CAN总线原理详解

一、什么是CAN总线？

CAN（Controller Area Network）控制器局域网，是一种基于串行异步通信的总线标准。在汽车、工业领域等广泛应用。CAN总线的结构是由多个节点组成的网络。节点通过总线进行数据和控制信息的交换。在CAN总线中，每个节点都可以发送和接收信息。

二、CAN总线的工作原理

CAN总线采用分布式控制方式，节点之间相互独立，不存在主从关系。在通信过程中，一个节点将信息发送到总线上，其他节点可以接收到这个信息。CAN总线采用CSMA/CD（载波监听多路接入/碰撞检测）技术，即在发送数据前先监听总线，如果没有其他节点正在使用总线，就可以发送数据；如果多个节点同时发送数据，就会发生碰撞。碰撞检测机制可以检测到碰撞，并在一段时间内重新尝试发送。

三、CAN总线的帧格式

CAN总线数据帧可以分为标准帧和扩展帧，最长为8个字节。CAN总线帧可以包含以下几个组成部分：

• 起始位（SOF）：表示一个帧的开始。
• 标识符（ID）：识别一个帧的唯一标志，用于区分不同的节点之间的信息。
• 远程传输请求（RTR）：用于请求其他节点发送数据。
• 数据长度码（DLC）：定义数据帧中的有效数据长度。
• 数据（Data）：包含传输的有效数据。
• 帧间隔（IFS）：表示一个传输的结束。

四、CAN总线的应用

CAN总线在汽车和工业领域应用广泛，可以用来传输控制信息、数据和状态信号，如引擎转速、车速、刹车开关等。同时，由于CAN总线结构简单、容错能力强、数据传输可靠，因此还被应用到航空航天、铁路等领域。

五、CAN总线的代码示例

#include
#include
#include

void CAN_Init()
{
  //初始化CAN控制寄存器
  CANCTR |= (1<<INIT); 
  while( !(CANCTR & (1<<INI)) );  //等待初始化完成

  //设置CAN波特率
  CANBT1 = 0x00;
  CANBT2 = 0x04;
  CANBT3 = 0x13;

  //禁用自动重发
  CANCTR &= ~(1<<ARC);
 
  //启用中断
  CANIE |= (1<<RXIE)|(1<<TXIE)|(1<<ERIE);
  
  //设置接收过滤器
  CANIDM1 = 0x00;
  CANIDM2 = 0x00;
  CANIDM3 = 0x07;
  CANIDM4 = 0x00;
  
  //设置标识符
  CANIDT1 = 0x00;
  CANIDT2 = 0x00;
  CANIDT3 = 0x01;
  CANIDT4 = 0x00;

  //打开CAN
  CANCTR &= ~(1<<SLEEP);
  CANCTR &= ~(1<<INIT);
}

void CAN_Send(uint8_t* data)
{
  //等待发送缓存为空
  while( (!(CANSR & (1<<TXOK))) || (!(CANSR & (1<<TXRQ))) );
  
  //写入数据
  CANDATA1 = data[0];
  CANDATA2 = data[1];
  CANDATA3 = data[2];
  CANDATA4 = data[3];
  CANDATA5 = data[4];
  CANDATA6 = data[5];
  CANDATA7 = data[6];
  CANDATA8 = data[7];

  //写入数据长度
  CANCDMOB = (1<<CONMOB1)|(1<<DLC3)|(1<<DLC1);
  while(CANCDMOB & (1<<CONMOB1));
}

uint8_t CAN_Receive()
{
  uint8_t data;
  
  //等待数据接收完成
  while(!(CANSR & (1<<RXOK)));
  
  //读取数据
  data = CANDATA1;
  
  //释放缓存
  CANCDMOB = (1<<CONMOB0);
  
  return data;
}

int main()
{
  uint8_t data[8];

  //初始化CAN总线
  CAN_Init();
  
  //发送数据
  data[0] = 0x01;
  data[1] = 0x02;
  data[2] = 0x03;
  data[3] = 0x04;
  data[4] = 0x05;
  data[5] = 0x06;
  data[6] = 0x07;
  data[7] = 0x08;
  CAN_Send(data);
  
  //接收数据
  uint8_t receive_data = CAN_Receive();
  
  return 0;
}