample，发现，接收到STM32发出的CAN数据帧。
- 多次运行 can_send_test，电脑端可以接受数据。
- 注意，我关闭了滤波器功能（这个功能，抽时间讲下）,也就是CAN总线上所以的ID来的数据，都可以接收！！
总结
- CAN 是一种通信总线，需要通过ID来标识每个设备或主机。
- CAN 波特率最大为1Mbps，注意波特率的计算公式，设置方式。
- 滤波器，可以用来屏蔽一些ID，如只接收某些ID，这样可以防止CAN频繁的中断与解析！
- CAN接线方式：CANH ---- CANH， CANL ---- CANL。可以选择共地，差分信号，不共地，依旧可以正常通信。
- CAN总线与RS485一样，长距离通信，最好有终端匹配电阻，如120欧姆。终端电阻接在CAN总线的两端。
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