胡洪坡，梁書劍，鄭振華，王鐵軍，楊華

（河北省張家口市宣化區(qū)總參通信訓練基地科研所，張家口 075100）

引 言

控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network，CAN）是國際上應用最廣的工業(yè)級現(xiàn)場總線之一。CAN總線最開始應用在汽車控制系統(tǒng)中，后來由于其卓越的控制性能及較高的性價比被陸續(xù)應用在其他自動控制領(lǐng)域，如工業(yè)自動化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器、建筑領(lǐng)域以及環(huán)境控制等。STM32F107VCT6是基于 ARM Cortex－M3內(nèi)核的高性能微控制器芯片，主頻72MHz，內(nèi)部含有256 KB的Flash和64KB的SRAM。該芯片外設(shè)資源豐富，具有定時器、RS－485、RS－232、I2C總線、SPI、PWM、CAN總線等多種I／O資源。STM32F107VCT6芯片的CAN總線是一種擴展的CAN總線，稱為bxCAN（Basic Extended CAN），它支持CAN協(xié)議2.0A和2.0B。它的設(shè)計目標是以最小的CPU負荷來高效處理大量收到的報文，也支持報文發(fā)送的優(yōu)先級要求（優(yōu)先級特性可軟件配置）。本文主要研究STM32F107VCT6芯片的bxCAN總線使用技術(shù)。

1 bxCAN總線端口配置

STM32F107VCT6芯片的bxCAN有2路CAN總線通道，分別是CAN0和CAN1，每個CAN通道都有一個發(fā)送端TX和一個接收端RX。CAN1RX和CAN1TX位于芯片的GPIO引腳PD0和PD1上，CAN2RX和CAN2 TX位于芯片的GPIO引腳PB5和PB6上。STM32F107VCT6芯片的GPIO端口具有多種復用功能，要想正常使用bxCAN的功能，須首先對總線端口進行配置，主要步驟如下：

（1）RCC初始化

由于節(jié)能的需要，在系統(tǒng)加電復位時GPIO引腳是不工作的，所以要想正常使用CAN總線，必須配置復位時鐘控制RCC，給引腳加電。配置代碼如下：

（2）GPIO初始化

對bxCAN對應的GPIO引腳進行初始化，主要是配置GPIOD的引腳、輸入輸出狀態(tài)、數(shù)據(jù)速率等，之后還要進行重映射。以CAN1的初始化為例，配置代碼如下：GPIO＿InitTypeDef GPIO＿InitStructure；

（3）NVIC初始化

如果使用CAN總線中斷，還要配置嵌套向量中斷控制器NVIC。初始化代碼如下：

2 bxCAN總線傳輸參數(shù)配置

在bxCAN總線端口配置好后，還要對CAN總線的一些傳輸特性參數(shù)進行設(shè)置。遵循以下步驟：

（1）CAN寄存器初始化

為了防止其他操作更改特定寄存器的內(nèi)容，在進行傳輸特性參數(shù)配置前一般會對CAN總線接口初始化，使與CAN總線有關(guān)的寄存器恢復到加電復位狀態(tài)。代碼如下：

（2）CAN單元初始化

CAN單元初始化涉及到的參數(shù)由CAN控制寄存器CAN＿MCR控制，CAN＿MCR控制寄存器是一個32位的寄存器，其中不同的位段控制不同的功能。主要的位段有時間觸發(fā)通信模式 TTCM、自動離線（Bus－Off）管理ABOM、自動喚醒模式AWUM、禁止報文自動重傳NART、接收FIFO鎖定模式RFLM、發(fā)送FIFO優(yōu)先級TXFP等，對不同的位段置1或置0會影響相應的功能。配置代碼如下：

