一文弄通STM32F103基于simulink自动代码生成CAN/USART/GPIO/TIM（stm32cubemx+stm32target+matlab2018b）
写在前面
之前用过stm32发送can数据，用stm32与simulink联合开发只搞了一个tim中断和led闪灯，也没有记录，弄完就忘了，最近又有时间来做下代码生成，不需要手写一行代码实现控制逻辑。本文用来记录下过程及遇到的一些问题。方便以后自己查看的同时，希望对后面遇到相关问题的同学有所帮助~~~
本文用到的matlab版本为2018b，stm32cubemx版本为5.3.0，stm32mat_target版本为5.6.0，编译器版本为KEIL5，后面的开发都基于上述四个版本的软件，如果版本不匹配可能会遇到各种问题（如生成的代码中不包含主逻辑函数的调用等），软件的下载在官网即可，网上也有很多下载链接，本文不再给出。安装cube还需要安装java，网上有详细教程。
本文用到的开发版为STM32F103RCT开发板，两个LED输出（PD2,PA8）,USART1串口，CAN0发送与接收（PB8,PB9）。由于开发板没有带TJA1050can收发芯片，所以还需要一个TJA1050模块（我之前的一篇文章有讲过，关于stm32can发送的）
STM32F103RCT+TJA1050+USBCAN盒做can通讯
程序下载使用STLINK，同时也方便调试。（正常量产一般选择CAN bootloader来更新程序，这个我已经实现了，后面有机会再发文章）
调试串口需要一个USB转TTL的设备。如果是无线通讯，需要两个无线透传的模块。本次用的就是两个无线透传的模块。
本文用到的模块包括：
GPIO输出（用来点亮LED灯）
TIM定时中断（定周期触发）
USART（串口发送数据）
CAN（发送，接收，过滤）
1、stm32cubemx的配置
1.1选择芯片型号
打开stm32cubemx，新建工程，搜索STM32F103RC，选择STM32F103RCTx（这个根据自己手里的芯片选择，我的是F103的，所以选这个）
1.2配置时钟
选择外部时钟High Speed Clock(HSE)，在RCC中配置为Crystal
1.3 配置时钟树
本次使用的开发版晶振为8M，经过PLL超频后系统时钟为72M
CAN使用的时钟是APB1，我们配置为36M，后面会用到
1.4 配置下载模式
本次使用STLINK调试下载程序，选择SW模式。
1.5 TIM中断配置
这个根据应用程序来，本次使用了两个TIM中断，使用TIM1和TIM6。这里配置了后面还可以再增加或减少。
TIM1配置为输出比较模式，设置上升沿触发
激活TIM6
1.6 通讯配置
CAN配置
使能CAN，引脚选择PB8.PB9(这个看自己板子，有的可能是PA11,PA12)，预分频系数Prescaler选择9，TQ1选5个tq，TQ2选2个tq，得到波特率为500K（1/2000us）
计算公式如下：
36000000（APB1的时钟）/（9（分频系数）+5（TQ1）+2(TQ2)+1(同步段时间1tq)）=500k
对于重同步来说，同步跳转宽度（SJW，reSynchronization Jump Width）设置的太小则重新同步的调整速度慢，若太大，则影响传输速率。若想了解更多can同步知识，请自行查阅。
Time Triggered Communication 选择disable
选择非时间触发通讯模式
Automatic Bus-Off Management 选择disable（可以enable）
表示Bus Off后无法自恢复
Automatic Wake-Up Mode 选择disable（可以enable）
表示不开启自动唤醒
No-Automatic Retransmission 选择disable（可以enable）
表示允许报文自动重传
Receive Fifo Locked Mode 接收FIFO锁定模式，选择disable，表示报文不锁定,新的覆盖旧的
Transmit Fifo Priority 发送FIFO优先级
选择disable，表示优先级由报文标识符决定
Operating Mode ,选择正常模式（如果调试配置参数，可以选择环回模式）
Normal CAN硬件工作在正常模式
silent CAN硬件工作在静默模式
LoopBack 环回模式
Silent_LoopBack 静默环回模式
本文的can通讯暂未使用到中断模式。后面有时间再测试。
USART配置
使能USART1，选择Asynchronous（异步），波特率选择115200。
1.7 GPIO配置
配置PD2和PA8为GPIO输出，在右边的引脚图上左键可以配置。
GPIO Output level:默认输出电平为低电平。
根据开发板原理图可知，输出低电平时灯亮
