單芯片解決方案，開啟全新體驗(yàn)——W55MH32高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進(jìn)入http://www.w5500.com/網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評估芯片性能。

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第三十六章 CAN——控制器局域網(wǎng)絡(luò)接口

控制器局域網(wǎng)（Controller Area Network, CAN）作為工業(yè)自動(dòng)化和汽車電子領(lǐng)域的核心通信技術(shù)，以其高可靠性和實(shí)時(shí)性著稱。下面我們將基于W55MH32以太網(wǎng)單片機(jī)的bxCAN（基本擴(kuò)展 CAN）模塊，系統(tǒng)講解CAN通信的原理、架構(gòu)及實(shí)際應(yīng)用要點(diǎn)，和大家一起學(xué)習(xí)和使用這一技術(shù)。

1CAN通信概述

1.1簡介

CAN（Controller Area Network）是一種用于實(shí)時(shí)控制的串行通信總線，由博世公司開發(fā)，廣泛應(yīng)用于汽車電子、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。

1.2功能特點(diǎn)

CAN接口有以下特點(diǎn)：

多主通信機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均可在任意時(shí)刻主動(dòng)發(fā)送數(shù)據(jù)，無需中央控制器協(xié)調(diào)。當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)，通過標(biāo)識符仲裁決定優(yōu)先級，確保高優(yōu)先級消息優(yōu)先傳輸。

非破壞性總線仲裁：仲裁過程基于標(biāo)識符的二進(jìn)制值，數(shù)值越小優(yōu)先級越高。仲裁失敗的節(jié)點(diǎn)會自動(dòng)停止發(fā)送，避免總線沖突。

錯(cuò)誤處理：集成CRC校驗(yàn)、應(yīng)答校驗(yàn)等多種錯(cuò)誤檢測機(jī)制，檢測到錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)發(fā)送錯(cuò)誤幀，并通過錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)故障界定（主動(dòng)錯(cuò)誤、被動(dòng)錯(cuò)誤、離線狀態(tài)）。

實(shí)時(shí)性保障：通信速率最高可達(dá)1Mbps（短距離），滿足實(shí)時(shí)控制場景需求。

1.3CAN幀結(jié)構(gòu)與類型

CAN協(xié)議定義了四種幀類型，每種幀具有特定的結(jié)構(gòu)和功能：

幀類型	作用	結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
數(shù)據(jù)幀	傳輸數(shù)據(jù)	包含幀起始、仲裁段、控制段、數(shù)據(jù)段、CRC段、應(yīng)答段和幀結(jié)束，數(shù)據(jù)長度0-8字節(jié)。
遠(yuǎn)程幀	請求其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)	無數(shù)據(jù)段，仲裁段標(biāo)識符用于標(biāo)識請求的消息，接收節(jié)點(diǎn)接收到遠(yuǎn)程幀后發(fā)送對應(yīng)數(shù)據(jù)幀。
錯(cuò)誤幀	檢測到錯(cuò)誤時(shí)發(fā)送	由錯(cuò)誤標(biāo)志（6個(gè)連續(xù)顯性位）和錯(cuò)誤界定符（8個(gè)隱性位）組成，所有節(jié)點(diǎn)檢測到錯(cuò)誤時(shí)發(fā)送。
過載幀	通知其他節(jié)點(diǎn)自身接收緩沖器滿	用于延緩數(shù)據(jù)傳輸，由過載標(biāo)志和過載界定符組成。

1.4標(biāo)識符與優(yōu)先級

CAN幀通過標(biāo)識符（ID）確定優(yōu)先級，ID越小優(yōu)先級越高。

W55MH32支持兩種幀格式：

標(biāo)準(zhǔn)幀：11位ID。

擴(kuò)展幀：29位ID。

標(biāo)識符不代表節(jié)點(diǎn)地址，而是與消息內(nèi)容相關(guān)。例如，汽車中“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”的消息可能對應(yīng)標(biāo)識符0x100，所有訂閱該消息的節(jié)點(diǎn)均可接收。

2W55MH32的bxCAN模塊詳解

2.1功能特點(diǎn)

W55MH32集成的 bxCAN（Basic Extended CAN）模塊是一款高性能 CAN控制器，專為減輕 CPU負(fù)荷設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵特性包括：

