STM32 bxCAN 外设

关键概念

bxCAN 内部框图

理解 bxCAN 的数据流向，是正确配置收发的前提。下图展示了控制内核、发送邮箱、接收 FIFO 与过滤器组之间的连接：

三种工作模式的状态转换

位时序寄存器 CAN_BTR

波特率完全由 CAN_BTR 决定。假设 APB1 时钟为 42 MHz，要得到 500 kbps，可取预分频 6、BS1=13、BS2=2，则每位 = 1+13+2 = 16 Tq，波特率 = 42M / (6×16) = 437.5k……为得到精确 500k 常用 APB1=42M、Prescaler=6、BS1=11、BS2=2（共 14 Tq，42M/(6×14)=500k），采样点 (1+11)/14 ≈ 85.7%。

bxCAN 初始化：MX_CAN_Init

下面是一段可直接编译的 HAL 初始化代码，配置 CAN1 为 500 kbps 正常模式，并配置一组掩码过滤器（此处先接收所有帧，后续章节再收窄）。引脚使用 PA11(CAN_RX) / PA12(CAN_TX)，复用功能 AF9。

/* can.c — STM32F4 bxCAN 初始化，500kbps */
#include "stm32f4xx_hal.h"

CAN_HandleTypeDef hcan1;

void MX_CAN1_Init(void) {
  hcan1.Instance = CAN1;              /* 指向 CAN1 寄存器基址 */
  hcan1.Init.Prescaler = 6;         /* BRP：42MHz / 6 = 7MHz */
  hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; /* 正常模式 */
  hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;  /* SJW = 1 Tq */
  hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_11TQ;     /* BS1 = 11 Tq */
  hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;      /* BS2 = 2 Tq → 7M/14 = 500k */
  hcan1.Init.TimeTriggeredMode    = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoBusOff           = ENABLE;  /* 离线自动恢复 */
  hcan1.Init.AutoWakeUp           = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoRetransmission   = ENABLE;  /* 出错自动重传 */
  hcan1.Init.ReceiveFifoLocked    = DISABLE; /* FIFO 满时覆盖旧帧 */
  hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE; /* 按 ID 优先级发送 */

  if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
}

/* HAL 底层回调：开时钟 + 配置引脚，由 HAL_CAN_Init 自动调用 */
void HAL_CAN_MspInit(CAN_HandleTypeDef *hcan) {
  GPIO_InitTypeDef g = {0};
  if (hcan->Instance == CAN1) {
    __HAL_RCC_CAN1_CLK_ENABLE();      /* ① 开 CAN1 时钟（APB1）*/
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();     /* ② 开 GPIOA 时钟 */

    /* ③ PA11=CAN_RX, PA12=CAN_TX，复用推挽 AF9 */
    g.Pin = GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12;
    g.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    g.Pull = GPIO_PULLUP;
    g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    g.Alternate = GPIO_AF9_CAN1;    /* 关键：CAN1 的复用号是 AF9 */
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);
  }
}

过滤器配置：列表模式 vs 掩码模式

过滤器决定哪些报文能进入 FIFO。掩码模式：ID 与掩码按位比较，掩码为 1 的位必须匹配、为 0 的位任意，适合“接收一段范围的 ID”。列表模式：把两个 ID 直接作为匹配值，只有完全相等才通过，适合“只收几个特定 ID”。

/* 32 位掩码模式：接收所有帧（掩码全 0 = 不比较任何位）*/
void CAN_Filter_AcceptAll(void) {
  CAN_FilterTypeDef f = {0};
  f.FilterBank = 0;                          /* 使用第 0 组过滤器 */
  f.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;      /* 掩码模式 */
  f.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;     /* 32 位 */
  f.FilterIdHigh     = 0x0000;
  f.FilterIdLow      = 0x0000;
  f.FilterMaskIdHigh = 0x0000;              /* 掩码 0 = 全部放行 */
  f.FilterMaskIdLow  = 0x0000;
  f.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;     /* 命中帧进 FIFO0 */
  f.FilterActivation = ENABLE;
  f.SlaveStartFilterBank = 14;             /* 双 CAN 时 CAN2 起始组 */
  HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &f);
}

/* 列表模式：只精确接收 ID=0x123 与 0x456 两个标准帧 */
void CAN_Filter_TwoIDs(void) {
  CAN_FilterTypeDef f = {0};
  f.FilterBank = 1;
  f.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDLIST;      /* 列表模式 */
  f.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_16BIT;     /* 16 位可放 4 个标准 ID */
  /* 标准 ID 左移 5 位对齐到 STID[10:0]（因低 5 位是 IDE/RTR）*/
  f.FilterIdHigh     = (0x123 << 5);
  f.FilterIdLow      = (0x456 << 5);
  f.FilterMaskIdHigh = (0x123 << 5);       /* 16 位列表这两个字段也当作 ID */
  f.FilterMaskIdLow  = (0x456 << 5);
  f.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
  f.FilterActivation = ENABLE;
  HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &f);
}