CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO 国际标准化的串行通信协议。1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的 CAN 通信协议。
此后，CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。
现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。

特点

多主控制。在总线空闲时，所有单元都可以发送消息（多主控制），而两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。ID 并不是表示发送的目的地址，而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息 ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。
系统的柔软性。与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬件及应用层都不需要改变。
通信速度较快，通信距离远。最高 1Mbps（距离小于 40M），最远可达 10KM（速率低于 5Kbps）。
具有错误检测、错误通知和错误恢复功能。所有单元都可以检测错误（错误检测功能），检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能），正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。
故障封闭功能。CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上隔离出去。
连接节点多。CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。

物理层

????????CAN 协议经过 ISO 标准化后有两个标准：ISO11898 标准和 ISO11519-2 标准。其中 ISO11898 是针对通信速率为 125Kbps~1Mbps 的高速通信标准，而 ISO11519-2 是针对通信速率为 125Kbps 以下的低速通信标准。本章，我们使用的是 500Kbps 的通信速率，使用的是 ISO11898 标准，该标准的物理层特征如图所示：

????????从该特性可以看出，显性电平对应逻辑 0，CAN_H 和CAN_L 之差为 2.5V 左右。而隐性电平对应逻辑 1，CAN_H 和 CAN_L 之差为 0V。在总线上显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。而隐形电平则具有包容的意味，只有所有的单元都输出隐性电平，总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。另外，在 CAN 总线的起止端都有一个120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射。

帧

????????CAN 协议是通过以下 5 种类型的帧进行的：数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、间隔帧另外，数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符（ID），扩展格式有 29 个位的 ID。

数据帧?

数据帧一般由 7 个段构成，即：

帧起始。表示数据帧开始的段。
仲裁段。表示该帧优先级的段。
控制段。表示数据的字节数及保留位的段。
数据段。数据的内容，一帧可发送 0~8 个字节的数据。
CRC 段。检查帧的传输错误的段。
ACK 段。表示确认正常接收的段。
帧结束。表示数据帧结束的段。

????????图中 D 表示显性电平，R 表示隐形电平（下同）。?

帧起始

????????这个比较简单，标准帧和扩展帧都是由 1 个位的显性电平表示帧起始。

仲裁段

????????表示数据优先级的段，标准帧和扩展帧格式在本段有所区别，如图所示：

标准格式的 ID 有 11 个位。从 ID28 到 ID18 被依次发送。禁止高 7 位都为隐性（禁止设定：ID=1111111XXXX）。扩展格式的 ID 有 29 个位。基本 ID 从 ID28 到 ID18，扩展 ID 由 ID17 到 ID0 表示。基本 ID 和标准格式的 ID 相同。禁止高 7 位都为隐性（禁止设定：基本 ID=1111111XXXX）。
其中 RTR 位用于标识是否是远程帧（0，数据帧；1，远程帧），IDE 位为标识符选择位（0，使用标准标识符；1，使用扩展标识符），SRR 位为代替远程请求位，为隐性位，它代替了标准帧中的 RTR 位。

控制段

由 6 个位构成，表示数据段的字节数。标准帧和扩展帧的控制段稍有不同，如图所示：?

数据段

????????该段可包含 0~8 个字节的数据。从最高位（MSB）开始输出，标准帧和扩展帧在这个段的定义都是一样的。

CRC 段

????????该段用于检查帧传输错误。由 15 个位的 CRC 顺序和 1 个位的 CRC 界定符（用于分隔的位）组成，标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。此段 CRC 的值计算范围包括：帧起始、仲裁段、控制段、数据段。接收方以同样的算法计算 CRC 值并进行比较，不一致时会通报错误。

ACK 段

????????此段用来确认是否正常接收。由 ACK 槽(ACK Slot)和 ACK 界定符 2 个位组成。标准帧和扩展帧在这个段的格式也是相同的。发送单元的 ACK，发送 2 个位的隐性位，而接收到正确消息的单元在 ACK 槽（ACK Slot）发送显性位，通知发送单元正常接收结束，这个过程叫发送 ACK/返回 ACK。发送 ACK 的是在既不处于总线关闭态也不处于休眠态的所有接收单元中，接收到正常消息的单元（发送单元不发送 ACK）。所谓正常消息是指不含填充错误、格式错误、CRC 错误的消息。

帧结束

????????这个段也比较简单，标准帧和扩展帧在这个段格式一样，由 7 个位的隐性位组成。

位?

