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STM32之CAN

1 前言         在CAN协议里,报文的标识符不代表节点的地址,而是跟报文的内容相关的。因此,发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时,根据标识符(CAN ID)的值决定软件是否需要该报文;如果需要,就拷贝到SRAM里;如果不需要,报文就被丢弃且无需软件的干预。
         为满足这一需求,bxCAN为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组(13~0),以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销,否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。每个过滤器组x由2个32位寄存器,CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。

        为了让大家了解STM32的bxCAN的接收过滤机制,首先大家需要了解几个概念。
2 几个重要的概念2.1 过滤器组        STM32总共提供14个过滤器组来处理CAN接收过滤问题,每个过滤器组包含两个32位寄存器CAN_FxR0和CAN_FxR1组成,在设置为屏蔽位模式下,其中一个作为标识符寄存器,另一个作为屏蔽码寄存器。过滤器组中的每个过滤器,编号(叫做过滤器号)从0开始,到某个最大数值(这时最大值并非13,而是取决于14个过滤器组的模式和位宽的设置,当全部配置为位宽为16,且为标识符列表模式时,最大编号为14*4-1=55)。

2.2 过滤器的过滤模式        STM32提供两种过滤模式供用户设置:屏蔽位模式和标识符列表模式。
2.2.1 屏蔽位模式为了过滤出一组标识符,应该设置过滤器组工作在屏蔽位模式。
        在屏蔽位模式下,标识符寄存器和屏蔽寄存器一起,指定报文标识符的任何一位,应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
2.2.2 标识符列表模式为了过滤出一个标识符,应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。
        在标识符列表模式下,屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此,不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式,而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。
2.3 过滤器的位宽        每个过滤器组的位宽都可以独立配置,以满足应用程序的不同需求。根据位宽的不同,每个过滤器组可提供:
        ●1个32位过滤器,包括:STDID[10:0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位
        ●2个16位过滤器,包括:STDID[10:0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位

2.3 过滤器组的过滤模式和位宽设置        过滤器组可以通过相应的CAN_FMR寄存器(CAN过滤器主控寄存器)配置。但是不是什么时候都可以直接配置,在配置一个过滤器组前,必须通过清除CAN_FAR寄存器(CAN过滤器激活寄存器)的FACT位,把它设置为禁用状态。然后才能设置或设置过滤器组的配置。

  • 通过设置CAN_FS1R(CAN过滤器位宽寄存器)的相应FSCx位,可以配置一个过滤器组的位宽。
  • 通过CAN_FM1R(CAN过滤器模式寄存器)的FBMx位,可以配置对应的屏蔽/标识符寄存器的标识符列表模式或屏蔽位模式。(见后续3.2节)
应用程序不用的过滤器组,应该保持在禁用状态。
关于过滤器配置,可参见下图:

                                                                                                            图1

2.4 过滤器匹配序号                一旦收到的报文被存入FIFO,就可被应用程序访问。通常情况下,报文中的数据被拷贝到SRAM中;为了把数据拷贝到合适的位置,应用程序需要根据报文的标识符来辨别不同的数据。bxCAN提供了过滤器匹配序号,以简化这一辨别过程。
               根据过滤器优先级规则,过滤器匹配序号和报文一起,被存入邮箱中。因此每个收到的报文,都有与它相关联的过滤器匹配序号。
              过滤器匹配序号可以通过下面两种方式来使用:
             ● 把过滤器匹配序号跟一系列所期望的值进行比较
             ● 把过滤器匹配序号当作一个索引来访问目标地址
            对于标识符列表模式下的过滤器(非屏蔽方式的过滤器),软件不需要直接跟标识符进行比较。
            对于屏蔽位模式下的过滤器,软件只须对需要的那些屏蔽位(必须匹配的位)进行比较即可。
在给过滤器编号时,并不考虑过滤器组是否为激活状态。另外,每个FIFO各自对其关联的过滤器进行编号,如下图:

                                                                                     图2
2.5 过滤器优先级规则根据过滤器的不同配置,有可能一个报文标识符能通过多个过滤器的过滤;在这种情况下,存放在接收邮箱中的过滤器匹配序号,根据下列优先级规则来确定:
● 位宽为32位的过滤器,优先级高于位宽为16位的过滤器
● 对于位宽相同的过滤器,标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式
● 位宽和模式都相同的过滤器,优先级由过滤器号决定,过滤器号小的优先级高
如下图:

                                                                                图3
               如上图,在接收一个报文时,其标识符首先与配置在标识符列表模式下的过滤器相比较;如果匹配上,报文就被存放到相关联的FIFO中,并且所匹配的过滤器的序号(这时为4)被存入过滤器匹配序号中。如同例子中所显示,报文标识符跟#4标识符匹配,因此报文内容和FMI4被存入FIFO。
              如果没有匹配,报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较。
              如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配,那么硬件就丢弃该报文,且不会对软件有任何打扰。
继承事业,薪火相传
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