基于STM32的CAN总线接口设计与实现
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计摘要：本文基于STM32单片机设计了一种分布式智能配电终端，旨在解决传统配电系统中存在的信息不对称、操作不便等问题。
通过该终端，用户可以实现对电力系统的监测、控制、保护等多种功能，实现配电系统的自动化、智能化。
在系统设计中，我们使用了基于CAN总线的分布式控制架构，以及基于嵌入式系统的设计方法，使得该终端具有可靠性、稳定性和实用性。
最后，通过实验验证了该终端的性能和可行性。
关键词：STM32单片机；分布式智能配电终端；CAN总线；嵌入式系统引言：随着信息技术和自动化技术的不断发展，电力系统的自动化、智能化已经成为发展趋势。
传统的配电系统中存在着信息不对称、操作不便等问题，给配电系统的安全和稳定带来了很大的隐患。
因此，设计一种高可靠性、稳定性和实用性的分布式智能配电终端，对于实现配电系统的自动化和智能化具有重要意义。
目前，单片机技术已经成为智能电力系统中不可或缺的组成部分。
STM32单片机是一款功能强大、性能稳定的单片机芯片，具有低功耗、高速度、高精度等特点，适用于各种工业控制、智能家居等领域。
一．传统配电系统的问题与不足（一）信息不对称传统配电系统中，信息流动不畅，各个环节之间缺乏有效的信息传递和处理，导致信息不对称。
例如，传统的配电系统中，电力信息需要手动收集，而且数据精度低，容易出现错误，使得对电力系统的监测和保护变得困难。
此外，对于故障信息的传递和处理也存在问题。
由于缺乏有效的通讯手段，故障信息往往需要经过多次传递才能到达责任部门，导致故障响应时间较长，影响配电系统的安全和稳定。
（二）操作不便传统配电系统的操作往往需要人工干预，人工操作控制，效率低下，存在安全隐患。
例如，传统配电系统的开关操作需要人工进行，操作不便，容易出现误操作或操作不当，造成安全事故。
此外，对于配电系统的监测和保护，也需要人工干预，无法实现自动化和智能化，效率低下，使得配电系统的运行效率和稳定性下降。
基于STM32的CAN总线通信设计
基于STM32的CAN总线通信设计近年来，CAN（Controller Area Network）总线通信在汽车电子控制系统和工业领域得到了广泛应用。
作为一种高可靠性、高实时性的通信协议，CAN总线能够实现多节点之间的高效数据传输。
STM32系列微控制器作为嵌入式系统设计领域的重要成员，具备强大的处理能力和丰富的外设资源，被广泛用于CAN总线通信的设计和应用。
本文将介绍，包括硬件设计和软件编程两个方面。
首先，我们将讨论如何选择合适的STM32微控制器和CAN收发器。
其次，我们将详细描述硬件连接和接口电路设计。
最后，我们将介绍CAN总线通信软件的编程方法和实现。
在硬件设计方面，选择合适的STM32微控制器和CAN收发器是至关重要的。
STM32系列微控制器具备不同的处理能力和资源配置，应根据具体应用需求来选择。
CAN收发器是将STM32与CAN总线连接的重要部件，需要根据通信速率和总线特性选择合适的收发器。
在硬件连接和接口电路设计方面，需要参考STM32的引脚分配和电气特性，正确连接CAN收发器和其他外设。
同时，还需要考虑如何提供稳定的电源和适当的信号滤波电路，以保证CAN总线通信的可靠性和稳定性。
在软件编程方面，首先，需要在STM32的开发环境中配置CAN总线通信所需的外设和时钟。
然后，根据具体需求设置CAN总线的通信速率、帧格式和过滤器等参数。
接下来，编写CAN总线发送和接收数据的代码。
在发送数据时，需要将数据打包成CAN帧的格式，并将其发送到CAN总线；在接收数据时，需要监听CAN总线上的数据帧，并将接收到的数据解码处理。
此外，为了提高CAN总线通信的可靠性，还可以加入错误检测和纠错代码。
在实际应用中，广泛应用于汽车电子控制系统和工业自动化领域。
在汽车电子控制系统中，CAN总线通信可以实现各个控制单元之间的数据交换和协调工作，提高整车系统的性能和安全性。
例如，发动机控制单元、制动系统控制单元和防抱死系统控制单元可以通过CAN总线通信实现数据的快速传输和实时响应。
基于stm32单片机的can-usb转换器设计
第05期刘大鹏：基于S T M32单片机的C A N-U S B转换器设计基于STM32单片机的CAN-USB转换器设计刘大鹏（中国软件评测中心，物联网促进中心，北京，100048）摘 要：随着人们对资源的消耗以及由此带来的环境污染，而引发社会的广泛关注，新能源汽车技术发展也由此受到青睐。