協(xié)議兼容性：完全支持CAN 2.0A和2.0B主動(dòng)模式，波特率最高1Mbps。

發(fā)送處理能力：3個(gè)獨(dú)立發(fā)送郵箱，支持優(yōu)先級配置和時(shí)間戳記錄（發(fā)送幀起始時(shí)刻的定時(shí)器值）。

接收管理機(jī)制：2個(gè)3級深度的接收FIFO（FIFO0和FIFO1），硬件自動(dòng)管理報(bào)文存儲，減少CPU干預(yù)。

靈活的過濾系統(tǒng)：14個(gè)可配置的過濾器組，支持32位或16位過濾寬度，可設(shè)置為屏蔽位模式或標(biāo)識符列表模式。

時(shí)間觸發(fā)通信：支持TTCM模式，內(nèi)部16位定時(shí)器為報(bào)文添加時(shí)間戳，適用于對實(shí)時(shí)性要求極高的場景。

2.2硬件資源與內(nèi)存映射

bxCAN模塊的硬件資源包括：

引腳連接：通過CANTX和CANRX引腳連接外部收發(fā)器（如TJA1050），總線需接120Ω終端電阻。

寄存器組：包含控制寄存器（CAN_MCR）、狀態(tài)寄存器（CAN_MSR）、發(fā)送狀態(tài)寄存器（CAN_TSR）、接收FIFO寄存器（CAN_RF0R/CAN_RF1R）等，共32個(gè)32位寄存器，地址范圍0x00至0x31C。

共享內(nèi)存：與USB模塊共用512字節(jié)SRAM，用于數(shù)據(jù)收發(fā)緩沖，二者不可同時(shí)使用。

2.3時(shí)鐘與波特率

bxCAN的時(shí)鐘源自APB1總線，其波特率計(jì)算公式為：

波特率 =系統(tǒng)時(shí)鐘 / [2 × CAN_BRP × (CAN_SJW + 1 + CAN_BS1 + 1 + CAN_BS2 + 1)]

CAN_BRP：波特率分頻器，范圍1~1024。

CAN_SJW：重新同步跳躍寬度，決定總線相位誤差的補(bǔ)償能力。

CAN_BS1/CAN_BS2：時(shí)間段1和時(shí)間段2，用于定義采樣點(diǎn)位置和位時(shí)序。

例如，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為72MHz，設(shè)置CAN_BRP=9、CAN_SJW=1、CAN_BS1=6、CAN_BS2=3時(shí)，波特率為1Mbps，采樣點(diǎn)位于75%位時(shí)間處，兼顧抗干擾性和同步能力。

3bxCAN工作模式與狀態(tài)轉(zhuǎn)換

3.1工作模式

bxCAN支持三種主要工作模式，通過CAN_MCR寄存器配置：

初始化模式

進(jìn)入條件：軟件設(shè)置CAN_MCR.INRQ=1，等待CAN_MSR.INAK=1確認(rèn)。

功能：僅在此模式下可配置波特率（CAN_BTR寄存器）、過濾器組參數(shù)（位寬、模式、FIFO關(guān)聯(lián)等）。

注意事項(xiàng)：初始化完成后需退出該模式才能正常通信，退出時(shí)需等待總線空閑（檢測到11個(gè)連續(xù)隱性位）。

正常模式

工作狀態(tài)：支持完整的收發(fā)功能，節(jié)點(diǎn)與總線同步后即可發(fā)送和接收報(bào)文。

同步機(jī)制：通過檢測幀起始位（SOF）的上升沿實(shí)現(xiàn)位同步，后續(xù)通過重新同步調(diào)整相位誤差。

典型應(yīng)用：工業(yè)控制中的數(shù)據(jù)交互、汽車ECU間的實(shí)時(shí)通信。

睡眠模式

低功耗設(shè)計(jì)：時(shí)鐘停止，僅保留喚醒邏輯，功耗顯著降低。

喚醒方式：軟件清CAN_MCR.SLEEP位，或硬件檢測到總線活動(dòng)（需設(shè)置CAN_MCR.AWUM=1）。

應(yīng)用場景：電池供電設(shè)備的節(jié)能模式，如車載傳感器的待機(jī)狀態(tài)。

3.2測試模式：靜默與環(huán)回

為便于開發(fā)調(diào)試，bxCAN支持兩種測試模式，需在初始化模式下配置CAN_BTR寄存器：

靜默模式（SILM=1）

特性：可接收數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，但發(fā)送時(shí)僅輸出隱性位，不影響總線狀態(tài)。

