CAN通信數(shù)據(jù)怎么打包

本篇內(nèi)容主要講解“CAN通信數(shù)據(jù)怎么打包”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“CAN通信數(shù)據(jù)怎么打包”吧!

CAN通信基本介紹

在當(dāng)前的汽車產(chǎn)業(yè)中，出于對(duì)安全性、舒適性、方便性、低公害、低成本的要求，各種各樣的電子控制系統(tǒng)被開發(fā)了出來。由于這些系統(tǒng)之間通信所用的數(shù)據(jù)類型及對(duì)可靠性的要求不盡相同，由多條總線構(gòu)成的情況很多，線束的數(shù)量也隨之增加。為適應(yīng)“減少線束的數(shù)量”、“通過多個(gè) LAN，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的高速通信”的需要， 1986 年德國電氣商博世公司開發(fā)出面向汽車的 CAN 通信協(xié)議。此后， CAN 通過 ISO11898 及 ISO11519 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)在在歐洲已是汽車網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。
現(xiàn)在， CAN 的高性能和可靠性已被認(rèn)同，并被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、船舶、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)設(shè)備等方面。

所以由此可見CAN通信是一種應(yīng)用場景很廣且可靠的通信方式。

CAN通信協(xié)議有如下幾個(gè)特性：

1：多主控制?？偩€空閑時(shí)，所有單元都可發(fā)送消息，而兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，根據(jù)標(biāo)識(shí)符（ID，非地址）決定優(yōu)先級(jí)。兩個(gè)以上的單元同時(shí)開始發(fā)送消息時(shí)，對(duì)各消息ID 的每個(gè)位進(jìn)行逐個(gè)仲裁比較。仲裁獲勝（優(yōu)先級(jí)最高）的單元可繼續(xù)發(fā)送消息，仲裁失利的單元?jiǎng)t立刻停止發(fā)送而進(jìn)行接收工作。

2：系統(tǒng)柔軟性。連接總線的單元，沒有類似“地址”的信息，因此，在總線上添加單元時(shí)，已連接的其他單元的軟硬件和應(yīng)用層都不需要做改變。

3：速度快，距離遠(yuǎn)。最高1Mbps（距離<40M），最遠(yuǎn)可達(dá)10KM（速率<5Kbps）。

4：具有錯(cuò)誤檢測(cè)、錯(cuò)誤通知和錯(cuò)誤恢復(fù)功能。所有單元都可以檢測(cè)錯(cuò)誤（錯(cuò)誤檢測(cè)功能），檢測(cè)出錯(cuò)誤的單元會(huì)立即同時(shí)通知其他所有單元（錯(cuò)誤通知功能），正在發(fā)送消息的單元一旦檢測(cè)出錯(cuò)誤，會(huì)強(qiáng)制結(jié)束當(dāng)前的發(fā)送。強(qiáng)制結(jié)束發(fā)送的單元會(huì)不斷反復(fù)地重新發(fā)送此消息直到成功發(fā)送為止（錯(cuò)誤恢復(fù)功能）。

我們可以提幾個(gè)問題：

問題一：CAN通信的數(shù)據(jù)是如何打包的？

我們知道，不論是對(duì)設(shè)備發(fā)送指令還是傳輸數(shù)據(jù)，都需要按照一定的協(xié)議來將數(shù)據(jù)進(jìn)行打包發(fā)送。

can通信對(duì)數(shù)據(jù)也是按照一定協(xié)議進(jìn)行打包的，打包好的數(shù)據(jù)包稱作"幀"。按照打包的不同格式，數(shù)據(jù)幀可以分為五種：

而各個(gè)數(shù)據(jù)幀的打包格式是需要重點(diǎn)了解的，希望大家好好研究《can入門教程》，上面五個(gè)幀中，比較常用且重要的就是數(shù)據(jù)幀和遙控幀了，

