【STM】CAN通信
CAN协议特点：
1、多主控制：
所有单元都可以发送消息，两个以上单元同时发消息时，根据标识符(ID)决定优先级。两个以上单元同时发送消息的时候，对各消息的ID逐位比较，胜利的单元继续发送消息，失败的单元停止发送转入接受工作。
2、系统灵活性：
连接总线的单元没有类似地址的信息，在总线上添加新的单元时不需要改变原先的单元
3、速度快距离远：
4、具有错误检测、错误通知、错误恢复功能：
所有单元都能检错，发现错误会通知其他所有单元，发现错误会反复发送直到成功
5、故障封闭功能：
CAN可以判断出是总线上暂时的数据错误还是持续的数据错误，发生持续错误时会将故障单元从总线上隔离出去
6、连接节点多：
物理层特征：
1、CAN控制器根据CAN_H和CAN_L上的电位差判断总线电平，总线电平分为显性电平和隐性电平，两者必居其一，通过使总线电平变化将消息发送给接收方
2、显性电平对应逻辑0，隐性电平对应逻辑1。显性电平有优先权，只要一个单元输出显性电平，总线就是显性电平，只有所有单元输出隐性电平，总线上才是隐性电平
3、CAN总线起止端都有一个120Ω的终端电阻，作为阻抗匹配减少回波反射
4、CAN通信以帧进行通信，分为以下5种类型：数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧和间隔帧，数据帧和遥控帧有标准(11位ID)和扩展(29位ID)两种格式
数据帧：
1、帧起始：表示数据帧开始的段，标准帧和扩展帧都是由1个位的显性电平表示帧起始
2、仲裁段：表示该帧优先级的段，标准帧和扩展帧在本段有所区别
ID都是高位在前，低位在后，基本ID禁止高7位均为隐性(ID不能取1111111XXXX)
RTR是远程请求位，显性电平(0)代表数据帧，隐性电平(1)代表远程帧
SRR替代远程请求位，相当于RTR位为0时是RTR,为1时是SRR
IDE是标识符选择位，为0是标准标识符，为1是扩展标识符(标准格式的IDE位于控制段，扩展格式的IDE位于仲裁段)
3、控制段：表示数据的字节数及保留位的段，标准帧和扩展帧的控制段稍有不同
r0、r1是保留位，必须以显性电平发送，但接受可以是隐性电平
DLC是数据长度码，0~8表示发送/接收的数据长度(字节)
IDE标识符选择位，只有标准格式有，扩展格式的在仲裁段
4、数据段：数据内容，一帧可以发送0-8个字节的数据，从最高位MSB开始输出，标准帧和扩展帧在这个段的格式完全相同
5、CRC段：检查帧的传输错误的段，用于检查帧传输错误，由15个位的CRC顺序和1位的CRC界定符组成，两种格式相同
CRC的值计算范围包括：帧起始+仲裁段+控制段+数据段，通过对比发送方和接受方的CRC值来判断传输是否正确
6、ACK段：判断是否正常接收，由ACK槽和ACK界定符两个位组成
发送单元ACK段发送两个隐性位
接收单元ACK段接收到正确的消息在ACK槽发送显性位，通知发送单元，接受结束
7、帧结束：表示数据帧结束的段，由7个位的隐性位组成
总线仲裁：
1、总线空闲时，最先发送的单元获得发送优先权，一旦发送其他单元无法抢占
2、如果有多个单元同时发送，则连续输出显性电平多的单元具有较高的优先级(从ID开始比较，如果ID相同还会比较RTR和SRR等位)
位时序：
位速率：由发送单元在非同步情况下发送的每秒钟的位数称为位速率
一位可以分为以下四个段，每一段又由若干可称为Tq的最小时间单位构成，称为位时序
同步段(SS):
传播时间段(PTS):
相位缓冲段1(PBS1):
相位缓冲段2(PBS2):
位时间=1/波特率，知道位时间我们就可以知道波特率
控制器工作模式：
工作模式：(通过CAN_MCR寄存器控制INRQ和SLEEP)
初始化模式：(INRQ=1,SLEEP=0)，设置寄存器，调整波特率
正常模式：(INRQ=0,SLEEP=0)，正常收发工作模式
睡眠模式：(SLEEP=1)，降低功耗
测试模式：(通过CAN_BTR寄存器控制LBKM和SILM)
