原標題：STM32 CAN通訊的基本知識及硬件設計

一、STM32 CAN通訊的基本知識

1. CAN通訊概述

CAN（Controller Area Network，控制器局域網絡）是一種國際標準的串行通信協議，由德國BOSCH公司開發，并最終成為國際標準（ISO11519以及ISO11898）。它是國際上應用最廣泛的現場總線之一，具有高可靠性和多主控制等特點，廣泛應用于汽車電子、工業自動化等領域。

2. CAN協議幀類型

CAN協議定義了多種類型的幀，其中數據幀是最常用且復雜的幀類型。數據幀一般由7個段構成，包括幀起始、仲裁段、控制段、數據段、CRC段、應答段和幀結束。具體說明如下：

* **幀起始（SOF）**：1bit，顯性信號，表示數據幀（或遠程幀）的開始。

* **仲裁段**：包括標識符位（Identifier field-ID）和遠程發送請求位（Remote TransferRequest，RTR）。標準幀的ID位是11位，范圍是0x000~0x7FF；而擴展幀的ID是29位。ID決定報文的優先級高低，也決定拓撲結構的節點是否接收此ID的幀數據。遠程發送請求位用于區分該幀是數據幀還是遠程幀，顯性信號（0）代表數據幀，隱性信號（1）代表遠程幀。

* **控制段**：標準幀中由擴展標識符位（Identifier Extension bit-IDE，1bit）、保留位0（Reseved bit0-r0，1bit）、數據長度編碼位（Data Length Code-DLC，4bits）組成；擴展幀由兩個保留位（Reseved bit，2bit）、數據長度編碼位（Data Length Code-DLC，4bits）組成。

* **數據段**：發送數據的內容，最多8個字節（64bit），實際長度會寫到前面的數據長度編碼位DLC里。

* **循環校驗段（CRC Field）**：包括循環校驗序列和界定符。循環校驗序列用于校驗傳輸是否正確。

* **確認段（ACK Field）**：包括確認位和界定符。確認位在節點收到正確的CRC序列時，發送端的ACK位被置位。

* **幀結束（End of Frame-EOF）**：7位長度，隱性信號，表示幀的結束。

3. CAN通訊物理層

CAN總線物理層主要有兩種形式：

* 一種是遵循ISO11898標準的高速、短距離“閉環網絡”，總線最大長度為40m，通信速度最高為1Mbps，總線的兩端各要求有一個“120歐”的電阻。

* 另一種是遵循ISO11519-2標準的低速、遠距離“開環網絡”，最大傳輸距離為1km，最高通訊速率為125kbps，兩根總線是獨立的、不形成閉環，要求每根總線上各串聯有一個“2.2千歐”的電阻。

4. CAN通訊節點組成

CAN通訊節點由一個CAN控制器及CAN收發器組成。控制器與收發器之間通過CAN_Tx及CAN_Rx信號線相連，收發器與CAN總線之間使用CAN_High及CAN_Low信號線相連。這種差分信號傳輸方式具有抗干擾能力強、能有效抑制電磁干擾、時序定位精確等優點。

5. STM32 CAN控制器簡介

STM32系列微控制器內置了CAN控制器，支持CAN 2.0A和CAN 2.0B Active版本協議。其中，CAN 2.0A只能處理標準數據幀，擴展幀的內容會識別為錯誤；CAN 2.0B Active則可以處理標準數據幀和擴展數據幀。STM32的CAN控制器通過硬件自動處理幀格式、錯誤檢測、自動重傳等功能，降低了CPU處理CAN通信的開銷。

二、STM32 CAN通訊的硬件設計

1. 硬件電路設計

在進行STM32 CAN通訊的硬件設計時，需要考慮CAN控制器的引腳配置、時鐘開啟等前置工作。此外，還需要根據應用需求選擇合適的CAN收發器，并將其與STM32的CAN控制器正確連接。同時，在CAN總線的兩端需要接入120歐的終端電阻，以匹配總線阻抗，減少回波反射，提高數據通信的抗干擾能力以及可靠性。

2. 波特率配置

波特率是指每秒傳輸的位數，是CAN通訊中的一個重要參數。在STM32中，可以通過設置位時序參數（如同步段、傳播段、相位緩沖段等）來確定合適的波特率。這些參數的設置會影響到CAN通訊的可靠性和實時性，因此需要根據具體的應用需求進行配置。

3. 過濾器配置

STM32的CAN控制器提供了多個可配置的過濾器組，用于篩選接收到的報文。通過配置過濾器的模式、位寬、標識符等參數，可以確定哪些報文可以被接收，哪些報文需要被忽略。這有助于減少CPU處理CAN通信的開銷，并提高系統的實時性。

4. 發送和接收流程

在STM32中進行CAN通訊時，發送和接收流程是關鍵的部分。發送流程包括選擇一個空置的郵箱、設置報文的ID、數據長度以及要發送的數據、請求發送等步驟。接收流程則包括配置過濾器、等待接收中斷或輪詢接收FIFO的狀態、讀取接收到的報文等步驟。

綜上所述，STM32 CAN通訊的基本知識及硬件設計涉及多個方面，包括CAN協議幀類型、物理層特性、通訊節點組成、STM32 CAN控制器簡介以及硬件電路設計、波特率配置、過濾器配置和發送接收流程等。在實際應用中，需要根據具體的需求和場景進行選擇和配置。