CAN

这次粗线条的聊一聊 CAN 通讯，因为想要详细的讲通它，实在是太长了！

# 硬件与协议

# 接线

CAN 通讯只使用了两根线：CAN_H 与 CAN_L ，通过差分信号的方式区分显性与隐形电平，从而表达逻辑0与逻辑1

# 仲裁

由于 CAN 通常是以“一主多从”的形式连接的，所以通常需要对来自不同设备的 CAN 信号进行优先级的仲裁。

而CAN 的仲裁机制正好利用了差分信号的特性，即显性电平覆盖隐形电平的特性，如果出现多个设备同时发送的情况，则先输出隐形电平的设备会失去对总线的占有权。下图中 D 为显性电平，R 为隐形电平，通过该图可以很容易地理解 CAN 的仲裁机制：

# 波特率

对于波特率的计算，目前不需要知道详细的原理，只需要知道怎么计算即可，例如对于下图, APB1 总线上的时钟频率是：

波特率就是：

在 CubeMX 中的配置计算方法如下，对于更一般的，请参考这篇文章 (opens new window)。

# 代码层面

# 滤波器

CAN 总线上的信息由不同的设备发出，如果不进行任何手段的过滤、判别信号是否为我们需要的则将会接到很多的混杂的，所以有必要设置对信息的过滤规则以接收到我们需要的信息

这里依然引用一下这篇文章 (opens new window)的对于滤波器的形象解释：

重点介绍一下掩码模式的原理：掩码模式的思路很容易理解，举个例子，某所学校的学号构成方式为 [4 位 10 进制入学年份]+[4 位 10 进制学生序号]，比如一个 2016 年入学的学生，其学号可以是 20161234，那么假如要开一个 2016 年毕业生的庆祝会，会场门口要检查每一个人的学号，只有 2016 级的才可以进入，这里应该使用什么样的判断方法呢？

首先，我们需要设置屏蔽码，屏蔽掉后四位的学生序号，因为他们和本次检测无关，反而增大了计算量。

然后设置检验法 2016，如果屏蔽后的结果等于 2016，则可以放行。

如下表所示，第一行为原码，第二行为掩码，将第一行表格中的数与掩码相乘，即得到第三行的屏蔽码，最后一行是验证码，屏蔽码和验证码比较确定一致后，就接收该学号：

2 0 1 6 1 2 3 4

1 1 1 1 0 0 0 0

2 0 1 6 0 0 0 0

2 0 1 6 0 0 0 0

2	0	1	6
1	1	1	1
2	0	1	6
2	0	1	6

对于 RM 官方的电调，我们对滤波器的设置与使能如下：

filter1.FilterIdHigh = 0x0000;                // 设置验证码高低各16位
filter1.FilterIdLow = 0x0000;
filter1.FilterMaskIdHigh = 0x0000;            // 设置屏蔽码高低各16位
filter1.FilterMaskIdLow = 0x0000;
filter1.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; // 通过CAN的信息放入0号FIFO
filter1.FilterBank = 0;
filter1.SlaveStartFilterBank=14;
filter1.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;   // 使用掩码模式
filter1.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;  // 设置32位宽
filter1.FilterActivation = ENABLE;            // 使能滤波器

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan, &filter1);

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

以上代码对于滤波器的使能就是：

使用屏蔽码 0x00000000 将所有的信号均变为 0x00000000
随后使用验证码 0x00000000 检测经屏蔽码过滤后的信号是否与此符合

所以，就是全部都接受，因为对于这个 CAN，其实只挂载了电调，而电调上的电机信号我们一定是要接收的。所以就产生了这个看似怪异的滤波器

# 接收信号

我们通过 CAN 的接收中断来接收来自 CAN 的信号，对于接收消息，我们需要额外使用 CAN_RxHeaderTypeDef 来定义一个消息接受句柄。对于消息接收句柄，我们只需要定义它而无需配置相关参数即可

首先我们需要开启 CAN 的接收中断：

HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING)

滤波器使能等等不在此处阐述，随后就是接受中断函数。在中断接收函数中，由于电机电调发送来的报文格式是拆为高8位与低8位。我们主要对数据进行拼接转换为我们需要的格式：

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *Target_hcan)
{
    s_CAN_Message can1_rx_message;
    CAN_RxHeaderTypeDef Can1RxHeader;
    if(Target_hcan -> Instance == CAN1)
    {
        HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan, CAN_RX_FIFO0, &Can1RxHeader, can1_rx_message.Data);
        switch (Can1RxHeader.StdId)
        {
            case 0x201:
            {
            	printf("CAN receives successfully.\n\r");
                motor.esc_back_position = can1_rx_message.Data[0]<<8 | can1_rx_message.Data[1];
                motor.esc_back_speed = can1_rx_message.Data[2]<<8 | can1_rx_message.Data[3];
                break;
            }
        }
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

关于 RoboMaster 使用的电调格式等，依然请参考上面那篇文章。

# 发送信号

发送信号时，依然需要自己定义一个 CAN_TxHeaderTypeDef 类型的消息发送句柄，不同的是，消息发送句柄需要我们设置一些参数以表明 CAN 信号中的标识符，让别人正确的识别到这是从我们这里发出的信息。

void CANTx_SendCurrent(CAN_HandleTypeDef *Target_hcan, uint32_t id, int16_t current1, int16_t current2, int16_t current3, int16_t current4)
{
    s_CAN_Message tx_message;
    CAN_TxHeaderTypeDef CanTxHeader;

    uint32_t TX_MailBOX = CAN_TX_MAILBOX0;
	 // 设置发送消息句柄
    CanTxHeader.StdId = id;
    CanTxHeader.IDE = CAN_ID_STD;
    CanTxHeader.RTR = CAN_RTR_DATA;
    CanTxHeader.DLC = 0x08;

    tx_message.Data[0] = (unsigned char)(current1>>8);
    tx_message.Data[1] = (unsigned char)current1;
    tx_message.Data[2] = (unsigned char)(current2>>8);
    tx_message.Data[3] = (unsigned char)current2;
    tx_message.Data[4] = (unsigned char)(current3>>8);
    tx_message.Data[5] = (unsigned char)current3;
    tx_message.Data[6] = (unsigned char)(current4>>8);
    tx_message.Data[7] = (unsigned char)current4;

    if(HAL_CAN_AddTxMessage(Target_hcan, &CanTxHeader, tx_message.Data, &TX_MailBOX) != HAL_OK)
    {
        printf("CAN send failed!\r\n");
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

我们发送信息主要使用了 HAL 库函数 HAL_CAN_AddTxMessage ，他还有一个参数是发送信箱的地址，也需要自行定义一下

最简单的方式就是这样，如需参考稍微高级一点的还请参考：

编辑

上次更新: 2020/11/18, 13:11:00

← SPI 通信