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STM32之CAN接收管理分析

嵌入式 | 发布时间:2017-07-24 | 人气: | #评论# |本文关键字:STM32,CAN
摘要:前言 当bxCAN接收到报文,经过过滤器过滤后,会将报文存储到FIFO中,每个过滤器组都会关联一个FIFO,由此可见,当接收到的报文通过过滤器后会被存储到此过滤器组关联的FIFO中(STM32共

 前言

                  当bxCAN接收到报文,经过过滤器过滤后,会将报文存储到FIFO中,每个过滤器组都会关联一个FIFO,由此可见,当接收到的报文通过过滤器后会被存储到此过滤器组关联的FIFO中(STM32共两个接收FIFO)。这个FIFO为3级邮箱深度,且完全由硬件来管理,从而节省了CPU的处理负荷,简化了软件并保证了数据的一致性。应用程序只能通过读取FIFO输出邮箱,来读取FIFO中最先收到的报文。

2 什么是FIFO输出邮箱?

                在回答这个问题之前,首先要知道一些内容,STM32的bxCAN模式共有两个接收FIFO,其次,每个接收FIFO有3级邮箱深度,意思就是说由三个邮箱组成,你暂且可以将这三个邮箱一起看成一个具体三个成员的消息队列,那么,你肯定会问,这个消息队列哪个是队首,哪个是队尾(假设消息从队首存入,从队尾取出)?在这里,这个FIFO输出邮箱就相当于这个队尾的意思,你可以将它看成是一个指向队尾的指针。那么三个邮箱哪个是队尾呢?显而易见,这就取决了当时接收到的消息了。

3 有效报文的定义

               根据CAN协议,当报文被正确接收(直到EOF域的最后一位都没有错误),且通过了标识符过滤,那么该报文被认为是有效报文。

4 FIFO的状态

               FIFO共有五个状态:空状态,挂号1状态,挂号2状态,挂号3状态,溢出状态。如下图所示:

                                                                               图1

                   如上图,FIFO的状态是通过两个标志(FMP,FOVR)来体现的,FMP占两个位,用来标志当前报文所存储的邮箱,FOVR用以标志FIFO是否溢出。这两个标志处于FIFO寄存器(CAN_RFxR   x=0..1)中。

4.1 FIFO的状态变化分析

                  由图1可知,在初始化状态时,FIFO是处于空状态的,当接收到一个报文时,这个报文存储到FIFO内部的邮箱中,此时,FIFO的状态变成挂号1状态,如果应用程序取走这个消息,则FIFO恢复空状态。

                  现在假设FIFO处于挂号1状态,即已接收到一个报文,且应用程序不没来得及取走接收到的报文,此时若再次接收到一个报文,那么FIFO将变成挂号2状态,以此类推,由于FIFO共有3个邮箱,只能缓存3个报文,因此,当接收到3个报文(假设期间应用程序从未取走任何报文)时,此时FIFO已满,若再来一个报文时,已无法再存储,此时FIFO将变成溢出状态。

4.2 FIFO溢出时的策略

                  STM32有两种策略来处理当FIFO溢出时的报文:

                  一:当FIFO溢出时,首先抛弃FIFO内最老的报文,然后再存入新接收到的报文,即滚动接收模式。

                  二:当FIFO溢出时,抛弃新接收到的报文,即FIFO锁定模式。

如何采用以上何种策略,取决于具体应用需求。如何设置?CAN主控制器寄存器(CAN_MCR)设置RFLM位为0,则为FIFO滚动接收模式,设为1,则为FIFO锁定模式。

5 与CAN接收相关的中断

                  STM32中与CAN接收相关的中断有三个:

  • 接收中断:每当bxCAN接收到一个报文时产生一个中断。

  • FIFO满中断:当FIFO满时,即存储了3个报文时产生的中断。

  • FIFO溢出中断:当FIFO溢出时产生此中断。

 需要注意的是,并不是以上所有中断就一定会产生,这取决于中断允许寄存器(CAN_IER)如何配置,关于中断相关内容,详情请关注后续中断介绍博文。

6 FIFO的构成

             前面已经说过,STM32共有两个接收FIFO,每个FIFO由三个邮箱构成,那么每个邮箱又是如何的呢?

             每个邮箱是由四个寄存器组成,这四个寄存器分别是:接收FIFO邮箱标识符寄存器(CAN_RIxR  x=0..1),接收邮箱数据长度和时间戳寄存器(CAN_RDTxR x=0..1),接收FIFO邮箱低字节寄存器(CAN_RDLxR x=0..1),接收FIFO邮箱高字节寄存器(CAN_RDHxR x=0..1)。

6.1 标识符寄存器(CAN_RIxR)(x=0..1)

地址偏移量:0x1B0,0x1C0
复位值:未定义位
注: 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

                                                                                         图2

                 由上图可知,一个CAN ID寄存器由11位标准id+18位扩展id+IDE(扩展标识)+RTR(远程帧标志)组成。


位31:21STID[10:0]: 标准标识符
扩展身份标识的高字节。
位20:3EXID[17:0]: 扩展标识符
扩展身份标识的低字节。
位2IDE: 标识符选择
该位决定接收邮箱中报文使用的标识符类型
0: 使用标准标识符;
1: 使用扩展标识符。
位1RTR: 远程发送请求
0: 数据帧;
1: 远程帧。
位0保留位。


6.2 数据长度和时间戳寄存器 (CAN_RDTxR) (x=0..1)

