使用STM32 CAN滤波器接收指定ID的数据

CAN

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一、配置

（slave_id=0x18010001为只接收的id号）：

1、对扩展数据帧进行过滤:(只接收扩展数据帧)

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=(((u32)slave_id<<3)&0xFFFF0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=(((u32)slave_id<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFF;

CAN_FilterIdHigh：

这一步是为了从32位的slave_id中提取出高16位作为CAN过滤器的ID高位部分。

(u32)slave_id << 3：首先将slave_id强制转换为32位的无符号整数（u32），然后将其左移3位。这是为了将slave_id向左移动3位，为后续的位运算做准备。

& 0xFFFF0000：然后将结果与0xFFFF0000进行按位与操作。0xFFFF0000是一个32位的十六进制数，它的二进制表示是11111111111111110000000000000000。这个操作会将结果的低16位全部变为0，只保留高16位的内容。>> 16：最后将上一步的结果右移16位。这个操作是为了将之前保留的高16位部分移到最低的16位中，这样就得到了最终的ID高位部分。

因此，整个操作的目的是从32位的slave_id中提取出高16位，并放置到CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh中，以用作CAN过滤器的ID高位部分。

CAN_FilterIdLow：

这一步是为了从32位的slave_id中提取出低16位，并添加扩展帧和数据帧标志位，最后将结果进行掩码操作。

(u32)slave_id << 3：首先将slave_id强制转换为32位的无符号整数（u32），然后将其左移3位。这是为了将slave_id向左移动3位，为后续的位运算做准备。

| CAN_ID_EXT | CAN_RTR_DATA：然后将上一步的结果与CAN_ID_EXT和CAN_RTR_DATA进行按位或操作。CAN_ID_EXT代表扩展帧标志位，CAN_RTR_DATA代表数据帧标志位。通过按位或操作，可以将这两个标志位添加到ID的低16位部分。

& 0xFFFF：最后将上一步的结果与0xFFFF进行按位与操作。0xFFFF是一个16位的十六进制数，它的二进制表示是1111111111111111。这个操作会将结果的高16位全部变为0，只保留低16位的内容。

因此，整个操作的目的是从32位的slave_id中提取出低16位，并将扩展帧和数据帧标志位添加到其中，最后进行掩码操作，得到最终的ID低位部分，并放置到CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLo中，以用作CAN过滤器的ID低位部分。

2、对扩展远程帧过滤:(只接收扩展远程帧)

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = (((u32)slave_id<<3)&0xFFFF0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow  = (((u32)slave_id<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_REMOTE)&0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFF;

3、对标准远程帧过滤:(只接收标准远程帧)

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh   =(((u32)slave_id<<21)&0xffff0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow  = (((u32)slave_id<<21)|CAN_ID_STD|CAN_RTR_REMOTE)&0xffff;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFF;

4、对标准数据帧过滤:(只接收标准数据帧)

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh   =(((u32)slave_id<<21)&0xffff0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow  = (((u32)slave_id<<21)|CAN_ID_STD|CAN_RTR_DATA)&0xffff;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFF;

5、对扩展帧进行过滤:(只接收扩展帧)

 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh   =(((u32)slave_id<<3)&0xFFFF0000)>>16;
 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow  = (((u32)slave_id<<3)|CAN_ID_EXT)&0xFFF
 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
 CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFC;

6、对标准帧进行过滤:(只接收标准帧)

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh   =(((u32)slave_id<<21)&0xffff0000)>>16;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow  = (((u32)slave_id<<21)|CAN_ID_STD)&0xffff;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh  = 0xFFFF;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow   = 0xFFFC;

二、CAN过滤器详解

2.1 过滤器

STM32总共提供14个过滤器组来处理CAN接收过滤问题，每个过滤器组包含两个32位寄存器CAN_FxR0和CAN_FxR1组成，在设置为屏蔽位模式下，其中一个作为标识符寄存器，另一个作为屏蔽码寄存器。过滤器组中的每个过滤器，编号(叫做过滤器号)从0开始，到某个最大数值（这时最大值并非13，而是取决于14个过滤器组的模式和位宽的设置，当全部配置为位宽为16，且为标识符列表模式时，最大编号为14*4-1=55）。

