Недавно мы разбирались с теоретическими аспектами работы протокола CAN – контролем ошибок, организацией арбитража сообщений на шине и т. д. Так вот, сегодня, как и обещал, займемся практической стороной вопроса – реализуем прием и передачу данных по CAN на микроконтроллере STM32.
Для настройки периферии будем использовать STM32CubeMx, в качестве среды разработки я, как обычно, беру IAR. Осталось упомянуть про выбранный контроллер – им сегодня будет STM32F103VE. Но, как вы помните, при работе с STM32 нет никакой проблемы в том, чтобы перейти на другой микроконтроллер или другую IDE 👍
Итак, первый шаг заключается в настройке в CubeMx всей имеющейся периферии. Не буду подробно останавливаться на том, что не касается непосредственно CAN, все можно найти в нашем курсе по этой вот ссылке.
В итоге у нас оказываются задействованы следующие пины контроллера:
Здесь мы уже активировали модуль CAN:
Но пока мы его только включили, необходимо еще выполнить настройку. И самым важным параметром является, конечно, скорость обмена данными. В случае с CAN ситуация не совсем такая, как с другими модулями STM32, для задания скорости мы должны настроить временные характеристики интерфейса, а не просто задать конкретное число:
Давайте разберемся, что это за значения и за что они отвечают. Время передачи одного бита в CAN складывается из:
Все длительности оцениваются через понятие кванта времени, для задания которого мы устанавливаем значение предделителя (в этом проекте он равен 8). Таким образом, мы получаем длительность 1 кванта:
T_{q} = 222.2\medspace нсПервый сегмент на этой схеме – SYNC_SEG – используется для синхронизации всех узлов сети CAN. Ожидается, что фронт сигнала должен находиться внутри именно этого сегмента.
Второй сегмент - BS1 (Bit segment 1). Стандарт CAN включает в себя два сегмента - PROP_SEG и PHASE_SEG1. Оба этих сегмента в STM32 относятся к сегменту BS1. PROP_SEG нужен для компенсации физических задержек в сети, а PHASE_SEG1 используется для компенсации ошибки смещения фазы сигнала.
Сегмент BS1 определяет положение sample point (точки захвата). В этой точке модуль CAN анализирует уровень сигнала на шине, то есть определяет, принят рецессивный или доминантный бит.
И третий сегмент - BS2 (Bit segment 2). Он представляет из себя сегмент PHASE_SEG2 интерфейса CAN. Его назначение такое же как и у PHASE_SEG1.
Сегмент BS2 определяет положение transmit point (точки передачи), то есть того момента времени, когда модуль CAN выдает на линию определенный бит.
Длительности этих сегментов таковы:
- SYNC_SEG: 1 квант времени
- Bit segment 1 (BS1): 1 - 16 квантов
- Bit segment 2 (BS2): 1 – 8 квантов
Устанавливая длительности различных сегментов, мы получаем время передачи одного бита в квантах. Зная длительность самого кванта, мы легко получаем время передачи бита в секундах. А уже из этого мы рассчитываем скорость передачи данных по шине. Только при настройке CAN нужно пройти в обратном направлении.
Пусть мы хотим задать скорость обмена равной 500 Кбит/с. Тогда время передачи одного бита:
T_{bit} = \frac{1\medspace с}{500000\medspace} = 2000\medspace нсДлительность одного кванта мы уже задали равной 222,2 нс. Таким образом, время 1-го бита в квантах:
T = \frac{T_{bit}}{T_{q}} = 9Эти 9