此外，還要對CAN總線的操作模式MODE以及波特率特性SJW、BS1、BS2等參數(shù)進行相應設(shè)置。代碼如下：

（3）濾波器初始化

在CAN總線通信中，沒有地址的概念，即收發(fā)雙方不會像其他通信方式那樣在通信前需要指定收發(fā)雙方的地址，而是對每個發(fā)送的幀附加一個標識符，當發(fā)送方發(fā)出一個幀后，在總線上的用戶都能收到此發(fā)送幀，采用的通信方式是一點對多點的通信方式。如果接收方只對特定標識符的數(shù)據(jù)幀感興趣，而忽略其他標識符的幀，CAN總線協(xié)議提供了一種稱為“過濾器”的選擇方式來實現(xiàn)。STM32F107VCT6芯片的bxCAN提供28個位寬可變／可配置的標識符過濾器組，通過軟件對它們編程，從而在引腳收到的報文中選擇需要的報文，而把其他報文丟棄掉。在進行濾波器設(shè)置過程中，需要對濾波器號碼、濾波器初始化模式、過濾器位寬、過濾器標識符、過濾器屏蔽標識符、過濾器輸出FIFO、過濾器使能等參數(shù)進行配置。濾波器初始化代碼如下：

3 bxCAN數(shù)據(jù)幀收發(fā)

在對bxCAN總線的端口配置好并初始化傳輸參數(shù)后，就可以利用bxCAN總線傳送數(shù)據(jù)了。在收發(fā)數(shù)據(jù)前，我們先來看一下數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)。

（1）bxCAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

在bxCAN總線上傳送報文時以幀為單位傳送。bx－CAN總線的幀結(jié)構(gòu)與CAN總線的幀結(jié)構(gòu)基本一致。bx－CAN總線的幀主要有數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀和超載幀4種類型。數(shù)據(jù)幀的作用是從發(fā)送器向接收器攜帶數(shù)據(jù)；遠程幀的作用是總線單元請求發(fā)送具有同一標識的數(shù)據(jù)幀；錯誤幀的作用是在總線上有錯誤時指示錯誤；超載幀的作用是在相鄰數(shù)據(jù)幀之間附加一定的延時。在bxCAN總線通信時主要使用的是數(shù)據(jù)幀，限于篇幅，只給出數(shù)據(jù)幀的幀結(jié)構(gòu)，標準幀數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 標準幀數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

由圖1可見，數(shù)據(jù)幀主要由7個不同的位場組成，分別是幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場、CRC場、應答場、幀結(jié)束。幀起始SOF標志一個幀的起始，為一個顯性位（低電平0）。仲裁場由11位標識符ID和1位發(fā)送請求位RTR組成?？刂茍鲇?位組成，分別是1位標識符IDE擴展位，用來表示是標準幀還是擴展幀；1位擴展位r0，待以后擴展使用；4位數(shù)據(jù)長度代碼DLC，表示幀攜帶數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀的發(fā)送數(shù)據(jù)組成，可以有0～8個字節(jié)數(shù)據(jù)，共64位。CRC場進行幀的CRC校驗，包括運算得出的15位CRC序列和1個隱性（高電平1）的CRC界定符位。應答場為2位，包括1位應答間隙位和1位應答界定符位。幀結(jié)束由7位組成，7位數(shù)據(jù)全為隱性位。

在傳送數(shù)據(jù)時，需要對每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包指定標識符ID、遠程幀、標準幀、數(shù)據(jù)長度和發(fā)送的數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)項，之后就可以利用bxCAN總線進行發(fā)送接收了。如果使用中斷接收的話，還要在中斷處理程序中對接收數(shù)據(jù)進行相應處理。

（2）bxCAN數(shù)據(jù)發(fā)送程序

（3）bxCAN中斷接收函數(shù)

結(jié) 語

本文主要研究了STM32F107VCT6芯片的bxCAN總線的使用技術(shù)，使用bxCAN總線一般需要遵循bxCAN總線端口配置、傳輸參數(shù)配置、數(shù)據(jù)幀收發(fā)3個步驟。為了說明問題，在分析過程中還給出了MDK平臺下的bx－CAN總線使用程序，通過程序可以更加清晰地說明各個步驟需要配置的相關(guān)參數(shù)，對嵌入式開發(fā)過程中使用bx－CAN總線收發(fā)數(shù)據(jù)具有一定的借鑒作用。

[1] 鄔寬明.CAN總線原理和應用系統(tǒng)設(shè)計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002.

[2] 瑞薩科技.CAN 入門書[EB／OL].[2012－05]http：www.renesas.com.

[3] 劉軍.例說STM32[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.