用途：用于分析總線活動(dòng)，不干擾現(xiàn)有通信，如故障診斷時(shí)的總線監(jiān)聽。

環(huán)回模式（LBKM=1）

特性：發(fā)送的報(bào)文直接在內(nèi)部回環(huán)至接收端，忽略CANRX引腳輸入。

用途：自測試場景，無需外部硬件即可驗(yàn)證收發(fā)功能，如模塊出廠前的自測。

環(huán)回靜默模式（SILM=1+LBKM=1）

組合特性：兼具環(huán)回和靜默功能，發(fā)送報(bào)文不影響外部總線，僅內(nèi)部回環(huán)測試。

安全測試：適用于"熱自測試"，避免干擾實(shí)際總線通信。

4報(bào)文發(fā)送與接收處理機(jī)制

4.1發(fā)送處理流程

bxCAN的發(fā)送流程由硬件自動(dòng)管理，軟件只需配置郵箱并請求發(fā)送：

郵箱選擇：3個(gè)發(fā)送郵箱（郵箱0~2），空閑時(shí)可選擇任意郵箱。

參數(shù)配置：設(shè)置標(biāo)識符（STDID/EXID）、幀類型（數(shù)據(jù)幀/遠(yuǎn)程幀）、數(shù)據(jù)長度（DLC）和數(shù)據(jù)內(nèi)容。

發(fā)送請求：置位CAN_TIxR.TXRQ位，郵箱狀態(tài)變?yōu)?掛號"，等待仲裁。

仲裁與發(fā)送：仲裁成功后進(jìn)入"發(fā)送中"狀態(tài)，發(fā)送完成后CAN_TSR.TXOK位置1，郵箱重置為空閑。

發(fā)送優(yōu)先級規(guī)則

標(biāo)識符優(yōu)先：CAN_MCR.TXFP=0時(shí)，標(biāo)識符數(shù)值小的報(bào)文優(yōu)先發(fā)送；標(biāo)識符相同時(shí)，郵箱號小的優(yōu)先。

FIFO優(yōu)先：CAN_MCR.TXFP=1時(shí)，按發(fā)送請求的先后順序排隊(duì)，適用于分段發(fā)送場景。

4.2接收管理與FIFO機(jī)制

接收處理通過2個(gè)3級深度FIFO實(shí)現(xiàn)，完全由硬件管理：

有效報(bào)文判定：正確接收（無CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤等）且通過過濾器檢查的報(bào)文為有效報(bào)文。

FIFO存儲：有效報(bào)文按接收順序存入FIFO，F(xiàn)IFO0和FIFO1各自獨(dú)立，可通過過濾器配置關(guān)聯(lián)到不同F(xiàn)IFO。

狀態(tài)標(biāo)識：CAN_RF0R/FIFO1R中的FMP[1:0]位指示FIFO中的報(bào)文數(shù)量（0~3），滿時(shí)FULL位被置1。

溢出處理：可配置FIFO鎖定模式（CAN_MCR.RFLM=1），此時(shí)新報(bào)文會被丟棄；否則最新報(bào)文覆蓋舊報(bào)文。

時(shí)間戳與過濾器匹配序號

時(shí)間戳：每個(gè)接收報(bào)文記錄幀起始時(shí)刻的16位定時(shí)器值，存入CAN_RDTxR.TIME[15:0]，用于分析報(bào)文延遲。

過濾器匹配序號（FMI）：記錄匹配的過濾器組編號，存入CAN_RDTxR.FMI[7:0]，軟件可據(jù)此快速區(qū)分報(bào)文類型。

5標(biāo)識符過濾系統(tǒng)解析

5.1過濾機(jī)制的核心價(jià)值

CAN網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)通常只關(guān)注部分報(bào)文，過濾器的作用是硬件層面篩選有效報(bào)文，減輕CPU負(fù)荷。bxCAN的過濾系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

14個(gè)過濾器組：每個(gè)組可獨(dú)立配置，支持標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀過濾。