由发送单元在非同步的情况下发送的每秒钟的位数称为位速率。一个位可分为 4 段。

同步段（SS）
传播时间段（PTS）
相位缓冲段 1（PBS1）
相位缓冲段 2（PBS2）

这些段又由可称为 Time Quantum（以下称为 Tq）的最小时间单位构成。

仲裁

????????上图中，单元 1 和单元 2 同时开始向总线发送数据，开始部分他们的数据格式是一样的，故无法区分优先级，直到 T 时刻，单元 1 输出隐性电平，而单元 2 输出显性电平，此时单元 1 仲裁失利，立刻转入接收状态工作，不再与单元 2 竞争，而单元 2 则顺利获得总线使用权，继续发送自己的数据。这就实现了仲裁，让连续发送显性电平多的单元获得总线使用权。

总线空闲时，最先发送的单元获得发送优先权，一但发送，其他单元无法抢占。
如果有多个单元同时发送，则连续输出显性电平多的单元，具有较高优先级。从ID开始比较，如果ID相同，还可能会比较RTR和SRR等位。

bxCAN

特点

支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式
波特率最高达 1Mbps
支持时间触发通信
具有 3 个发送邮箱
具有 3 级深度的 2 个接收 FIFO
可变的过滤器组（28 个，CAN1 和 CAN2 共享）

框图

模式

工作模式

初始化模式

????????当硬件处于初始化模式时，可以进行软件初始化。为进入该模式，软件将 CAN_MCR 寄存器的 INRQ 位置 1，并等待硬件通过将 CAN_MCR 寄存器的 INAK 位置 1 来确认请求。

正常模式

????????一旦初始化完成，软件必须向硬件请求进入正常模式，这样才能在 CAN 总线上进行同步，并开始接收和发送。

睡眠模式（低功耗）

????????为降低能耗功耗，bxCAN 具有低功耗模式，称为睡眠模式。软件通过将 CAN_MCR 寄存器的 SLEEP 位置 1 而发出请求后，即可进入该模式。该模式下，bxCAN 时钟停止，但软件仍可访问 bxCAN 邮箱。

测试模式

静默模式

????????可以通过将 CAN_BTR 寄存器的 SILM 位置 1，将 bxCAN 置于静默模式。相当于可以接收外界和自身消息，不能发送消息给外界。

?环回模式

????????可以通过将 CAN_BTR 寄存器的 LBKM 位置 1，将 bxCAN 置于环回模式。在环回模式下， bxCAN 将其自身发送的消息作为接收的消息来处理并存储（如果这些消息通过了验收筛选）在接收邮箱中。相当于可以给外界和自身发送数据，不能接收外界数据。

?环回与静默组合模式

????????顾名思义，就是上面两个模式之和，只能接收自己的数据。

调试模式?

????????当微控制器进入调试模式（Cortex?-M4F 内核停止）时，bxCAN 可以继续正常工作，也可以停止工作。

标识符筛选器

????????STM32F4 的过滤器（也称筛选器）组最多有 28 个，每个滤波器组 x 由 2 个 32 为寄存器， CAN_FxR1 和 CAN_FxR2 组成。

????????STM32F4 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

????????此外过滤器可配置为，屏蔽位模式和标识符列表模式。

????????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。而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。

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。
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。
应用程序不用的过滤器组，应该保持在禁用状态。
过滤器组中的每个过滤器，都被编号为(叫做过滤器号，图 32.1.11 中的 n)从 0 开始，到某个最大数值－取决于过滤器组的模式和位宽的设置。
举个简单的例子，我们设置过滤器组 0 工作在：1 个 32 位过滤器-标识符屏蔽模式，然后设置 CAN_F0R1=0XFFFF0000，CAN_F0R2=0XFF00FF00。其中存放到 CAN_F0R1 的值就是期望收到的 ID，即我们希望收到的 ID（STID+EXTID+IDE+RTR）最好是：0XFFFF0000。而 0XFF00FF00 就是设置我们需要必须关心的 ID，表示收到的 ID，其位[31:24]和位[15:8]这 16 个位的必须和 CAN_F0R1 中对应的位一模一样，而另外的 16 个位则不关心，可以一样，也可以不一样，都认为是正确的 ID，即收到的 ID 必须是 0XFFxx00xx，才算是正确的（x 表示不关心）。

发送流程

????????CAN 发送流程为：程序选择 1 个空置的邮箱（TME=1）->设置标识符（ID），数据长度和发送数据->设置 CAN_TIxR 的 TXRQ 位为 1，请求发送->邮箱挂号（等待成为最高优先级）-> 预定发送（等待总线空闲）->发送->邮箱空置。

接收流程

????????FIFO 空->收到有效报文->挂号_1（存入 FIFO 的一个邮箱，这个由硬件控制，我们不需要理会）->收到有效报文->挂号_2->收到有效报文->挂号_3->收到有效报文-> 溢出。

FIFO锁定功能：如果应用程序未释放邮箱，下一条有效消息将存储在 FIFO 中，使其进入 Pending_2 状态 (FMP[1:0] = 10b)。下一条有效消息会重复该存储过程，同时将 FIFO 变为 Pending_3 状态 (FMP[1:0] = 11b)。此时，软件必须通过将 RFOM 位置 1 来释放输出邮箱，从而留出一个空邮箱来存储下一条有效消息。否则，下一次接收到有效消息时，将导致消息丢失。

时序

????????这个是时序部分，其中BS1包括了PTS和PBS1。?

