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单片机STM32F103如何实现CAN总线？

news 2025/7/8 10:31:00

在STM32F103微控制器上实现CAN（Controller Area Network）总线通信是嵌入式开发中的常见需求。STM32F103系列（如STM32F103C8T6或STM32F103ZET6）内置了CAN控制器（bxCAN），支持CAN 2.0A和2.0B协议，适合工业控制、汽车电子等场景。以下是详细的实现步骤，涵盖硬件连接、开发环境配置、代码编写、调试及注意事项。

1. 硬件准备

要实现CAN总线通信，需准备以下硬件：

STM32F103开发板：如STM32F103C8T6（“蓝板”）或正点原子/野火开发板。
CAN收发器：STM32F103的CAN控制器需要外部收发器将逻辑电平转换为差分信号。常用芯片包括：
- TJA1050（高性价比，最大1Mbps）。
- SN65HVD230（支持3.3V，低功耗）。
CAN总线设备：至少需要两节点（一个发送，一个接收）进行测试。可以用另一块STM32开发板或CAN分析仪（如PCAN、CANoe）。
连接线：杜邦线、USB线等。
调试器：ST-Link V2或J-Link，用于程序下载和调试。
电源：确保开发板供电稳定（通常USB供电，5V或3.3V）。
终端电阻：在CAN总线两端各接一个120Ω终端电阻，防止信号反射（若总线较短，单节点测试可省略一个）。

硬件连接

以TJA1050为例，典型连接方式如下：

STM32F103与TJA1050：
- STM32的CAN_TX（PB9）连接TJA1050的TXD。
- STM32的CAN_RX（PB8）连接TJA1050的RXD。
- TJA1050的VCC接3.3V，GND接地。
TJA1050与CAN总线：
- TJA1050的CANH和CANL引脚连接到CAN总线。
- CAN总线两端各接120Ω电阻。
两节点连接：
- 节点1的CANH接节点2的CANH，CANL接CANL。
- 确保所有节点GND共地，避免电位差。

注意：STM32F103的CAN引脚需要重映射（默认PA11/PA12，需改为PB8/PB9），通过软件配置实现。

2. 开发环境搭建

参考前文（STM32F103开发环境搭建），确保以下工具已准备好：

STM32CubeIDE：用于代码编写和调试。
STM32CubeMX：用于外设配置和初始化代码生成。
ST-Link驱动：确保调试器正常工作。
STM32CubeProgrammer：用于程序烧录。
固件库：推荐使用HAL库（通过CubeMX自动获取STM32F1固件包）。

3. CAN总线配置与代码实现

以下以STM32CubeMX和STM32CubeIDE为基础，详细说明如何实现CAN通信。假设实现一个简单的两节点通信：节点1发送数据，节点2接收并打印。

3.1 使用STM32CubeMX配置CAN

创建新项目：
- 打开STM32CubeMX，选择MCU（如STM32F103C8T6）。
- 进入“Pinout & Configuration”界面。
配置CAN引脚：
- 在“Connectivity”中选择“CAN”。
- 设置引脚重映射：
  - 选择PB8（CAN_RX）和PB9（CAN_TX）。
  - 在“GPIO Settings”中，启用引脚重映射（将CAN设置为“CAN_REMAP[1:0]=10”）。
- 启用CAN外设，模式选择“Normal”或“Loopback”（用于单节点测试）。
配置CAN参数：
- 在“Parameter Settings”中：
  - Prescaler：设置时钟分频，计算公式为：
```
波特率 = APB1时钟频率 / (Prescaler × (Tseg1 + Tseg2 + 1))
```
    例如，APB1时钟为36MHz，波特率设为500kbps：
    - Prescaler = 4
    - Time Segment 1 (Tseg1) = 15
    - Time Segment 2 (Tseg2) = 2
    - 结果：36MHz / (4 × (15 + 2 + 1)) = 500kbps
- Mode：选择“Normal Mode”用于实际通信，或“Loopback Mode”用于调试。
- 启用中断（可选）：勾选“RX interrupt”以接收数据。
配置时钟：
- 在“Clock Configuration”中，设置HSE（外部8MHz晶振），PLL倍频到72MHz，APB1时钟为36MHz。
生成代码：
- 在“Project Manager”中，设置项目名称、路径，选择“STM32CubeIDE”工具链。
- 点击“Generate Code”生成初始化代码。