可變位寬：每個(gè)組可設(shè)置為32位單過濾器或2個(gè)16位過濾器。

雙模式配置：屏蔽位模式或標(biāo)識符列表模式，靈活適應(yīng)不同場景。

5.2屏蔽位模式與列表模式

屏蔽位模式

工作原理：每個(gè)過濾器組包含1個(gè)標(biāo)識符寄存器和1個(gè)屏蔽寄存器，屏蔽位為1的位置需嚴(yán)格匹配，為0的位置"不關(guān)心"。

典型應(yīng)用：過濾一組相關(guān)報(bào)文，如標(biāo)識符0x100~0x1FF的標(biāo)準(zhǔn)幀，可設(shè)置標(biāo)識符為0x100，屏蔽碼為0x0FF。

標(biāo)識符列表模式

工作原理：兩個(gè)寄存器均作為標(biāo)識符寄存器，報(bào)文必須與其中一個(gè)完全匹配才會通過過濾。

典型應(yīng)用：精確過濾特定報(bào)文，如只接收標(biāo)識符為0x200的擴(kuò)展幀，可設(shè)置兩個(gè)寄存器均為0x200的擴(kuò)展幀格式。

5.3過濾器優(yōu)先級規(guī)則

當(dāng)報(bào)文匹配多個(gè)過濾器時(shí)，優(yōu)先級由以下規(guī)則決定：

位寬優(yōu)先：32位過濾器優(yōu)先級高于16位過濾器。

模式優(yōu)先：列表模式優(yōu)先級高于屏蔽位模式。

編號優(yōu)先：過濾器組編號小的優(yōu)先級高（0-13）。

例如，32位列表模式的過濾器組0優(yōu)先級高于16位屏蔽位模式的過濾器組1，確保關(guān)鍵報(bào)文優(yōu)先處理。

6錯(cuò)誤管理與總線健康監(jiān)測

6.1錯(cuò)誤檢測與計(jì)數(shù)器機(jī)制

bxCAN通過發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（TEC）和接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（REC）實(shí)現(xiàn)故障界定：

錯(cuò)誤類型：支持位錯(cuò)誤、填充錯(cuò)誤、CRC錯(cuò)誤、格式錯(cuò)誤、應(yīng)答錯(cuò)誤等，錯(cuò)誤碼存入CAN_ESR.LEC[2:0]。

計(jì)數(shù)器更新：

發(fā)送錯(cuò)誤時(shí)TEC加1，接收錯(cuò)誤時(shí)REC加1。

成功發(fā)送/接收時(shí)，TEC和REC減1（超過127時(shí)減至120）。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換：

TEC或REC > 127時(shí)進(jìn)入錯(cuò)誤被動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)發(fā)送錯(cuò)誤幀為隱性位。

TEC > 255時(shí)進(jìn)入離線狀態(tài)，無法收發(fā)報(bào)文，需通過自動(dòng)恢復(fù)或軟件干預(yù)重新上線。

6.2離線恢復(fù)機(jī)制

離線狀態(tài)的恢復(fù)方式由CAN_MCR.ABOM位決定：

自動(dòng)恢復(fù)（ABOM=1）：檢測到128次11個(gè)連續(xù)隱性位后自動(dòng)恢復(fù)為錯(cuò)誤主動(dòng)狀態(tài)。

手動(dòng)恢復(fù)（ABOM=0）：軟件需先請求進(jìn)入初始化模式，再退出，等待總線同步后恢復(fù)。

6.3錯(cuò)誤中斷與狀態(tài)監(jiān)控

通過CAN_IER寄存器可配置多種錯(cuò)誤中斷：

錯(cuò)誤警告中斷（EWGIE=1）：TEC或REC ≥ 96時(shí)觸發(fā)，提示總線可能出現(xiàn)異常。

錯(cuò)誤被動(dòng)中斷（EPVIE=1）：進(jìn)入錯(cuò)誤被動(dòng)狀態(tài)時(shí)觸發(fā)，需關(guān)注總線穩(wěn)定性。

離線中斷（BOFIE=1）：進(jìn)入離線狀態(tài)時(shí)觸發(fā)，需啟動(dòng)恢復(fù)流程。

上次錯(cuò)誤碼中斷（LECIE=1）：每次錯(cuò)誤時(shí)更新錯(cuò)誤碼并觸發(fā)中斷，便于快速定位問題。

7應(yīng)用場景

7.1工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)