中断

????????bxCAN 共有四个专用的中断向量。每个中断源均可通过 CAN 中断使能寄存器 (CAN_IER) 来单独地使能或禁止。

寄存器

????????寄存器我就不讲解了，太多了，我自己都吃不消了。?

配置

1、配置相关引脚的复用功能（AF9），使能 CAN 时钟。

2、设置 CAN 工作模式及波特率等。

3、设置滤波器。

4、发送接受消息

5、CAN 状态获取

硬件连接

????????需要通过跳线帽将 PA11 和 PA12 分别连接到 CRX（CAN_RX）和 CTX（CAN_TX）上面。

代码

// can.c
#include "can.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"	 

//CAN初始化
//tsjw:重新同步跳跃时间单元.范围:CAN_SJW_1tq~ CAN_SJW_4tq
//tbs2:时间段2的时间单元.   范围:CAN_BS2_1tq~CAN_BS2_8tq;
//tbs1:时间段1的时间单元.   范围:CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
//brp :波特率分频器.范围:1~1024; tq=(brp)*tpclk1
//波特率=Fpclk1/((tbs1+1+tbs2+1+1)*brp);
//mode:CAN_Mode_Normal,普通模式;CAN_Mode_LoopBack,回环模式;
//Fpclk1的时钟在初始化的时候设置为42M,如果设置CAN1_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_6tq,CAN_BS1_7tq,6,CAN_Mode_LoopBack);
//则波特率为:42M/((6+7+1)*6)=500Kbps
//返回值:0,初始化OK;
//    其他,初始化失败; 


u8 CAN1_Mode_Init(u8 tsjw,u8 tbs2,u8 tbs1,u16 brp,u8 mode)
{

  	GPIO_InitTypeDef       GPIO_InitStructure; 
	CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;
  	CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;
#if CAN1_RX0_INT_ENABLE 
   	NVIC_InitTypeDef       NVIC_InitStructure;
#endif
    //使能相关时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);//使能PORTA时钟	                   											 

  	RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);//使能CAN1时钟	
	
    //初始化GPIO
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11| GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;//复用功能
    GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;//推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;//100MHz
    GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;//上拉
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//初始化PA11,PA12
	
	  //引脚复用映射配置
	  GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource11,GPIO_AF_CAN1); //GPIOA11复用为CAN1
	  GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource12,GPIO_AF_CAN1); //GPIOA12复用为CAN1
	  
  	//CAN单元设置
   	CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE;	//非时间触发通信模式   
  	CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE;	//软件自动离线管理	  
  	CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE;//睡眠模式通过软件唤醒(清除CAN->MCR的SLEEP位)
  	CAN_InitStructure.CAN_NART = ENABLE;	//禁止报文自动传送 
  	CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE;	//报文不锁定,新的覆盖旧的  
  	CAN_InitStructure.CAN_TXFP=DISABLE;	//优先级由报文标识符决定 
  	CAN_InitStructure.CAN_Mode= mode;	 //模式设置 
  	CAN_InitStructure.CAN_SJW=tsjw;	//重新同步跳跃宽度(Tsjw)为tsjw+1个时间单位 CAN_SJW_1tq~CAN_SJW_4tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS1=tbs1; //Tbs1范围CAN_BS1_1tq ~CAN_BS1_16tq
  	CAN_InitStructure.CAN_BS2=tbs2;//Tbs2范围CAN_BS2_1tq ~	CAN_BS2_8tq
  	CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=brp;  //分频系数(Fdiv)为brp+1	
  	CAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);   // 初始化CAN1 
    
		//配置过滤器
 	  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;	  //过滤器0
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; 
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位 
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000;32位ID
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32位MASK
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;
   	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//过滤器0关联到FIFO0
  	CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活过滤器0
  	CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);//滤波器初始化
		
#if CAN1_RX0_INT_ENABLE
	
	  CAN_ITConfig(CAN1,CAN_IT_FMP0,ENABLE);//FIFO0消息挂号中断允许.		    
  