在新能源汽车中，电动车电池性能及电量的准确测量与显示是电池技术的重要一部分。
本系统以STM32微处理器为核心控制器，设计了USB-CAN转换器，可实现电池电量的实时测量与显示。
该系统置于电动汽车电子系统中，可将电池电量等状态信息放至CAN总线上，再通过CAN-USB转换器传入PC上位机，将数据通过人机交互界面显示出来，实现数据信息的交互。
关键词：电量显示；CAN-USB转换器；STM32处理器；CAN总线；信息交互中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 (2014)05-589-05工业技术创新 URL: http// DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2014.05.015引言目前，CAN总线已经普遍应用到中高级车辆中，并且在低级车中的应用也不断扩展，很多汽车电子模块都需要通过CAN总线和其他模块进行通信。
在进行汽车电子相关模块的开发中，需要使用上位机中的数据监测、程序分析，进而对车内CAN 总线中的数据进行解析[1]，以便确定各节点模块之间通信数据的准确性和可靠性。
此时就需要一个转换器，将CAN总线的数据转换后提供给上位机以供分析。
实际开发中一般使用普通PC机或笔记本电脑作上位机，PC机或笔记本电脑提供的PCI、RS232及USB接口都可以比较方便地经过转换器和CAN总线相连[2]。
但是，基于USB接口拥有易扩展性、传输的快速性及热插拔性等优点，并考虑到硬件资源、传输速率及现场调试的方便性，故大多数情况下选用USB接口。
电动车电池电量的检测以及在汽车屏幕显示是工业技术创新第01卷第05期2014年12月Industrial Technology Innovation Vol.01 No.05 Dec.2014Design of The CAN-USB Converter Base on STM32 MCUDape ng L iu(C hi na Soft w are Te st i ng C ent er & Int erne t Promot ion Center, B ei jing, 100048, China )Abstract: With the consumption of resources and the resulting pollution, caused widespread concern in society, the development of new energy automotive technology has thus favored. In the new energy vehicles, electric vehicle batteries and power performance measurement and accurate display is the important part of the battery technology. This system has taken the STM32 microprocessor as the core controller, and designed the USB-CAN converter, enabling real-time measurement and display battery charge. It has been arranged in the electric vehicle electronic system, the battery charge state information can be put to the CAN bus, and then through the CAN-USB converter incoming PC host computer, the data is displayed through man-machine interface, and it realizes the data information interaction.Key words:Battery Indicator; CAN-USB Converter; STM32 MCU; CAN-Bus; Information interaction主控芯片使用S T M32f103R B T6，U S B控制器使用P D I U S B D12，C A N控制器使用的是STM32f103RBT6内置的CAN控制器，而CAN收发器则采用TJA1050。
