代码收藏家技术教程 2025-02-14

基于使STM32的CAN总线的学习【CAN简介&硬件电路】（江协科技视频）

本课程会涉及太多的一个代码内容，主要是基于理论和一些注意事项目，带领大家过一遍关于CAN总线（Controller Area Network Bus）控制器局域网总线。

CAN介绍

CAN总线是由BOSCH公司开发的一种简洁易用、传输速度快、易扩展、可靠性高的串行通信总线，广泛应用于汽车、嵌入式、工业控制等领域。（工程本身的复杂情况与实际需求有关）
根据实际应用的一个实际情况CAN主要分为广播式和请求式

广播式（Broadcast）

定义：广播式通信是指一个节点将消息发送到所有节点，所有接收节点都能接收到该消息。发送节点不关心哪些节点接收了消息。
特点：
所有节点接收：消息会被总线上的所有节点接收。
无应答机制：发送节点不需要等待接收节点的应答，适合实时数据传输。
适用场景：适用于需要将相同信息发送给多个节点的场合，比如状态更新、事件通知等。
示例：一个传感器节点定期广播其测量数据，所有其他节点都可以接收并使用这些数据。

请求式（Request）

定义：请求式通信是指一个节点向特定的目标节点发送请求，目标节点接收到请求后进行处理，并返回应答。
特点：
点对点通信：请求和响应的通信是针对特定节点的，发送节点知道接收节点的地址。
应答机制：发送节点需要等待接收节点的应答，适合需要确认的通信。
适用场景：适用于需要请求特定数据或执行特定操作的场合，比如读取传感器数据、控制执行器等。
示例：一个控制器节点向特定的执行器节点发送请求，询问其当前状态，执行器节点接收到请求后返回状态信息。

江协科技视频（点击跳转视频处）

（在此处感谢江协科技对电子爱好者的帮助与支持）

CAN总线特征： 

1.两根通信线（CAN_H、CAN_L），线路少
2.差分信号通信，抗干扰能力强 
3.高速CAN（ISO11898）：125k~1Mbps, <40m 
4.低速CAN（ISO11519）：10k~125kbps, <1km 
5.异步，无需时钟线，通信速率由设备各自约定 
6.半双工，可挂载多设备，多设备同时发送数据时通过仲裁判断先后顺序 
7.11位/29位报文ID，用于区分消息功能，同时决定优先级 
8.可配置1~8字节的有效载荷
9.可实现广播式和请求式两种传输方式 
10.应答、CRC校验、位填充、位同步、错误处理等特性

CAN硬件电路：

由于CAN总线分为高速CAN和低速CAN两个标准。（重点学习关于高速CAN） CAN本身具备着很大的优势，是有着比USART（串口）、I2C、SPI的优势点：

CAN总线采用差分信号，即两线电压差（VCAN_H-VCAN_L）传输数据位
高速CAN规定：电压差为0V时表示逻辑1（隐性电平）电压差为2V时表示逻辑0（显性电平）低速CAN规定：电压差为-1.5V时表示逻辑1（隐性电平）电压差为3V时表示逻辑0（显性电平）【考虑到远距离传输线路的一个整体情况可能存在压降的情况，故设置的差分电压的的一个区间比较大】
终端电阻规定：
高速CAN：CAN_L和CAN_H两端添加120Ω的终端电阻
低速CAN：CAN_L和CAN_H其中一端添加2.2KΩ的终端电阻

逻辑电平可以理解为：（后续的统一展示标准为逻辑电平）
总线的合、逻辑电平为1、总线闭合（差分电平隐形）【默认状态】
总线的开、逻辑电平为0、总线张开（差分电平显形）

现在大家已经初步掌握关于CAN的外部设备的接线与CAN的工作的时候的基本电平标准。STM32本身具备着关于CAN的外部设备的接口，但是本身还是具备一定的问题（需要搭载CAN收发器：将CAN-（RX/TX）转化为CAN-（H/L））。每个设备通过CAN收发器挂载在CAN总线网络上 CAN控制器引出的TX和RX与CAN收发器相连，CAN收发器引出的CAN_H和CAN_L分别与总线的CAN_H和CAN_L相连
注意：关于CAN在连线的过程中需要根据设备的个数与选择的CAN总线类型（高数/低速）来搭载对应的电阻（120Ω/2.2KΩ）；当只有两个设备直接搭载在CAN总线上的时候，可以用不用考虑电阻的一个问题。
关于终端电阻的一个作用：
1. 防止回波反射（高频的要注意的点，具体可以去看传输线理论）
【高速CAN：120Ω的电阻阻值比较小，整体的范围会比较快（弊端功耗大）无信号通过的时候，平衡 “差分” 信号的一个电压（保持默认状态为：1）】
【低速CAN：有一定防止回波反射的效应，无保持默认状态】

由于回路本身设计问题，高速CAN回归电路默认电平的时候速度大于低速CAN（由于回归信号本身的一个问题）所以回馈到电路本身的一个细节上便会体现为高数CAN会大于低速CAN（时序的基端决定最高速度）

（简易了解为加了电阻后，电流变小，电压跳变变小，影响干扰变小）