1.8 工程配置
设置工程名，工程路径，选择编译器为MDK-ARM V5
以上，配置STM32cubemx的工作就完成了，Ctrl+s保存工程。（和后面建的simulink模型放在一个文件夹下）不需要在cube中生成代码，生成代码在simulink中，由simulink调用cube。
2、搭建simulink模型
新建一个simulink模型，保存在和cube工程相同的文件夹下。
2.1目标文件系统的配置
点击模型左上方的小齿轮，进入模型配置界面
选择离散型，定步长时间为0.001s，这个时间为模型运行一次的时间，最好设置为0.001，实测设置为0.01会报错。
Code Generation中目标系统文件选择stm32.tlc。关于目标系统tlc文件，可以参考我的另外几个博客。
从零开始simulink自定义代码生成----自定义目标系统配置（1）
选择完后下面会多出来一个选项，勾选
点Updata install path,会自动找到安装cube的目录
配置好上述设置后，点ok保存设置，至此目标系统配置完成。
2.2搭建芯片配置
打开simulink模块库，选择stm32下的mcu config模块，拖到模型中
双击打开mcu config，选择之前配置好的cube工程
导入芯片配置后，之前在cube里配置的模块就可以在simulink中使用了，如果没有配置的模块将会是灰色，无法选择
2.3应用层模块的搭建
2.3.1使用TIM1和GPIO实现1s闪灯
从simulink模块库中，托一个TIM模块到模型中，双击点开TIM模块进行配置。
APB为之前时钟树设置的频率，无法在该模块中修改。
选择Timer通道为TIM1
分频系数选7199，（7199+1=7200），将TIM1时钟降为10000HZ（这里默认是999，这样的话，如果周期变成1s,计数ARR就会溢出）
选择输出频率为1HZ（对应周期为1s）,ARR值自动变为10000（表示的是计数到10000后触发中断）
选择UP中断
注意： ARR值最大为65535，超过后会导致溢出，定时中断出现错误。该模块并没有考虑值大于65535的情况，如果是大于65535的数仍然是可以生成代码的。
同时输出的频率必须为整数，不能为小数。小数也可以生成代码，但生成的代码是错误的，这个STM32硬件驱动库没有考虑。
上面两点都是本人实测出来的，TIM1配置图如下：
配置好后，点ok，模块右侧会出现一个输出，该输出为function call，我们选择一个function子系统来执行回调函数
在function子系统中增加两个GPIO write模块，一个配置为PA8.一个配置为PD2
模型中增加了一个delay模块和一个取反模块，实现两个灯的来回亮灭。不是很复杂的逻辑。
2.3.2使用TIM6和CAN send实现500ms发送一条can报文
TIM6的配置和上面的TIM1差不多。只是将频率改为了2HZ（对应0.5s）
function子系统中建立模型如下，模拟一条报文的发送，选择的是simulink自带的can pack模块，第一个信号递增输出，最大值为7（位数为3），其他两个信号为常数输出。该模块输出时必须要有一个变化的值或变量输出，否则会报错，原因未知。如果是要全部输出常值，可以在function外部输入进来
关于发送can报文，本文没有使用中断。
在生成代码调试过程遇到一个非常奇怪的问题，HAL函数在添加报文(addmessage)以后，会卡在CAN_IsTxMessagePending函数中，一直没有解决，屏蔽这个while就好了，网上看其他can发送的函数里，基本没有用过这个IsTxMessagePending函数，暂时在tlc文件中将其屏蔽了，生成代码的时候也会是屏蔽的状态。如果有同学遇到了知道什么原因可以告知我一下。
关于tlc文件的作用，可以参考我的其他博客
从零开始simulink自定义代码生成----自定义硬件驱动库文件（1）
can_send模块对应的tlc文件在STM32-MAT的安装目录下，我的是在C:\MATLAB\STM32-MAT\STM32\blks\mex\tlc_c，找到Can_send.tlc文件，记事本打开，对其进行修改。在while函数前加//，注释掉这个生成的代码。
注释掉这个代码后，生成的代码可以正常发送can数据。
使用usbcan接收数据，这个之前的博客也说过的。
2.3.3使用CAN FIFO,CAN receive和USART实现指定can报文接收及串口转发数据
在模型中添加如下模块
过滤器配置
can接收时，即使不需要过滤，也需要添加一个过滤器（选择mask模式，32位，MASK ID HIGH LOW，ID HIGH LOW都填0，过滤器选择FIFO0，其他默认就好）