STM32_CAN总线使用说明
1. 配置 CAN 时钟、映射、IO 口
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE); RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
7.查询是否发送完成
i = 0; while((CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) != CANTXOK) && (i != 0xFFF)) //与 2.0 库有异；判断发送数据成功 {
i++; } if(CAN_TransmitStatus(CAN1, TransmitMailbox) == CANTXPENDING) //表示数据正在 发送中。
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);
5.打开 CAN 接收中断
CAN_ITConfig(CAN1, CAN_IT_FMP0, ENABLE);
6.编辑发送数据（标识符模式和扩展模式）
TxMessage.StdId=0x10; TxMessage.RTR=CAN_RTR_DATA; TxMessage.IDE=CAN_ID_STD;//(标识符模式)// CAN_ID_EXT （扩展标识符模式） TxMessage.DLC=8； TxMessage.Data[0] =0x01; TxMessage.Data[1] =0x01; TxMessage.Data[2] =0x01; TxMessage.Data[3] =0x01; TxMessage.Data[4] =0x01; TxMessage.Data[5] =0x01; TxMessage.Data[6] =0x01; TxMessage.Data[7] =0x01; CAN_Transmit(CAN1, &TxMessage);
STM32F4xx can总线配置宝典
1、SystemInit函数用于初始化STM32系统的各种时钟。
此功能只有在复位后使用。
在system_stm32f4xx.c（主要描述CMSIS的Cortex-M4设备外设接入层系统的源文件）中定义。
2、GPIO口初始化：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOB, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);3、CAN总线设计：CAN1_RX: PI9 PA11 PD0 PB8CAN1_TX: PA12 PH13 PD1 PB9CAN2_RX: PB5CAN2_TX: PB6STM32的CAN控制器程序设计的重点集中在CAN寄存器组的初始化过程中，而CAN初始化的重点在于波特率的设置、过滤器的设置和位时序的配置。
CAN总线的波特率设计：波特率=1/正常的位时间正常的位时间=1*Tq+Tbs1+Tbs2,Tq=CAN的分频数*Tpclk。
Tpclk= APB1的时钟周期启动后的STM32F407：SYSCLK = 168MHzHCLK = SYSCLK/1 = 168MHzPCLK1 = HCLK/4 = 42MHzSTM32F407 的CAN属于APB1，又由于CAN_InitStruct.CAN_Prescaler = 2;则CAN的时钟为PCLK1/2 = 21 MHz。
STM32的can总线实验心得
STM32的can总线实验心得(一) 工业现场总线 CAN 的基本介绍以及 STM32 的 CAN 模块简介首先通读手册中关于CAN的文档，必须精读。
STM32F10xxx 参考手册Rev7V3.pdf/bbs/redirect.php?tid=255&goto=lastpost#lastpos t需要精读的部分为 RCC 和 CAN 两个章节。
为什么需要精读 RCC 呢？因为我们将学习 CAN 的波特率的设置，将要使用到RCC 部分的设置，因此推荐大家先复习下这部分中的几个时钟。
关于 STM32 的 can 总线简单介绍bxCAN 是基本扩展 CAN (Basic Extended CAN) 的缩写，它支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 。
它的设计目标是，以最小的 CPU 负荷来高效处理大量收到的报文。
它也支持报文发送的优先级要求（优先级特性可软件配置）。
