STM32的CAN总线中继器设计及应用

CAN过滤器设置的得当与否是CAN是否能够成功接收信息的关键，尤其在过滤器组位宽和模式设计上，如何将节点的ID号准确地映射到过滤器组位宽设置寄存器上是过滤器的核心。为了过滤出一组标识符，设置过滤器工作在屏蔽位模式下，对标识符的任何一位采用“必须匹配”或“不用关心”的原则处理。
2．2 数据发送模块
中继器的任务之一就是实现报文的转发。STM32F105内部集成了双bxCAN控制器，它包括3个发送邮箱和2个3级深度的FIFO。结合STM32-F105的特性，采用双FIFO的转发机制，其原理如图3所示。

依据图3，当STM32F105接收到新的报文时，经过数据处理模块处理，在主监控程序负责下，对两路bxCAN控制器的接收FIFO缓冲区进行监视，如某一路缓冲区非空则向另一路转发。
STM32F105发送报文的流程为：应用程序选择1个空置的发送邮箱；设置标识符，数据长度和待发送数据；然后对CAN_TIxR寄存器的TXRQ位置1，来请求发送。TXRQ位置1后，邮箱就不再是空邮箱；而一旦邮箱不再为空置，软件对邮箱寄存器就不再有写的权限。TXRQ位置1后，邮箱马上进入挂号状态，并等待成为最高优先级的邮箱。一旦邮箱成为最高优先级的邮箱，其状态就变为预定发送状态。当CAN总线进入空闲状态，预定发送邮箱中的报文就马上被发送(进入发送状态)。在邮箱中的报文被成功发送后，它马上变为空置邮箱；硬件相应地对CAN_TSR寄存器的RQCP和TXOK位置1，来表明一次成功发送。
2．3 数据接收模块
为了提高中继器数据传输的实时性，CAN报文的接收采用中断方式。所以在CAN初始化过程中应该通过调用STM32固件库函数voidCAN_IT-Config(CAN_TypeDef*CANx，uint32_t CAN_IT，FunctionalState Newstate)来开启CAN1和CAN2的中断。在接收时通过判断其标志位来确定是CAN1还是CAN2产生的中断，以此进入中断函数void CAN1_RX0_IRQHandler(void)和voidCAN2 RX0_IRQHandler(void)对收到的报文进行处理。即：在接收一个报文时，其标识符首先与配置在标识符列表模式下的过滤器相比较。如果匹配上，报文就被存放到相关联的FIFO中，并且所匹配的过滤器的序号被存入过滤器匹配序号中；如果没有匹配，报文标识符接着与配置在屏蔽位模式下的过滤器进行比较；如果报文标识符没有跟过滤器中的任何标识符相匹配，那么硬件就丢弃该报文，且不会对软件有任何打扰。数据接收模块流程如图4所示。

3 系统在齐玛印花机上的应用
在齐玛印花机CAN通信系统中，CF101板是控制主板，上面具有CAN中继器的功能，其他3个操作板是从节点。系统利用中继器将整个网络的通信系统分为两层，由中继器对主节点和从节点之间的报文进行转发。为了完成对工程的改造，将笔者所设计的CAN中继器代替CF101主板，另外3个节点电路同样采用STM32来设计。
笔者所设计的CAN中继器现在绍兴某公司进行测试。在实际应用中，将中继器的一端和网络主干线连接，另一端和操作板及显示板连接。就最近3个月的测试结果表明：该系统能够和原设备正常通信，保证印花机的正常工作且性能稳定可靠；维护和扩容方便，大大提高了印花机工作效率，并更大程度地降低了设备成本。

4 结论
本文所设计的CAN总线中继器，充分利用以Cortex-M3为内核的STM32的优势，内部集成双bxCAN控制器简化了硬件电路的设计；丰富的固件库函数缩短了开发周期。实践表明，基于STM32的CAN中继器完成了各项设计指标，符合工程的要求，在齐玛印花机系统中能够有效的完成数据的转发和网络的拓展，具有较高的性价比。