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RT-Thread 应用笔记 - STM32 CAN 通信双机

发布于 2020-12-08 22:15:24 浏览：8740 订阅该版

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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

![2020-12-08_215655.png](/uploads/20201208/120a94b3b8e6f04766b004dbd1b72330.png)

```c
/**
* @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）

![2020-12-08_214903.png](/uploads/20201208/eb7dfc1cda84d2f5e81c83e7a1ff6829.png)

![2020-12-08_215036.png](/uploads/20201208/10dd71a52ffe1e7b15bebbfe17248fba.png)

![2020-12-08_215125.png](/uploads/20201208/74200614e84ae67174bb846e2d0d70b3.png)

* 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：

```c
/*
 * 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

![2020-12-08_215917.png](/uploads/20201208/4203baee38caefcf1b41511839b7bc93.png)

* 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！！

![2020-12-08_220258.png](/uploads/20201208/7f9421d5e3af9314c61428735a9e65d1.png)

![2020-12-08_220334.png](/uploads/20201208/574dc9252d450e8ba7a9c326dd25ade0.png)

* CAN的双向收发测试完成！！

## 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。