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[嵌入式]如何计算并设置CAN外设的波特率(基于STM32H7和HAL库)

MCU是野火的STM32H743挑战者,例程基于野火的《CAN双机通信》,部分STM32CubeMX图是为了方便理解,例程内并没有CubeMX工程文件。

位时序分解

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STM32 的 CAN 外设位时序中只包含 3 段,分别是同步段 SYNC_SEG、位段 BS1 及位段 BS2,采样点位于 BS1 及 BS2 段的交界处。其中 SYNC_SEG 段固定长度为 1Tq,而 BS1 及 BS2 段可以在位时序寄存器 CAN_BTR 设置它们的时间长度,它们可以在重新同步期间增长或缩短,该长度SJW 也可在位时序寄存器中配置。

Tq叫时间片,与 CAN 外设的所挂载的时钟总线及分频器配置有关,CAN1 和 CAN2外设都是挂载在 APB1 总线上。所以理论上,我们需要知道APB1总线的时钟源是多少HZ。

代码解析

通过main文件配置时钟函数结合CubeMX时钟树,可以看到APB1的时钟频率是100MHZ。
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从例程文件的bsp_can.c文件中,存在一个CAN_Mode_Config函数,内容主要是CAN参数的初始化。但从bps_can.c文件中的CAN模式初始化函数得知,CAN时钟输入为40MHZ,那到底哪里出问题了?
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原来在该文件里,上面有个GPIO配置函数,里面有3个语句将CAN的时钟源改为了PLL1Q,而不是APB1。
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查找HAL_RCCEx_PeriphCLKConfig()这个HAL库函数,发现FDCAN的时钟源有3钟选择,PLL、PLL2、HSE。而当选择PLL时,用的是RCC_PLL1_DIVQ的时钟。
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下面继续找找PLL1_DIVQ时钟是哪里设置的?从CubeMX里面看,对应的其实就是图中红框部分。
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在时钟树右下角也能看出FDCAN时钟源来自于PLL1Q的时钟。
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在main.c的时钟配置函数中,把PLLQ设置为了20,所以/20之后,时钟频率等于40MHZ。这就是为什么CAN的时钟来源是40MHZ的来源。
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知道CAN时钟来源之后,还需要经过预分频。这个值通过NominalPrescaler设置,代码如下。因为是1,所以最终还是40MHZ。
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下面代码是设置BS1和BS2所占的时间片长度。
在这里插入图片描述
0x1F十六进制转换为十进制就是31,31(BS1)+8(BS2)+1(SYNC_SEG)=40Tq,一个数据位等于40个时间片。

波特率计算

一个数据位等于固定同步端1Tq、Seg1段31Tq、Seg2段Tq的总和,也就是1Tq+31Tq+8Tq=40Tq。

周期等于频率的倒数,即Tq=1/40M。

一个数据位时间等于40Tq,即40*1/40M=1us。

波特率等于数据位时间的倒数,即1/1us =1Mbps。最终算出波特率等于1Mbps。

如果需要调整波特率,可以通过调整预分频改变。

参考文件

《STM32 HAL库开发实战指南》

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加:2021-07-13 17:37:47  更:2021-07-13 17:38:34 
 
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