看名字我們便知道，數(shù)據(jù)幀用于向某一設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)；遙控幀則是某一設(shè)備向另一設(shè)備發(fā)送遙控幀后，另一設(shè)備會(huì)返回該設(shè)備所想要的值。而數(shù)據(jù)幀與遙控幀除了一些打包時(shí)的細(xì)節(jié)之處，最大的區(qū)別便在于數(shù)據(jù)幀有數(shù)據(jù)段，而遙控幀沒有(特殊的數(shù)據(jù)幀也可以沒有數(shù)據(jù)段，即數(shù)據(jù)段為空)。

STM32如何打包數(shù)據(jù)幀呢？正點(diǎn)原子的庫函數(shù)里為我們定義了一個(gè)結(jié)構(gòu)體：

該結(jié)構(gòu)體為CAN通信發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，我們只需要用此結(jié)構(gòu)體定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量，并初始化結(jié)構(gòu)體的各個(gè)成員，然后就可以通過一個(gè)32的一個(gè)庫函數(shù)CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);進(jìn)行發(fā)送了。

對(duì)于上面結(jié)構(gòu)體的各個(gè)成員的意義，我們便不多解釋了，只要看過一遍CAN通信相關(guān)協(xié)議介紹的，都可以大致明白。

具體如何發(fā)送的呢？在原子哥的例程里給了我們這樣一個(gè)用戶自定義函數(shù)：

1處：該函數(shù)定義了一個(gè)變量，其實(shí)是用來存儲(chǔ)發(fā)送數(shù)據(jù)的郵箱號(hào)的，在STM32的配置中，一個(gè)CAN接口配備了三個(gè)郵箱，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，4處的發(fā)送庫函數(shù)會(huì)自動(dòng)選擇一個(gè)空的郵箱進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)并返回該郵箱的郵箱號(hào)，而變量mbox就是用來存放發(fā)送數(shù)據(jù)的郵箱號(hào)的，方便5處進(jìn)行標(biāo)志位的判斷。

2處：定義了一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)體變量。

3處：對(duì)該數(shù)據(jù)包的內(nèi)容進(jìn)行了初始化，其內(nèi)容可以由我們自行設(shè)置。

4處：調(diào)用庫函數(shù)將該數(shù)據(jù)幀(或者遙控幀)發(fā)送出去。

5處：進(jìn)行標(biāo)志位的判斷，等待發(fā)送結(jié)束。

而在實(shí)際應(yīng)用中，我們CAN總線上會(huì)掛載很多設(shè)備，我們可以定義很多個(gè)類似上圖函數(shù)一樣的自定義函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)我們對(duì)不同設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送。當(dāng)然也可以寫一個(gè)通用的發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)，而把結(jié)構(gòu)體的定義，初始化部分提出來單獨(dú)定義?？傊梢愿鶕?jù)需要靈活變通了。

問題二：CAN通信如何初始化配置？

CAN通信的初始化分為四個(gè)部分：

步驟一：初始化GPIO

這步就不多說了，通過查找CAN接口對(duì)應(yīng)的引腳然后進(jìn)行初始化，都是常規(guī)操作。

步驟二：配置CAN中斷

CAN的中斷由發(fā)送中斷，接收FIFO中斷和錯(cuò)誤中斷構(gòu)成。發(fā)送中斷由三個(gè)發(fā)送郵箱任意一個(gè)為空的事件構(gòu)成。接收FIFO中斷分為FIFO0和FIFO1的中斷，接收FIFO收到心得報(bào)文或報(bào)文溢出的事件可以引起中斷。原子哥的例程使用的是RX0中斷通道即FIFO0中斷通道，當(dāng)FIFO0收到新報(bào)文時(shí)，引起中斷。我們就在相應(yīng)的中斷函數(shù)中讀取這個(gè)新報(bào)文。中斷函數(shù)如下：

原子哥的這個(gè)程序僅將接收到的函數(shù)存入到一個(gè)結(jié)構(gòu)體變量中，并將該結(jié)構(gòu)體變量中的數(shù)據(jù)部分進(jìn)行打印。但實(shí)際應(yīng)用中，我們可以對(duì)ID號(hào)或者數(shù)據(jù)部分進(jìn)行判斷，進(jìn)而執(zhí)行相應(yīng)的操作，如下圖程序：

