STM32 CAN總線標(biāo)識(shí)符過濾器難點(diǎn)解析

CAN總線是目前應(yīng)用非常多的一種總線，在汽車電子，航空航天中應(yīng)用廣泛，博主用的是戰(zhàn)艦的STM32開發(fā)板。CAN的介紹和功能特點(diǎn)就不講了，書本上網(wǎng)上都有，請(qǐng)大家在閱讀本文前了解CAN總線協(xié)議的特點(diǎn)和功能。今天博主將和大家共同學(xué)習(xí)CAN總線標(biāo)識(shí)符過濾器的使用（非常重要?。?br/> 請(qǐng)認(rèn)真讀這段話（來自STM32中文參考手冊(cè)）：在CAN協(xié)議里，報(bào)文的標(biāo)識(shí)符不代表節(jié)點(diǎn)的地址，而是跟報(bào)文的內(nèi)容相關(guān)的。因此，發(fā)送者以廣播的形式把報(bào)文發(fā)送給所有的接受者。節(jié)點(diǎn)在接收?qǐng)?bào)文時(shí)，根據(jù)標(biāo)識(shí)符的值，決定軟件是否需要該報(bào)文；如果需要，就拷貝到SRAM里；如果不需要，報(bào)文就丟棄，且無需軟件的干預(yù)。在，STM32F103ZET6這款芯片中，bxCAN控制器為應(yīng)用程序提供了14個(gè)位寬可變的，可配置的過濾器組（13~0），以便只接受那些軟件需要的報(bào)文。硬件過濾的做法節(jié)省了CPU的開銷，否則就必須由軟件過濾從而占用一定的CPU開銷。每個(gè)過濾器組x由2個(gè)32位寄存器，CAN_FxR0和CAN_FxR1組成。

有些讀者看了之后覺得，報(bào)文，標(biāo)識(shí)符，過濾器，他們是什么？他們有什么聯(lián)系？有這些問題說明你就要懂了。。別急，聽我慢慢道來~~~
過濾器：過濾器在接收時(shí)使用，在發(fā)送時(shí)不需配置過濾器！過濾器會(huì)根據(jù)標(biāo)識(shí)符而決定節(jié)點(diǎn)要不要發(fā)送者發(fā)過來的報(bào)文。通俗一點(diǎn)：是我想要的，我就要；不是我想要的，我就不要。

報(bào)文：報(bào)文（MESSAGE）是網(wǎng)絡(luò)中交換與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，即站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。報(bào)文包含了將要發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)信息，期長短不一致，長度不限且可變。注意（這里才是重點(diǎn)?。簣?bào)文也是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯挝唬瑐鬏斶^程中會(huì)不斷的封裝成分組，包，幀來傳輸，封裝的方式就是加一些信息段，那些就是報(bào)文頭以一定格式組織起來的數(shù)據(jù)。

這里補(bǔ)充一點(diǎn)：CAN總線上的報(bào)文傳輸由4個(gè)不同的幀類型表示和控制。1、數(shù)據(jù)幀 2、遠(yuǎn)程幀 3、錯(cuò)誤幀 4、過載幀。接著看下文：

在報(bào)文傳輸時(shí)，不同幀有不同的而傳輸結(jié)構(gòu)（例如數(shù)據(jù)幀有7個(gè)段構(gòu)成，幀起始，仲裁段，控制端，數(shù)據(jù)段，CRC段，ACK段，幀結(jié)束），只有嚴(yán)格按照該幀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行幀的傳輸，才能被節(jié)點(diǎn)正確的接收和發(fā)送。

另外，在數(shù)據(jù)幀和遙控幀有標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式兩種格式，標(biāo)準(zhǔn)格式有11位的標(biāo)識(shí)符，擴(kuò)展格式有29位的標(biāo)識(shí)符。如下圖：

標(biāo)識(shí)符：標(biāo)識(shí)符主要包括如下，也可以理解為僅包含ID號(hào)，但是在這里下面這些都是要包含的：

1個(gè)32位過濾器，包括：STDID[10：0]、EXTID[17:0]、IDE和RTR位

2個(gè)16位過濾器，包括：STDID[10：0]、IDE、RTR和EXTID[17:15]位

例如在數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀中，標(biāo)識(shí)符都是包含在里面的，而數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀是報(bào)文的一種表示類型。故，發(fā)送端發(fā)幀數(shù)據(jù)給接收端后，接收端根據(jù)標(biāo)識(shí)符來進(jìn)行篩選，決定取舍。

看完上面三個(gè)定義，再回頭看上面那段話應(yīng)該沒有問題了吧~

下面重點(diǎn)介紹過濾器：

STM32提供兩種過濾器模式供用戶選擇，屏蔽位模式（標(biāo)識(shí)符屏蔽位模式）和標(biāo)識(shí)符列表模式。上圖：

屏蔽位模式：

在屏蔽位模式下，標(biāo)識(shí)符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定報(bào)文標(biāo)識(shí)符的任何一位，應(yīng)該按照“必須匹配”和“不用關(guān)心”處理。

標(biāo)識(shí)符列表模式：

在標(biāo)識(shí)符列表模式下，屏蔽寄存器也被當(dāng)做標(biāo)識(shí)符寄存器用。因此，不是采用一個(gè)標(biāo)識(shí)符加一個(gè)屏蔽位的方式，而是采用兩個(gè)標(biāo)識(shí)符寄存器。接收?qǐng)?bào)文的每一位都必須跟過濾器標(biāo)識(shí)符相同。

標(biāo)識(shí)符列表模式很好理解：就是指過濾器寄存器的所有位都用來過濾，也就是說，發(fā)送端發(fā)送的標(biāo)識(shí)符所有的位必須和接收端的過濾器的寄存器定義的一模一樣，有一個(gè)為不同，都拒收次消息！

而屏蔽位模式稍微復(fù)雜一點(diǎn)，但也好理解：舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，我們過濾器組0工作在：1個(gè)32位過濾器-標(biāo)識(shí)符屏蔽模式，然后設(shè)置CAN_F0R1=0XFFFF0000，CAN_F0R2=0XFF00FF00。其中，存放到CAN_F0R1的值是期望收到的ID，即我們希望收到的映像（STID+EXTID+IDE+RTR）最好是：0XFFFF0000。而0XFF00FF00就是設(shè)置我們需要必須關(guān)心的ID，表示收到的映像，其位[31:24]和位[15:8]這16個(gè)位，必須和CAN_F0R1中對(duì)應(yīng)的位一模一樣，而另外的16個(gè)位則不必關(guān)心，可以一樣，也可以不一樣，都認(rèn)為是正確的ID，即收到的映像必須是0XFFxx00xx，才算是正確的（x表示不關(guān)心）。也就是說，屏蔽位（CAN_F0R2）中的數(shù)值：

1：必須匹配，到來的標(biāo)識(shí)符位必須和過濾器對(duì)應(yīng)的標(biāo)識(shí)符寄存器位相一致。

0：不關(guān)心，可以一樣，也可以不一樣，都認(rèn)為是正確的ID

因此：

為了過濾出一組標(biāo)識(shí)符，應(yīng)該設(shè)置過濾器組工作在屏蔽位模式

為了過濾出一個(gè)標(biāo)識(shí)符，應(yīng)該設(shè)置過濾器組工作在標(biāo)識(shí)符列表模式

注意：應(yīng)用程序不用的過濾器組，應(yīng)該保持在禁用模式。（這個(gè)很好理解）
最后關(guān)于CAN的發(fā)送和接收流程，這個(gè)可以看看手冊(cè)上的流程圖，講的很詳細(xì)。