对于安全紧要的应用，bxCAN 提供所有支持时间触发通信模式所需的硬件功能。
主要特点· 支持 CAN 协议 2.0A 和 2.0B 主动模式· 波特率最高可达 1 兆位 / 秒· 支持时间触发通信功能发送· 3 个发送邮箱· 发送报文的优先级特性可软件配置· 记录发送 SOF 时刻的时间戳接收· 3 级深度的2个接收 FIFO· 14 个位宽可变的过滤器组－由整个 CAN 共享· 标识符列表· FIFO 溢出处理方式可配置· 记录接收 SOF 时刻的时间戳可支持时间触发通信模式· 禁止自动重传模式· 16 位自由运行定时器· 定时器分辨率可配置· 可在最后 2 个数据字节发送时间戳管理· 中断可屏蔽· 邮箱占用单独 1 块地址空间，便于提高软件效率(二) STM32 CAN 模块工作模式STM32 的 can 的工作模式分为:/* CAN operating mode */#define CAN_Mode_Normal ((u8)0x00) /* normal mode */#define CAN_Mode_LoopBack ((u8)0x01) /* loopback mode */#define CAN_Mode_Silent ((u8)0x02) /* silent mode */#define CAN_Mode_Silent_LoopBack ((u8)0x03) /* loopback combined with silent mode */在此章我们的 Mini-STM32 教程中我们将使用到CAN_Mode_LoopBack和CAN_Mode_Normal两种模式。
基于STM32的通用智能仪表设计及实现
1系统设计STM32微型处理器用的是Cortex-M3内核，外面的接口非常多，主频高达72MHz，它是一种能远程控制的仪器，CAN能被广泛应用到很多行业，优点很多。
如功能强大、可靠性高、技术先进且成本合理等。
CAN总线可以支持多主，通信率高达1Mbit/s(间离小于20m),用这种方式来布置线路，方便性和可靠性大幅度增强。
下图就是智能仪表的设计图。
2关键硬件设计STM32可以用在很多设备上，可以根据用途，选择合适的科学的硬件要求。
这种系统还有一个强大的功能是能裁剪，我们可以按照需求对硬件进行调整，找出适合我们，经济实惠的进行使用。
2.1核心处理器核心处理器使用STM32F103VC，内核是功能强大的32位RISC，工作频率为72MHz，内部安装高速的存储器，能够增强I/O的端口并能连接到两条APB的总线；有三个十二位的ADC，能够提供十五种采样通道或者多种模式；DMA控制器的通道很多，高达十二个，能持的外设种类更多；还包括四个十六位的定时器与两个PWM 定时器；通信标准接口很多，工业领域非常适合；带4个片选的灵活的静态存储器控制器，支持SD卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；提供并行LCD接口，兼容8080/6800模式；采用LQFP100封装，提供80个GPIO；除了模拟输入I/O，其他管脚可以承受5V信号输入；供电范围非常宽，两伏到三点六伏之间，还有能编程的电压检测器，让整个系统的工作更稳定，抗干扰能力更强，把温度传感器与内部ADC直接相连，能更简便的监测器件周围的环境；最适合的温度是四十到一百零五摄氏度，达到工业生产中的应用需求。
2.2抗干扰设计内部建设也重要。
每种电路里面含有两种类型的信号，一类是模拟信号，另一类是数字信号。
两类中抗干扰能力最强的是数字信号，但是噪音很大，它就成了模拟信号的主要噪声源，因此要重视两种信号的隔离与去耦。
用5V电源输入，要在输入端加入相应的去耦电容。
stm32F4 CAN总线学习
STM32F4 CAN学习记录1.C AN协议学习CAN基础1.CAN属于多主机局部网，采用多主竞争式总线结构，具有多主站运行和分散仲裁的串行总线以及广播通信的特点，各节点之间可以实现自由通信。
2.CAN总线以报文为单位进行数据传送，报文的优先级由标识符决定，具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。
3.CAN总线采用差分电压传输；在空闲状态下CAN_H和CAN_L均为2.5V左右，此时的状态表示为逻辑“1”，称为“隐性”电平(差值为"0v")；当CAN_H比CAN_L高时表示逻辑“0”，称为“显性”电平(差值为"2v")。
显性时，通常电压值为：CAN_H=3.5V，CAN_L=1.5V。
