《STM32开发指南》第三十章 CAN通信实验.pdf

ALIENTEK 战舰STM32开发板 第三十章 CAN 通讯实验 本章我们将向大家介绍如何使用STM32 自带的CAN 控制器来实现两个开发板之间的CAN 通讯，并将结果显示在TFTLCD 模块上。本章分为如下几个部分： 30.1 CAN 简介 30.2 硬件设计 30.3 软件设计 30.4 下载验证 342 ALIENTEK 战舰STM32开发板 30.1 CAN 简介 CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN ），是ISO 国际标准化的串行通信 协议。在当前的汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种 各样的电子控制系统被开发了出来。由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求 不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。为适应“减少线束的数量”、 “通过多个LAN ，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面 向汽车的CAN 通信协议。此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，现在在欧 洲已是汽车网络的标准协议。 现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设 备、工业设备等方面。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的 计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有 力的技术支持。 CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平和隐性电平， 二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。 CAN 协议具有一下特点： 1）多主控制。在总线空闲时，所有单元都可以发送消息（多主控制），而两个以上的单元 同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID ）决定优先级。ID 并不是 表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始 发送消息时，对各消息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级 最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。 2 ）系统的若软性。与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单 元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。 3 ）通信速度较快，通信距离远。最高1Mbps （距离小于40M ），最远可达10KM （速率低 于5Kbps ）。 4 ）具有错误检测、错误通知和错误恢复功能。所有单元都可以检测错误（错误检测功能）， 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能），正在发送消息的单 元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新 发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。 5 ）故障封闭功能。CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等） 还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上 发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。 6 ）连接节点多。CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没 有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通 信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。 正是因为CAN 协议的这些特点，使得CAN 特别适合工业过程监控设备的互连，因此，越 来越受到工业界的重视，并已公认为最有前途的现场总线之一。 CAN 协议经过ISO 标准化后有两个标准：ISO11898 标准和ISO11519-2 标准。其中ISO11898 是针对通信速率为125Kbps~1Mbps 的高速通信标准，而ISO11519-2 是针对通信速率为125Kbps 以下的低速通信标准。 本章，我们使用的是450Kbps 的通信速率，使用的是ISO11898 标准，该标准的物理层特 征如图30.1.1 所示： 343 ALIENTEK 战舰STM