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1. STM32-M4

手头上有一块STM32F429IGT6，以此为例

STM32F429 自带的是 bxCAN，即基本扩展 CAN，它支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B
设计目标：以最小的 CPU 负荷来高效处理大量收到的报文
它也支持报文发送的优先级要求
对于安全紧要的应用， bxCAN 提供所有支持时间触发通信模式所需的硬件功能

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2. bxCAN特点

STM32F429 的 bxCAN 的主要特点有：

• 支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式
• 波特率最高达 1Mbps
• 支持时间触发通信
• 具有 3 个发送邮箱
• 具有 3 级深度的 2 个接收 FIFO
• 可变的过滤器组（ 28 个， CAN1 和 CAN2 共享）

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3. CAN 控制器

在 STM32F429IGT6 中，带有 2 个 CAN 控制器，现在只用了CAN1
双 CAN 的框图：

从图中可以看出两个 CAN 都分别拥有自己的发送邮箱和接收 FIFO
但是，共用 28 个滤波器
可通过写入CAN_FMR寄存器中的CAN 2SB[5:0]位来配置 CAN2起始筛选器存储区编号n

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4. 滤波器

通过 CAN_FMR 寄存器的设置，可以设置滤波器的分配方式

STM32F429 的标识符过滤是一个比较复杂的东东，它的存在减少了 CPU 处理 CAN 通信的开销STM32F429 的过滤器组最多有 28 个，每个滤波器组由 2 个 32 为寄存器
CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 组成

STM32F429 每个过滤器组的位宽都可以独立配置，以满足应用程序的不同需求
根据 位宽的不同，每个过滤器组可提供：

• 1 个 32 位过滤器，包括： STDID[10:0]、 EXTID[17:0]、 IDE 和 RTR 位
• 2 个 16 位过滤器，包括： STDID[10:0]、 IDE、 RTR 和 EXTID[17:15]位

此外过滤器可配置为：

• 标识符屏蔽模式
  标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的 任何一位
  屏蔽位寄存器的bit15 = 1，标识符寄存器的bit15 = 0，那么接受标识符的bit15 = 0才可能被接受
  屏蔽位寄存器的bit15 = 0，接受标识符的 bit15 无论为什么值，bit15都能匹配通过
  应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理
• 标识符列表模式
  屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用，即使用 2 个标识符寄存器
  接收报文标识符的 每一位都必须 跟过滤器标识符相同

那么，
为了过滤出 一组标识符，应该设置过滤器组工作在 标识符屏蔽模式
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

举个简单的例子，设置过滤器组 0 工作在：

1. 1 个 32 位过滤器-标识符屏蔽模式
   那么就需要设置FSC0 = 1，FBM0 = 0
2. 希望收到的 ID（ STID+EXTID+IDE+RTR）是： 0XFFxx00xx（ x 表示不关心）
   那么就需要设置 CAN_F0R1 = 0XFFFF0000， CAN_F0R2 = 0XFF00FF00
   收到的 ID其位[31:24]和位[15:8]这 16 个位的必须和 CAN_F0R1 中对应的位一模一样
   而另外的 16 个位则不关心，可以一样，也可以不一样，都认为是正确的 ID
   当然，最好是收到的 ID = 0XFFFF0000 啦！

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5. 发送流程

CAN 发送流程为：

1. 程序选择 1 个空置的邮箱（TME = 1）
2. 设置标识符（ ID）、数据长度和发送的数据
3. 设置 CAN_TIxR 的 TXRQ 位为 1，请求发送
4. 邮箱挂号（等待成为最高优先级）
5. 预定发送（等待总线空闲）
6. 发送
7. 邮箱空置

整个流程如图：

上图中，还包含了很多其他处理：
强制终止发送（ABRQ = 1）和 发送失败处理（禁止自动重传模式NART）等

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6. 接收流程

CAN 接收到的有效报文，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 中 最先收到的报文
这里的有效报文是指那些正确被接收的（直到 EOF 都没有错误）且通过了标识符过滤的报文

前面了解到 CAN 的接收有 2 个 FIFO，每个滤波器组都可以设置其关联的 FIFO
通过 CAN_FFA1R 的设置， 可以将 滤波器组 关联到 FIFO 0/1

CAN 接收流程为：

1. FIFO 空
2. 收到有效报文
3. 挂号_1（存入 FIFO 的一个邮箱，这个由硬件控制，不需要理会）
4. 收到有效报文
5. 挂号_2
6. 收到有效报文
7. 挂号_3
8. 收到有效报文
9. 溢出

这个流程里面，没有考虑从 FIFO 读出报文的情况
实际情况是：
必须在 FIFO 溢出之前，读出至少 1 个报文
否则下个报文到来，将导致 FIFO 溢出，FOVR = 1，从而出现报文丢失
每读出 1 个报文，相应的挂号就减 1，直到 FIFO 空

整个流程如图：

在接收到一个报文后，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，就应该令CAN_RFxR寄存器的RFOM位 = 1，来释放该报文

FIFO 接收到的报文数，可以通过查询 CAN_RFxR 的 FMP 寄存器来得到
只要 FMP 不为 0，就可以从 FIFO 读出收到的报文

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7. 位时间特性

STM32F429 的 CAN 位时间特性和 CAN笔记（11） 位时序 介绍的，稍有点区别
STM32F429 把 传播时间段（PTS）和相位缓冲段 1（PBS1）合并成了 时间段 1（ BS1）
所以 STM32F429 的 CAN 一个位只有 3 段：

• 同步段（SYNC_SEG）
• 时间段 1（BS1）
• 时间段 2（BS2）

STM32F429 的 BS1 段可以设置为 1~16 个时间单元
刚好等于 传播时间段（1-8Tq）和 相位缓冲段 1 （1-8Tq）之和

STM32F429 的 CAN 位时序如图：

图中还给出了 CAN 波特率的计算公式
只需要知道 BS1 和 BS2 的设置，以及 APB1的时钟频率（一般为 45Mhz）
就可以方便的计算出波特率

比如设置 TS1=9、 TS2=5 和 BRP=6，在 APB1 频率为 45Mhz 的条件下
即可得到 CAN 通信的波特率=45000/[(5+9+1)*6]=500Kbps

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参考：
《STM32 CAN控制器原理与配置-M4》

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相关推荐：
CAN笔记（12） 同步
CAN笔记（11） 位时序
CAN笔记（10） 错误种类和输出
CAN笔记（9） 位填充
CAN笔记（8） 优先级

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谢谢！