4.CAN总线采用“载波监测，多主掌控／冲突避免”（CSMA／CA）的通信模式。
该模式工作流程大致如下：●当总线处于空闲状态时（呈隐性电平），任何节点都可以向总线发送显性电平作为帧开始。
●当网络中存在2个及以上节点同时要求发送时就会产生竞争。
CAN总线按位对标识符进行仲裁；各节点在发送电平的同时也在监听总线，如果总线电平与发送电平不同，则表明总线上存在更高优先级的节点在发送，则节点停止发送退出竞争。
其他节点继续上述过程直到剩余1个节点，则最终优先级最高节点获得总线控制权并发送数据。
●参与总线仲裁的只有仲裁段；基础ID相同的标准can报文比扩展can报文优先级更高；相同ID的数据帧与远程帧，数据帧优先级更高。
CAN报文结构CAN分为标准格式(CAN2.0A)和扩展格式(CAN2.0B)；标准帧采用11位标识符ID，共可表示2047条报文；扩展帧采用29位标识符ID，共可表示5亿多条报文。
CAN总线上传输的数据帧共有4种类型：数据帧、远程帧、错误帧、过载帧。
每一帧都由多个场构成，每个场也都由多个位组成。
下面分别描述着几种帧结构。
1)数据帧：用于传输数据数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结尾。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
图１ 系统总体框图
是一款带隔离的高速CAN收发器芯片，该芯片内部集成了
所有必需的CAN隔离及CAN收发器件。
芯片的主要功能是
将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，并
且具有DC 2500V的隔离功能及ESD保护作用，其是CAN
收发器的理想选择[2]。
２ ＣＡＮ总线收发模块的硬件设计
CAN总线收发模块的硬件结构如图2所示。
CAN总线
(1978-)，男，江西宜春人，研究生，工程师。
研究方向：汽车电子项目管理。
公飞（1989-），男，山东临沂人，本科，助理工程师。
研究方向：汽车电子硬件设计。
收发模块的主要功能是控制开关和与RS232进行数据通信，开关可以用来控制现场设备的运行，后者可以方便与外界进行通信，提供通讯接口。
其硬件结构节点可以划分为最小系统模块、功能模块。
电源
STM32的工作电压（VDD）为2.0～3.6V[3]。
通过内置的电压调节器提供所需的1.8V电源。
当主电源VDD掉电后，通过VBAT脚为实时时钟（RTC）和备份寄存器提供电源。
使用电池或其他电源连接到VBAT脚上，当VDD断电时，可以保存备份寄存器的内容和维持RTC的功能。
VBAT脚也
图３ 设置时钟流程图
2.2 开关和RS232功能模块
该节点具有两个功能，控制开关状态和与RS232通讯，开关选用八个TX2-5V继电器，两片MC1413作为驱动芯片，MC1413可以实现单片机端口电压到12V电平的转换。
与RS232通讯部分选用MAX232做为电平转换芯片。
2.3 CAN收发模块
CAN收发模块主要是CAN收发器，CAN收发器的常用型号有CTM1050，CTM1050是一款带隔离的高速CAN收发器芯片，该芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN
发器件。
芯片的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平，并且具有DC 2500V的隔离功能及ESD保护作用。
该芯片符合ISO 11898标准，因此，它可以和
图２ 节点硬件结构图
图４ ＣＡＮ初始化流程图
选用的测试模式是环回模式，该模式下数据是自发自收的，即在发送成功的同时就接收到数据了。
标识符是标准标识符，11位，该设计的标识符是0x11，滤波器0，屏蔽位模式，关联到接收FIFO0。
3.2.2 数据收发及处理程序设计
数据收发及处理程序主要包括数据发送和读取、控制开关、串口初始化及串口的数据发送。
3.3 CAN总线数据发送和读取
CAN总线数据发送和读取的流程图如图5、图6所示。
3.4 与RS232通讯的程序
图５ 数据发送流程图
图６ 读取数据流程图
图７ 串口初始化流程图
读取CAN总线数据成功后，把需要串口传输的数据送给串口进行发送。
设置串口的波特率为9 600bps，一个停止位，无校验位。
串口初始化流程图如图7所示。
关于串口发送数据的标准库函数fputc(int ch,FILE*f)，使用半主机模式，默认输出到显示器，为使数据发送到串口，要避免使用半主机模式，需重新定义_sys_exit()。