地址偏移量:0x1B4,0x1C4
复位值:未定义位
注: 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

                                                                                                 图3

各位的定义如下:


位31:16TIME[15:0]: 报文时间戳
该域包含了,在接收该报文SOF的时刻,16位定时器的值。
位15:8FMI[15:0]: 过滤器匹配序号
这里是存在邮箱中的信息传送的过滤器序号。关于标识符过滤的细节,请参考21.4.4中有关过滤器匹配序号。
位7:4保留位,硬件强制为0。
位3:0DLC[15:0]: 接收数据长度
该域表明接收数据帧的数据长度(0~8)。对于远程帧,数据长度DLC恒为0。



        这里需求注意的是FMI,当接收到一个报文时,这个报文通过某一个过滤器时,会将此过滤器对应的序号,即过滤器匹配序号保存到关联的接收FIFO中,具体来说,应该是保留到关联的FIFO中的邮箱的数据长度和时间戳寄存器的FMI位。这下明白了吧。

6.3 接收FIFO邮箱低字节数据寄存器 (CAN_RDLxR) (x=0..1)

地址偏移量:0x1B8,0x1C8
复位值:未定义位
注: 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

接收到的报文的数据用两个寄存器存储,分别存储高四个字节和低四个字节。这里是指低四个字节。

                                                                                            图4


位31:24DATA3[7:0] : 字节3
报文的数据字节3。
位23:16DATA2[7:0] : 字节2
报文的数据字节2。
位15:8DATA1[7:0] : 字节1
报文的数据字节1。
位7:0DATA0[7:0] : 字节0
报文的数据字节0。
报文包含0到8个字节数据,且从字节0开始。


6.4 接收FIFO邮箱高字节数据寄存器 (CAN_RDHxR) (x=0..1)

地址偏移量:0x1BC,0x1CC
复位值:未定义位
注: 所有接收邮箱寄存器都是只读的。

含义如6.3节,这时是指接收报文的数据的高四个字节。

                                                                                                图5


位31:24DATA7[7:0] : 字节7
报文的数据字节7
注: 如果CAN_MCR寄存器的TTCM位为1,且该邮箱的TGT位也为1,那么DATA7和DATA6将被TIME时间戳代替。
位23:16DATA6[7:0] : 字节6
报文的数据字节6。
位15:8DATA5[7:0] : 字节5
报文的数据字节5。
位7:0DATA4[7:0] : 字节4
报文的数据字节4。


7 CAN的接收FIFO寄存器(CAN_RFxR x=0..1)介绍

前面已经介绍了接收FIFO中的邮箱的组成(每个邮箱由四个寄存器组成),接收FIFO有了三个邮箱所包含的寄存器还不够,接收FIFO还应该由一个专门的寄存器来管理,来指示接收FIFO的状态和操作FIFO(如释放)。那么这个寄存器就叫接收FIFO寄存器(CAN_RFxR x=0..1)。

如下图:

                                                                                                         图6

各位如下定义:


位31:6保留位,硬件强制为0
位5RFOM0: 释放接收FIFO 0输出邮箱
软件通过对该位置1来释放接收FIFO的输出邮箱。如果接收FIFO为空,那么对该位置1没有任何效果,即只有当FIFO中有报文时对该位置1才有意义。如果FIFO中有2个以上的报文,由于FIFO的特点,软件为了访问第2个报文,就需要释放输出邮箱才行。
当输出邮箱被释放时,硬件对该位清0。
位4FOVR0: FIFO 0 溢出
当FIFO 0已满,又收到新的报文且报文符合过滤条件,硬件对该位置1。
该位由软件清0。
位3FULL0: FIFO 0 满
当有3个报文被存入FIFO 0时,硬件对该位置1。
该位由软件清0。
位2保留位,硬件强制其值为0
位1:0FMP0[1:0]: FIFO 0 报文数目
FIFO 0报文数目这2位反映了当前接收FIFO 0中存放的报文数目。
每当1个新的报文被存入接收FIFO 0,硬件就对FMP0加1。
每当软件对RFOM0位写1来释放输出邮箱,FMP0就被减1,直到其为0。

需要注意到的是,接收FIFO的溢出模式并非在此寄存器设置,而是CAN主控制器(CAN_MCR的RFLM位)设置,见4.2节。估计是STM32并不想每个FIFO各自一种溢出模式,而只能共用一种溢出模式。



8 STM32固件库的接收接口


STM32固件库中对应的接收接口为:

[cpp] view plain copy

  1. /** 

  2.   * @brief  Receives a correct CAN frame. 

  3.   * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

  4.   * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1. 

  5.   * @param  RxMessage: pointer to a structure receive frame which contains CAN Id, 

  6.   *         CAN DLC, CAN data and FMI number. 

  7.   * @retval None 

  8.   */  

  9. void CAN_Receive(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber, CanRxMsg* RxMessage);  


获取当前接收FIFO中挂号的报文个数:

[cpp] view plain copy

  1. /** 

  2.   * @brief  Returns the number of pending received messages. 

  3.   * @param  CANx: where x can be 1 or 2 to select the CAN peripheral. 

  4.   * @param  FIFONumber: Receive FIFO number, CAN_FIFO0 or CAN_FIFO1. 

  5.   * @retval NbMessage : which is the number of pending message. 

  6.   */  

  7. uint8_t CAN_MessagePending(CAN_TypeDef* CANx, uint8_t FIFONumber);  



责任编辑:电气自动化网

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