关于can 过滤器，有两种模式，一种mask模式（掩码模式），一种list模式（列表模式），有两种位选择，一种32位，一种16位。组合起来有四种模式
对于列表模式，很好理解，32位宽的列表模式，可以精确筛选两个ID（扩展帧和标准帧都可以），对于16位宽的列表模式，可以精确筛选4个标准帧ID，如果将IDE位置1，则可以筛选ID的高11位数据，无法精确筛选扩展帧ID。
对于掩码模式，可以这样理解，有一个屏蔽码和验证码，屏蔽码用来指定需要确定的位，验证码用来指定确定的位的值，两者一起用来过滤部分ID。关于验证码和屏蔽码，网上也有很多教程说明，此处不再说明。
32位的掩码模式，FilterIdHigh与FilterIdLow合在一起表示CAN_FxR1寄存器，用来存放验证码，而FilterMaskIdHigh与FilterMaskIdLow合在一起表示CAN_FxR2寄存器，用来存放屏蔽码
在16位宽的掩码模式下，CAN_FxR1的低16位是作为验证码，对应的16位屏蔽码为CAN_FxR1的高16位，同样的，CAN_FxR2的低16位是作为验证码，对应与CAN_FxR2的高16位为屏蔽码
本次使用的是32位宽的列表模式来指定确定的一个标准帧ID和一个扩展帧ID，其他过滤方式后面有空再测试。
can过滤器FIFO的配置如下：
注意：此处Filter Mask ID High Filter Mask ID Low Filter ID High Filter ID Low四位值填的是十进制数。在生成代码的过程中会转化为16进制。
在32位列表模式下，Filter Mask ID High Filter Mask ID Low的组合和Filter ID High Filter ID Low两者实现的功能是一样的。
定义需要过滤的标准帧ID为0x51,扩展帧ID为0x18ff31f0。定义将标准帧ID的过滤放在Filter Mask ID High 和Filter Mask ID Low中
由上图的32位列表模式排列图可知，标准帧格式占的是高位，要想过滤确定一个标准帧0x51，需要把ID左移5位，然后转化为十进制，填入Filter Mask ID High，计算值为2592，Filter Mask ID Low需要把IDE置为标准帧（值为0），数据帧RTR（值为0），所以计算值为0。
要想过滤一个扩展帧0x18ff31f0，需要把先ID左移3位，再把ID右移16位，和0xffff做与运算，再转换为十进制，得到Filter ID High的值51193 ((ExtId<<3)>>16)&0xffff;
Filter ID Low需要把先ID左移3位，和0xffff做与运算，再将IED为置为扩展帧（值为4这个地方后面会有用），数据帧RTR（值为0），再转换为十进制36740 (ExtId<<3)&0xffff|CAN_ID_EXT
对于STM32F103只有一个can，filter slave start bank没有作用，若是两路can，尽量设置为14。filter bank默认即可。
can接收模型
按官方给的demo，最好在CAN_get_state=ready(1)且read_data=ready（1）后再解析数据
read_data配置输出为can massage信号
if模块配置，两者不为0可以进入Subsystem
接收子系统及USART模型
将收到的can数据通过USART1串口发送出来，设置发送的字节为2，RcvUsartBuf转化在官方的demo中的usart模块中有。将两个不同的can中的数据进行组合，放入buf中
至此模型的搭建，也已经完成了。
注意：在can接收的模型中，又发现一个问题，标准帧可以接收到数据，正常转发，而扩展帧中的数据接收不到。通过STlink调试发现，生成的代码中unpack模块判断扩展帧是为1，而接收的ID信息在赋值时，STM32定义的扩展帧表示为4.
可能当时做这个STM32硬件驱动库的人就没考虑到用unpack解析？感觉STM32做的库确实不太给力啊
同样的解决方案，找到can_read_data.tlc，修改为下图所示
3、实际测试效果
can 500ms发送一帧数据
灯来回闪（只拍了两张图）
can接收数据及串口转发
发送0x51,串口可以转发数据
更换数据发送
发送0x52，can无法接受到数据，串口不转发（串口后面没有7的数据）
发送0x18ff31f0,串口可以转发数据(转发数据为2)
此处之前一个can转发的数据8还是在继续发送，保持了上一次的值，本文没有处理。
写在最后
后面还有can中断收发还没有试，串口接收，输入电平采集，其他can过滤方式后面有空再测试~
STM32的硬件驱动库还有很多不完善的地方，后面有空再多多研究~~
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STM32cube工程及模型及生成的代码