步驟三：配置CAN模式

關(guān)于CAN模式配置，這里就不多說了，下圖來自《STM32庫函數(shù)開發(fā)指南》，實(shí)際應(yīng)用中，其實(shí)復(fù)制粘貼原子哥例程中的那一段配置源碼大部分時(shí)候就可以了。

步驟四：CAN過濾器的配置

根據(jù)前文，我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，總需要將ID號(hào)打包進(jìn)去。在CAN通信協(xié)議中，ID號(hào)的作用有以下幾點(diǎn)：

• 作為數(shù)據(jù)發(fā)送的優(yōu)先級(jí)判斷，優(yōu)先級(jí)高的先發(fā)送

• 作為接收?qǐng)?bào)文的篩選，也就是此處的CAN過濾器的配置

• 用作標(biāo)識(shí)符的識(shí)別，如果系統(tǒng)中的所有ID號(hào)設(shè)置都不一樣的話，我們便可以將ID號(hào)當(dāng)作一種標(biāo)識(shí)符進(jìn)行識(shí)別判斷

• 變相的識(shí)別"設(shè)備地址"，該作用在下個(gè)問題中解釋。
  

STM32的ID過濾方式有兩種。一種為標(biāo)識(shí)符列表模式。一種為標(biāo)識(shí)符屏蔽模式。

配置結(jié)構(gòu)體：

問題三：CAN通信如何確定接收數(shù)據(jù)對(duì)象的地址？

在485通信中，我們需要自己軟件定義一個(gè)虛擬地址；SPI通信中我們靠片選信號(hào)線來選中從設(shè)備；I2C通信中我們從機(jī)有固定的硬件地址。那CAN通信如何實(shí)現(xiàn)地址的確定呢？

其實(shí)CAN通信不存在設(shè)備地址這個(gè)概念，它通過我們上個(gè)問題中數(shù)據(jù)幀初始化的ID號(hào)進(jìn)行辨別。在總線上每個(gè)設(shè)備都會(huì)有一個(gè)ID過濾器(上個(gè)問題步驟四)，每當(dāng)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，該數(shù)據(jù)幀經(jīng)過每個(gè)設(shè)備的ID過濾器過濾后，只能傳入某幾個(gè)或一個(gè)設(shè)備內(nèi)，然后該設(shè)備將會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)幀的內(nèi)容進(jìn)行一定的反應(yīng)。從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)傳輸。

問題四：CAN通信如何解決的時(shí)序問題？

在我們之前學(xué)過的通信中都會(huì)有一個(gè)時(shí)鐘線來同步信息的發(fā)送，但CAN只有兩個(gè)差分信號(hào)線。那它如何解決時(shí)序問題呢？
CAN通信采用的是一種位時(shí)序的分解的方法，這對(duì)我們使用CAN通信并沒有太大的影響，所以大家可以去研讀《can入門教程》，這里便一筆帶過了。

CAN通信硬件連接

從CAN的通信網(wǎng)絡(luò)圖可以看到，它的通信節(jié)點(diǎn)是由一個(gè)CAN控制器，一個(gè)CAN收發(fā)器組成，STM32的CAN接口即為CAN控制器，為構(gòu)成完整的節(jié)點(diǎn)，還要給它外接一個(gè)CAN收發(fā)器。

在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，CAN控制器把要發(fā)送的二進(jìn)制編碼通過CAN_TX線發(fā)送到CAN收發(fā)器，然后由收發(fā)器把這個(gè)普通的邏輯電平信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào)，通過差分線CAN_High和CAN_Low線輸出到CAN總線網(wǎng)絡(luò)。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，與這個(gè)過程相反。

到此，相信大家對(duì)“CAN通信數(shù)據(jù)怎么打包”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！