原标题：STM32 CAN通讯的基本知识及硬件设计

一、STM32 CAN通讯的基本知识

1. CAN通讯概述

CAN（Controller Area Network，控制器局域网络）是一种国际标准的串行通信协议，由德国BOSCH公司开发，并最终成为国际标准（ISO11519以及ISO11898）。它是国际上应用最广泛的现场总线之一，具有高可靠性和多主控制等特点，广泛应用于汽车电子、工业自动化等领域。

2. CAN协议帧类型

CAN协议定义了多种类型的帧，其中数据帧是最常用且复杂的帧类型。数据帧一般由7个段构成，包括帧起始、仲裁段、控制段、数据段、CRC段、应答段和帧结束。具体说明如下：

* **帧起始（SOF）**：1bit，显性信号，表示数据帧（或远程帧）的开始。

* **仲裁段**：包括标识符位（Identifier field-ID）和远程发送请求位（Remote TransferRequest，RTR）。标准帧的ID位是11位，范围是0x000~0x7FF；而扩展帧的ID是29位。ID决定报文的优先级高低，也决定拓扑结构的节点是否接收此ID的帧数据。远程发送请求位用于区分该帧是数据帧还是远程帧，显性信号（0）代表数据帧，隐性信号（1）代表远程帧。

* **控制段**：标准帧中由扩展标识符位（Identifier Extension bit-IDE，1bit）、保留位0（Reseved bit0-r0，1bit）、数据长度编码位（Data Length Code-DLC，4bits）组成；扩展帧由两个保留位（Reseved bit，2bit）、数据长度编码位（Data Length Code-DLC，4bits）组成。

* **数据段**：发送数据的内容，最多8个字节（64bit），实际长度会写到前面的数据长度编码位DLC里。

* **循环校验段（CRC Field）**：包括循环校验序列和界定符。循环校验序列用于校验传输是否正确。

* **确认段（ACK Field）**：包括确认位和界定符。确认位在节点收到正确的CRC序列时，发送端的ACK位被置位。

* **帧结束（End of Frame-EOF）**：7位长度，隐性信号，表示帧的结束。

3. CAN通讯物理层

CAN总线物理层主要有两种形式：

* 一种是遵循ISO11898标准的高速、短距离“闭环网络”，总线最大长度为40m，通信速度最高为1Mbps，总线的两端各要求有一个“120欧”的电阻。

* 另一种是遵循ISO11519-2标准的低速、远距离“开环网络”，最大传输距离为1km，最高通讯速率为125kbps，两根总线是独立的、不形成闭环，要求每根总线上各串联有一个“2.2千欧”的电阻。

4. CAN通讯节点组成

CAN通讯节点由一个CAN控制器及CAN收发器组成。控制器与收发器之间通过CAN_Tx及CAN_Rx信号线相连，收发器与CAN总线之间使用CAN_High及CAN_Low信号线相连。这种差分信号传输方式具有抗干扰能力强、能有效抑制电磁干扰、时序定位精确等优点。

5. STM32 CAN控制器简介

STM32系列微控制器内置了CAN控制器，支持CAN 2.0A和CAN 2.0B Active版本协议。其中，CAN 2.0A只能处理标准数据帧，扩展帧的内容会识别为错误；CAN 2.0B Active则可以处理标准数据帧和扩展数据帧。STM32的CAN控制器通过硬件自动处理帧格式、错误检测、自动重传等功能，降低了CPU处理CAN通信的开销。

二、STM32 CAN通讯的硬件设计

1. 硬件电路设计

在进行STM32 CAN通讯的硬件设计时，需要考虑CAN控制器的引脚配置、时钟开启等前置工作。此外，还需要根据应用需求选择合适的CAN收发器，并将其与STM32的CAN控制器正确连接。同时，在CAN总线的两端需要接入120欧的终端电阻，以匹配总线阻抗，减少回波反射，提高数据通信的抗干扰能力以及可靠性。

2. 波特率配置

波特率是指每秒传输的位数，是CAN通讯中的一个重要参数。在STM32中，可以通过设置位时序参数（如同步段、传播段、相位缓冲段等）来确定合适的波特率。这些参数的设置会影响到CAN通讯的可靠性和实时性，因此需要根据具体的应用需求进行配置。

3. 过滤器配置

STM32的CAN控制器提供了多个可配置的过滤器组，用于筛选接收到的报文。通过配置过滤器的模式、位宽、标识符等参数，可以确定哪些报文可以被接收，哪些报文需要被忽略。这有助于减少CPU处理CAN通信的开销，并提高系统的实时性。

4. 发送和接收流程

在STM32中进行CAN通讯时，发送和接收流程是关键的部分。发送流程包括选择一个空置的邮箱、设置报文的ID、数据长度以及要发送的数据、请求发送等步骤。接收流程则包括配置过滤器、等待接收中断或轮询接收FIFO的状态、读取接收到的报文等步骤。

综上所述，STM32 CAN通讯的基本知识及硬件设计涉及多个方面，包括CAN协议帧类型、物理层特性、通讯节点组成、STM32 CAN控制器简介以及硬件电路设计、波特率配置、过滤器配置和发送接收流程等。在实际应用中，需要根据具体的需求和场景进行选择和配置。