多設(shè)備協(xié)同控制：如PLC與傳感器、執(zhí)行器間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，通過CANopen協(xié)議實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。

抗干擾設(shè)計(jì)：采用隔離收發(fā)器（如CTM1051）和屏蔽雙絞線，總線兩端接120Ω終端電阻，降低電磁干擾影響。

7.2汽車電子系統(tǒng)

車載網(wǎng)絡(luò)：連接發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU）、ABS、儀表盤等，遵循J1939或CANopen協(xié)議。

低功耗需求：利用睡眠模式和喚醒功能，減少待機(jī)功耗，滿足汽車電源管理要求。

8注意事項(xiàng)

8.1硬件連接與終端配置

總線兩端必須接入120Ω終端電阻，中間節(jié)點(diǎn)無需額外電阻，避免阻抗不匹配導(dǎo)致信號反射。

工業(yè)場景建議使用隔離收發(fā)器（如CTM1051）和屏蔽雙絞線，屏蔽層單點(diǎn)接地以降低電磁干擾。

8.2波特率一致性配置

所有節(jié)點(diǎn)的波特率參數(shù)（CAN_BRP、BS1、BS2、SJW）必須完全一致，建議通過寄存器硬編碼避免計(jì)算誤差。

長距離通信（>100m）需降低波特率至50kbps以下，并將采樣點(diǎn)后移至80%位時(shí)間處（增大BS1參數(shù)）。

8.3過濾器與FIFO管理

未使用的過濾器組需設(shè)置為非激活狀態(tài)（CAN_FA1R對應(yīng)位清0），避免無效報(bào)文占用資源。

接收FIFO需定期查詢或啟用中斷（如FMPIE），防止因軟件處理延遲導(dǎo)致報(bào)文溢出。

8.4錯(cuò)誤處理與恢復(fù)機(jī)制

監(jiān)控發(fā)送/接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器（TEC/REC），超過96時(shí)觸發(fā)預(yù)警，超過127時(shí)切換至降級模式。

離線恢復(fù)時(shí)，若使用手動(dòng)模式（ABOM=0），需確保退出初始化模式后等待總線同步完成（CAN_MSR.INAK=0）。

8.5低功耗模式操作規(guī)范

進(jìn)入睡眠模式前需確認(rèn)所有發(fā)送郵箱為空（CAN_TSR.TME=1），喚醒時(shí)優(yōu)先使用硬件總線活動(dòng)檢測（AWUM=1）以降低功耗。

9程序設(shè)計(jì)

9.1CAN_LoopBack例程

CAN_LoopBack例程實(shí)現(xiàn)了CAN總線回環(huán)測試程序，通過串口接收指令控制CAN數(shù)據(jù)發(fā)送，并自動(dòng)接收回環(huán)數(shù)據(jù)進(jìn)行打印輸出，用于驗(yàn)證CAN控制器功能。以下是實(shí)現(xiàn)過程和結(jié)果驗(yàn)證：