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CAN1_RX0_IRQn;
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;     // 主优先级为1
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;            // 次优先级为0
  	NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
  	NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
#endif
	return 0;
}   
 
#if CAN1_RX0_INT_ENABLE	//使能RX0中断
//中断服务函数			    
void CAN1_RX0_IRQHandler(void)
{
  	CanRxMsg RxMessage;
	int i=0;
    CAN_Receive(CAN1, 0, &RxMessage);
	for(i=0;i<8;i++)
	printf("rxbuf[%d]:%d\r\n",i,RxMessage.Data[i]);
}
#endif

//can发送一组数据(固定格式:ID为0X12,标准帧,数据帧)	
//len:数据长度(最大为8)				     
//msg:数据指针,最大为8个字节.
//返回值:0,成功;
//		 其他,失败;
u8 CAN1_Send_Msg(u8* msg,u8 len)
{	
  u8 mbox;
  u16 i=0;
  CanTxMsg TxMessage;
  TxMessage.StdId=0x12;	 // 标准标识符为0
  TxMessage.ExtId=0x12;	 // 设置扩展标示符（29位）
  TxMessage.IDE=0;		  // 使用扩展标识符
  TxMessage.RTR=0;		  // 消息类型为数据帧，一帧8位
  TxMessage.DLC=len;							 // 发送两帧信息
  for(i=0;i<len;i++)
  TxMessage.Data[i]=msg[i];				 // 第一帧信息          
  mbox= CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);   
  i=0;
  while((CAN_TransmitStatus(CAN1, mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++;	//等待发送结束
  if(i>=0XFFF)return 1;
  return 0;		

}
//can口接收数据查询
//buf:数据缓存区;	 
//返回值:0,无数据被收到;
//		 其他,接收的数据长度;
u8 CAN1_Receive_Msg(u8 *buf)
{		   		   
 	u32 i;
	CanRxMsg RxMessage;
    if( CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;		//没有接收到数据,直接退出 
    CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);//读取数据	
    for(i=0;i<RxMessage.DLC;i++)
    buf[i]=RxMessage.Data[i];  
	return RxMessage.DLC;	
}

// main.c
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "key.h"
#include "can.h"

int main(void)
{ 
	u8 key;
	u8 i=0,t=0;
	u8 cnt=0;
	u8 canbuf[8];
	u8 res;
	u8 mode=1;//CAN工作模式;0,普通模式;1,环回模式
	NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2
	delay_init(168);    //初始化延时函数
	uart_init(115200);	//初始化串口波特率为115200
	LED_Init();					//初始化LED 
	KEY_Init(); 				//按键初始化  
	CAN1_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_6tq,CAN_BS1_7tq,6,CAN_Mode_LoopBack);//CAN初始化环回模式,波特率500Kbps    	 
	printf("KEY0:Send WK_UP:Mode");//显示提示信息	 									  
while(1)
	{
		key=KEY_Scan(0);
		if(key==KEY0_PRES)//KEY0按下,发送一次数据
		{
			for(i=0;i<8;i++)
			{
				canbuf[i]=cnt+i;//填充发送缓冲区
				if(i<4){printf("Send Data:%d",canbuf[i]);	  //显示数据
				printf ("\r\n\r\n");}
				else {printf("Send Data:%d",canbuf[i]);
printf ("\r\n\r\n");}					//显示数据
 			}
			res=CAN1_Send_Msg(canbuf,8);//发送8个字节 
			if(res){printf("Failed");		//提示发送失败
				printf ("\r\n\r\n");}
			else {printf("OK    ");	 		//提示发送成功		
printf ("\r\n\r\n");}				
		}else if(key==WKUP_PRES)//WK_UP按下，改变CAN的工作模式
		{	   
			mode=!mode;
			CAN1_Mode_Init(CAN_SJW_1tq,CAN_BS2_6tq,CAN_BS1_7tq,6,mode);	//CAN普通模式初始化,普通模式,波特率500Kbps 
			if(mode==0)//普通模式，需要2个开发板
			{
				printf("Nnormal Mode ");
				printf ("\r\n\r\n");				
			}else //回环模式,一个开发板就可以测试了.
			{
 				printf("LoopBack Mode");
				printf ("\r\n\r\n");
			}
		}		 
		key=CAN1_Receive_Msg(canbuf);
		if(key)//接收到有数据
		{			
 			for(i=0;i<key;i++)
			{									    
				if(i<4){printf("Receive Data:%d",canbuf[i]);	//显示数据
					printf ("\r\n\r\n");}
				else {printf("Receive Data:%d",canbuf[i]);	//显示数据
					printf ("\r\n\r\n");}
 			}
		}
		t++; 
		delay_ms(10);
		if(t==20)
		{
			LED0=!LED0;//提示系统正在运行	
			t=0;
			cnt++;
			printf("Count:%d",cnt);	//显示数据
			printf ("\r\n\r\n");
		}		   
	} 
	
}