2.2 过滤器的过滤模式

    STM32提供两种过滤模式供用户设置：屏蔽位模式和标识符列表模式。

2.2.1 屏蔽位模式

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。
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。

2.2.2 标识符列表模式

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。
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。

2.3 过滤器的位宽

    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

2.3 过滤器组的过滤模式和位宽设置

    过滤器组可以通过相应的CAN_FMR寄存器（CAN过滤器主控寄存器）配置。但是不是什么时候都可以直接配置，在配置一个过滤器组前，必须通过清除CAN_FAR寄存器（CAN过滤器激活寄存器）的FACT位，把它设置为禁用状态。然后才能设置或设置过滤器组的配置。

通过设置CAN_FS1R（CAN过滤器位宽寄存器）的相应FSCx位，可以配置一个过滤器组的位宽。
通过CAN_FM1R（CAN过滤器模式寄存器）的FBMx位，可以配置对应的屏蔽/标识符寄存器的标识符列表模式或屏蔽位模式。

这些大家可以看一下。

2.4 过滤器匹配序号

            一旦收到的报文被存入FIFO，就可被应用程序访问。通常情况下，报文中的数据被拷贝到SRAM中；为了把数据拷贝到合适的位置，应用程序需要根据报文的标识符来辨别不同的数据。bxCAN提供了过滤器匹配序号，以简化这一辨别过程。

         根据过滤器优先级规则，过滤器匹配序号和报文一起，被存入邮箱中。因此每个收到的报文，都有与它相关联的过滤器匹配序号。
         过滤器匹配序号可以通过下面两种方式来使用：
         ● 把过滤器匹配序号跟一系列所期望的值进行比较
         ● 把过滤器匹配序号当作一个索引来访问目标地址
        对于标识符列表模式下的过滤器(非屏蔽方式的过滤器)，软件不需要直接跟标识符进行比较。
        对于屏蔽位模式下的过滤器，软件只须对需要的那些屏蔽位(必须匹配的位)进行比较即可。

在给过滤器编号时，并不考虑过滤器组是否为激活状态。另外，每个FIFO各自对其关联的过滤器进行编号。

2.5 过滤器优先级规则

根据过滤器的不同配置，有可能一个报文标识符能通过多个过滤器的过滤；在这种情况下，存放在接收邮箱中的过滤器匹配序号，根据下列优先级规则来确定：
● 位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器
● 对于位宽相同的过滤器，标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式
● 位宽和模式都相同的过滤器，优先级由过滤器号决定，过滤器号小的优先级高

三、CAN ID值的结构分析

当给定一个CAN ID，如0x1800f001,当然这个是扩展ID，这里要问的是，这个CAN ID的值本身包含两部分，即基本ID与扩展ID，即么你知道这个扩展ID0x1800f001的哪些位是基本ID，哪些位又是扩展ID？（在基本CANID格式下不存在这个问题）
我们先来看这两张图

图上说的很清楚 ID0-17是扩展ID，18-28为标准ID，这个时候我们就可以下手了
ID值0x1800f001用二进制表示为：0b 0001 1000 0000 0000 1111 0000 0000 0001,用括号分别区别为：0b 000[1 1000 0000 00][00 1111 0000 0000 0001]，斜体部分为扩展ID，加粗部分为基本ID。
每个寄存器都是32位的。最下边显示的是与CAN ID各位定位的映射关系。上图最下边的映射关系恰好等于扩展CAN值左移3位再补上IDE（扩展帧标识），RTR（远程帧标志）。

3.1位宽为32位的屏蔽模式

在此种模式下中过滤多个CAN ID，此时，过滤器包含两个寄存器，屏蔽码寄存器和标识符寄存器。此模式下最多只存在一个屏蔽过滤器。

有些同学可能看不懂，我们可以从上帝视角看一下。上面的ID为标识符寄存器，中间部分的MASK为屏蔽码寄存器。可以看到他分成了4个块 比如你要发送ID为00 00 01 02 [7:0]=02 [15:8]=01依次类推。
对号入座的方法多种多样1:在各种过滤器模式下，CAN ID与寄存器相应位置一定要匹配；2：在屏蔽方式下，屏蔽码寄存器某位为1表示接收到的CAN ID对应的位必须对验证码寄存器对应的位相同。

3.2示例

下面给出一个代码例子，假设我们要接收多个ID：0x7e9,0x1800f001,前面为标准ID，后面为扩展ID，要同时能接收这两个ID，那么该如何设置这个过滤器呢?

CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;
U16 std_id =0x7e9;
U32 ext_id =0x1800f001;
U32 mask =0;
 
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);     //初始化CAN_FilterInitStructrue结构体变量
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0;      //设置过滤器组0，范围为0~13
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask;    //设置过滤器组0为屏蔽模式
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit;   //设置过滤器组0位宽为32位
 
//标识位寄存器的设置
//ext_id<<3对齐，见上图9，再>>16取高16位
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=（(ext_id<<3) >>16) &0xffff;  //设置标识符寄存器高字节。先左移三位将ID对齐（方便对号入座），然后右移16位把高位数据拿出来（下面还有补充）
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=(U16)(ext_id<<3) | CAN_ID_EXT;   //设置标识符寄存器低字节（左移三位先对齐）这个有补充可以看下面的
//这里也可以这样设置
//CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=std_id<<5;  //设置标识符寄存器高字节.这里为什么是左移5位呢？从上图可以看出，CAN_FilterIdHigh包含的是STD[0~10]和EXID[13~17],标准CAN ID本身是不包含扩展ID数据，因此为了要将标准CAN ID放入此寄存器，标准CAN ID首先应左移5位后才能对齐.
//CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0|CAN_ID_EXT;   //设置标识符寄存器低字节,这里也可以设置为CAN_ID_STD
 
//屏蔽寄存器的设置
//这里的思路是先将标准CAN ID和扩展CAN ID对应的ID值先异或后取反，为什么？异或是为了找出两个CAN ID有哪些位是相同的，是相同的位则说明需要关心，需要关心的位对应的屏蔽码位应该设置为1，因此需要取反一下。最后再整体左移3位。
mask =(std_id<<18);//这里为什么左移18位？因为从ISO11898中可以看出，标准CAN ID占ID18~ID28，为了与CAN_FilterIdHigh对齐，应左移2位，接着为了与扩展CAN对应，还应该再左移16位，因此，总共应左移2+16＝18位。也可以用另一个方式来理解：直接看Mapping的内容，发现STDID相对EXID[0]偏移了18位,因此左移18位.
mask ^=ext_id;//将对齐后的标准CAN与扩展CAN异或后取反
mask =~mask;
mask <<=3;//再整体左移3位
mask |=0x02; //只接收数据帧，不接收远程帧
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=(mask>>16)&0xffff; //设置屏蔽寄存器高字节
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=mask&0xffff;   //设置屏蔽寄存器低字节
 
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_FIFO0;  //此过滤器组关联到接收FIFO0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE; //激活此过滤器组
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); //设置过滤器

由于右移16位操作可能会导致结果超出16位无符号整数的范围，因此需要使用& 0xFFFF进行按位与运算，以确保结果不超过该范围。

CAN_ID_EXT是用于设置标识符寄存器低字节的掩码。通过将ext_id左移3位后与CAN_ID_EXT进行按位或运算，可以确保扩展ID的高位数据正确设置，并将低位对齐到标识符寄存器的低字节。

在CAN通信中，标识符寄存器的低字节包含了扩展ID的低位数据以及一些控制位，如远程帧标志位(RTR)等。所以需要使用按位或运算来将扩展ID的低位数据与控制位进行合并，确保正确设置标识符寄存器的低字节。

总结可知，当过滤器为屏蔽模式时，标识符寄存器对应的ID内容可为任意一需求接收的ID值，当同时要接收标准帧和扩展帧时，标识符寄存器对应IDE位也随意设置，屏蔽寄存器的IDE位设置为0，表示不关心标准帧还是扩展帧。而屏蔽寄存器对应的ID内容为各需求接收的ID值依次异或的结果再取反。

最后感谢
flydream0这位博主，我也只是在他的基础上加上自己的理解。