9.1.1CAN初始化

CAN_Mode_Init()函數(shù)是W55MH32的CAN總線初始化函數(shù)，內(nèi)容如下：

uint8_t CAN_Mode_Init(uint8_t tsjw,uint8_t tbs2,uint8_t tbs1,uint16_t brp,uint8_t mode) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure; CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure; #if CAN_RX0_INT_ENABLE NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; #endif RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap1_CAN1, ENABLE); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;//reuse push pull GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //initialize io GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IPU;//pull up input GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //initialize io //CAN unit settings CAN_InitStructure.CAN_TTCM= DISABLE;//non time triggered communication mode CAN_InitStructure.CAN_ABOM= DISABLE;//software automatic offline management CAN_InitStructure.CAN_AWUM= DISABLE;//Sleep mode Wake up via software (clear the SLEEP bit of CAN- > MCR) CAN_InitStructure.CAN_NART= ENABLE; //prohibit automatic transmission of messages CAN_InitStructure.CAN_RFLM= DISABLE;//message not locked new overwrite old CAN_InitStructure.CAN_TXFP= DISABLE;//priority is determined by the message identifier CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode; //Mode settings: mode: 0, normal mode; 1, loop mode; //set baud rate CAN_InitStructure.CAN_SJW = tsjw; //Resynchronize jump width (Tsjw) to tsjw + 1 time unit CAN_SJW_2tq CAN_SJW_3tq CAN_SJW_4tq CAN_InitStructure.CAN_BS1 = tbs1; //Tbs1=tbs1+1 unit of timeCAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_ CAN_InitStructure.CAN_BS2 = tbs2; //Tbs2=tbs2+1 unit of timeCAN_BS2_1tq ~ CAN_ CAN_InitStructure.CAN_Prescaler= brp; //The frequency division factor (Fdiv) is brp + 1 CAN_Init(CAN1,&CAN_InitStructure); //Initialize CAN1 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber =0; //filter0 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;//shielding mode CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;//32 bit width CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh =0x0000; //32 bit id CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow =0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh =0x0000; //32 bit mask CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow =0x0000; CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = CAN_Filter_FIFO0; //filter 0 is associated with fifo0 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE; //activate filter 0 CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); //filter initialization #if CAN_RX0_INT_ENABLE CAN_ITConfig(CAN1, CAN_IT_FMP0, ENABLE);//FIFO0 message registration interruption allowed. NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USB_LP_CAN1_RX0_IRQn; NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority =1;// the primary priority is 1 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority =0;// the secondary priority is 0 NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE; NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); #endif return0; }

該函數(shù)通過配置GPIOB引腳（PB8接收上拉、PB9發(fā)送復(fù)用）和CAN1控制器，設(shè)置工作模式（含回環(huán)測試）、位時(shí)序參數(shù)（同步段、位段1/2、分頻系數(shù)）以確定波特率，使用32位ID屏蔽過濾器接收所有消息，并可選擇性開啟FIFO0中斷（需定義CAN_RX0_INT_ENABLE），最終完成CAN總線的初始化配置，為通信做準(zhǔn)備。

9.1.2CAN數(shù)據(jù)發(fā)送

Can_Send_Msg()為CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)：

uint8_tCan_Send_Msg(uint8_t*msg,uint8_t len) { uint8_t mbox; uint16_t i=0; CanTxMsgTxMessage; TxMessage.StdId=0x12; // standard identifier TxMessage.ExtId=0x12; // set extension identifier TxMessage.IDE = CAN_Id_Standard;// standard frame TxMessage.RTR = CAN_RTR_Data; // data frame TxMessage.DLC = len; // the length of the data to be sent for(i=0; i< len; i++) TxMessage.Data[i]?= msg[i]; mbox?= CAN_Transmit(CAN1,?&TxMessage); i? =?0; while?((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)?== CAN_TxStatus_Failed)?&&?(i?=0XFFF)return1; return0; }

此程序首先配置CAN幀參數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)ID為0x12、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)長度由參數(shù)指定），將待發(fā)送數(shù)據(jù)填充至發(fā)送緩沖區(qū)，然后調(diào)用發(fā)送函數(shù)并通過郵箱狀態(tài)輪詢機(jī)制（最多等待0XFFF次）確認(rèn)發(fā)送結(jié)果，最終返回成功（0）或失敗（1）。

9.1.3CAN數(shù)據(jù)接收

Can_Receive_Msg()為CAN總線數(shù)據(jù)接收函數(shù)：

uint8_tCan_Receive_Msg(u8*buf) { uint32_t i; CanRxMsgRxMessage; if(CAN_MessagePending(CAN1, CAN_FIFO0)==0)return0;//no data received exit directly CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0,&RxMessage); //read data for(i=0; i

通過檢查CAN1的FIFO0接收緩沖區(qū)狀態(tài)，若有數(shù)據(jù)則讀取CAN幀信息（含ID、數(shù)據(jù)等），將有效數(shù)據(jù)（最多8字節(jié)）復(fù)制到用戶緩沖區(qū)，并返回實(shí)際數(shù)據(jù)長度（DLC），若無數(shù)據(jù)則直接返回0，實(shí)現(xiàn)了簡潔的非阻塞式CAN數(shù)據(jù)接收功能。