静默模式：(LBKM=0,SILM=1)，仅接受信息，不发送，用来监控总线上的信息
环回模式：(LBKM=1,SILM=0)，只发送信息，不接收
环回静默模式：(LBKM=1,SILM=1)，自发自收
调试模式：
CAN发送流程：
程序选择一个空置的邮箱(TME=1)→设置标识符(ID)、数据长度和发送数据→设置CAN_TIxR的TXRQ位为1，请求发送→
邮箱挂号(等待成为最高级)→预定发送(等待总线空闲)→发送→邮箱空置
CAN接收流程：
FIFO为空→收到有效报文→挂号_1(存入FIFO的一个邮箱，这个由硬件控制，不需要理会)→收到有效报文→挂号_2→收到有效报文→挂号_3→收到有效报文→溢出
CAN收到的有效报文，存储在3级邮箱深度的FIFO中。FIFO接收到的报文数，我们可以通过查询CAN_RFxR的FMP寄存器来得到，只要FMP不为0，我们就可以从FIFO读出收到的报文
报文FIFO具有锁定功能(由CAN_MCR,RFLM位控制)，锁定后，新数据将丢弃，不锁定则新数据将替代老数据
CAN位时序：
STM32F103，设TS1=8、TS2=7、BRP=3，波特率=36000/[(9+8+1)*4]=500Kbps
STM32F407，设TS1=6、TS2=5、BRP=5，波特率=42000/[(7+6+1)*6]=500Kbps
CAN控制寄存器：
主控制寄存器(CAN_MCR):仅设置INRQ位用来控制初始化请求，CAN初始化时先设置INRQ=1,进入初始化模式，进行初始化(尤其是CAN_BTR的设置，该寄存器必须在CAN正常工作前设置)，之后再设置INRQ=0，进入正常工作模式
设置INRQ=0，使CAN初始化模式进入正常工作模式
设置INRQ=1，使CAN从正常工作模式进入初始化模式
位时序寄存器(CAN_BTR):
BRP[9:0]:波特率预分频器，定义一个时间片的长度，tq=(BRP[9:0]+1)*tpclk
TS1[3:0]:定义时间段1中时间片的数目
TS2[2:0]:定义时间段2中时间片的数目
SJW[1:0]:再同步跳转宽度，定义CAN硬件在执行再同步时最多可以将位加长或缩短的时间片数目
接收FIFO寄存器(CAN_RF0R/CAN_RF1R):
FMP[1:0]FIFO消息挂起，用于指示接收FIFO中挂起的消息数，硬件每向FIFO中存储一条新消息，FMP就会增加，软件每次通过RFOM位置1来释放输出邮箱，FMP就会减小，即通过RFOM位间接控制
FULL：满，FIFO中存储三条消息后由硬件置1
FOVR：上溢，FIFO填满时，如果接收到新消息并且通过筛选器，此位将由硬件置1，此位由软件清零
RFOM：释放FIFO输出邮箱，由软件置1，用于释放FIFO的输出邮箱，FIFO中至少有一条消息挂起时才能释放输出邮箱，FIFO为空时此位置1没有任何作用，如果FIFO中至少有两条消息挂起，软件必须释放输出邮箱，才能访问下一条消息，输出邮箱释放，后此位由硬件清零
发送邮箱标识符寄存器(CAN_TIxR):
TXRQ:发送邮箱请求，由软件置1，用于请求发送相应邮箱的内容，邮箱变空后此位由硬件清零
RTR:远程发送请求，0为数据帧，1为遥控帧
IDE：标识符扩展，用于定义邮箱中消息的标识符类型，0为标准标识符，1为扩展标识符
发送邮箱数据长度和时间戳寄存器(CAN_TDTxR):
DLC[3:0]:数据长度代码，该字段定义数据帧或遥控帧请求中的数据字节数，一条消息可以包含0到8个数据字节，具体取决于DLC字段的值
发送邮箱数据寄存器(CAN_TDL/CAN_TDH):前者存储低4个字节的数据，后者存储高4个字节的数据，发送的数据就存储在这两个寄存器中
接收邮箱标识符寄存器(CAN_RlxR):
接收邮箱数据长度和时间戳寄存器(CAN_RDTxR):
接收FIFO邮箱数据寄存器(CAN_RDL/CAN_RDH):
筛选器模式寄存器：
筛选器尺度寄存器：
筛选器FIFO关联寄存器：
筛选器激活寄存器：
筛选器组i寄存器x：