9.1.4串口接收

GetCmd()為USART1串口單字符接收函數(shù)：

uint8_tGetCmd(void) { uint8_t tmp=0; if(USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_RXNE)) { tmp= USART_ReceiveData(USART1); } return tmp; }

通過檢查接收緩沖區(qū)非空標(biāo)志位（RXNE）判斷是否有數(shù)據(jù)可讀，若有則讀取并返回接收到的字符（8位），若無則返回0。

9.1.5主程序

main()函數(shù)為CAN總線回環(huán)測試主程序：

int main(void) { uint8_t res, i, key; uint8_t canbuf[8]; RCC_ClocksTypeDef clocks; delay_init(); UART_Configuration(115200); RCC_GetClocksFreq(&clocks); printf("n"); printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhzn", (float)clocks.SYSCLK_Frequency /1000000,(float)clocks.HCLK_Frequency/1000000, (float)clocks.PCLK1_Frequency /1000000,(float)clocks.PCLK2_Frequency/1000000,(float)clocks.ADCCLK_Frequency/1000000); printf("CAN LoopBack Test.n"); CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq, CAN_BS2_8tq, CAN_BS1_9tq,4, CAN_Mode_LoopBack);//CAN initialize loopback mode,baud rate 500Kbps while(1) { if(GetCmd()=='s') { for(i=0; i< DATA_LEN; i++) { canbuf[i]?=?0x5A?+ i; } res?=?Can_Send_Msg(canbuf,?8);?//send 8 bytes if?(res?==?0) printf("Can Loop Back Send Data Successn"); else printf("Can Loop Back Send Data Failn"); } key?=?Can_Receive_Msg(canbuf); if?(key) { printf("Can Loop Back Recv Data Successn"); for?(i?=?0; i?< key; i++) { printf("canbuf[%d] = 0x%xn", i, canbuf[i]); } } } }

通過初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、UART1和CAN控制器（配置為回環(huán)模式，波特率500Kbps），在主循環(huán)中監(jiān)聽串口輸入，當(dāng)接收到“s”字符時(shí)發(fā)送8字節(jié)測試數(shù)據(jù)（0x5A~0x61），并持續(xù)檢查CAN接收緩沖區(qū)，若收到數(shù)據(jù)則打印內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)自收自發(fā)的通信驗(yàn)證。

9.1.6下載驗(yàn)證

程序下載運(yùn)行后，首先打印了系統(tǒng)各時(shí)鐘的頻率和示例名稱，我們手動(dòng)通過串口發(fā)送“s”之后，W55MH32便會通過CAN接口發(fā)送數(shù)據(jù)并接收來實(shí)現(xiàn)回環(huán)測試。發(fā)送和接收成功后都會打印出對應(yīng)的提示信息，接收成功后同時(shí)也會將接收緩沖區(qū)的內(nèi)容打印出來：

9.2CAN_Normal例程

CAN_Normal是CAN總線正常模式通信測試程序，與回環(huán)測試不同，它需通過物理總線與外部CAN節(jié)點(diǎn)通信。該例程除了CAN初始化的CAN模式參數(shù)變成的CAN_Mode_Normal之外，CAN初始化函數(shù)內(nèi)容、發(fā)送、接收函數(shù)、主程序等與CAN_LoopBack例程保持一致。改動(dòng)如下：

CAN_Mode_Init(CAN_SJW_1tq, CAN_BS2_8tq, CAN_BS1_9tq,4, CAN_Mode_Normal);//baud rate 500Kbps

9.2.1下載驗(yàn)證

程序下載運(yùn)行后，首先打印了系統(tǒng)各時(shí)鐘的頻率和示例名稱，通過串口發(fā)送“s”后，W55MH32便會通過CAN接口發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送成功后串口打印“Can Normal Send Data Success”的信息：

10總結(jié)

本文聚焦W55MH32的bxCAN模塊，詳解CAN通信核心內(nèi)容。先介紹CAN協(xié)議特性與幀結(jié)構(gòu)，再解析bxCAN的發(fā)送郵箱、接收FIFO及工作模式，接著闡述收發(fā)機(jī)制、過濾規(guī)則、錯(cuò)誤管理和波特率配置，最后從硬件連接、參數(shù)匹配、過濾配置等方面給出示例程序以及講解，幫助大家理解CAN的使用。

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審核編輯 黃宇