前言

最近負責的一個項目用的主控芯片是STM32F407IGT6，需要和幾個電機控制器進行通訊，有很多參數需要進行監控。
有一個問題一直無法解決。在開啟CAN的接收中斷，接收不到數據，問題卡了很久，下面簡單分享一下解決的過程和思路。

目錄

• 背景

• CAN總線

• CAN控制器

• CAN收發器

• 調試過程

  • 硬件排查

  • CAN分析儀

  • 芯片CAN控制器調試

• 總結

CAN總線

CAN總線是一種串行通信協議，用于在微控制器和其他設備之間傳輸數據。CAN總線通常用于汽車、工業自動化和機器人等領域。

CAN總線的硬件通常由以下幾個部分組成：

• 控制器區域：包括CAN控制器和CAN收發器；
• 總線電纜：用于連接CAN總線上的所有設備；
• 終端電阻：用于終止總線，以減少反射和信號干擾；
• 外部電源：用于為CAN總線提供電源；

CAN總線的控制器區域通常包括CAN控制器和CAN收發器。

• CAN控制器負責處理CAN總線上的數據傳輸，包括數據發送和接收、錯誤檢測和糾正等；
• CAN收發器則負責將CAN控制器的信號轉換為總線上的電信號，并將總線上的電信號轉換為CAN控制器可以理解的信號。

CAN控制器

主板上的芯片STM32F407IGT6中帶有兩路的CAN控制器，分別為CAN1 和 CAN2，具體如下圖所示；

CAN收發器

主板上使用的是芯片SN65HVD230，這是TI公司的一款性能強大且具體低功耗功能的CAN收發器，具體的典型應用電路如下所示；

調試過程

硬件排查

設備的調試過程中，首先要確保硬件鏈路上是否正常。最常見的方法就是直接用示波器進行檢查。具體如下所示；

1. 檢查CAN控制器和CAN收發器之間是否正常；
2. 檢查CAN收發器的差分信號是否正常，這里可能要了解一下CAN總線電平的顯性電平和隱性電平的特點，以及CAN底層協議的細節，會比較復雜；

個人比較推薦使用上述步驟檢查硬件鏈路是否存在問題，那如何對數據進行分析呢？當然可以對著示波器的波形一點一點進行分析，但是這樣是很低效的，這里我建議使用CAN分析儀進行數據抓包，下面我們繼續進行介紹。

CAN分析儀

至于數據傳輸是否正確，可以使用CAN盒進行數據監聽，下面是我使用的一款CAN分析儀，如圖；

將CAN分析儀的CAN_H和CAN_L分別并聯到CAN收發器的CAN_H和CAN_L上，然后打開CAN分析儀廠家提供的PC軟件，就可以對CAN總線的數據進行監聽；

1. 將CAN分析儀接入到CAN總線；
2. 將CAN分析儀連接到電腦（這里是USB接口），需要配置相同的波特率；
3. 打開CAN分析儀配套的PC軟件，進行數據的收發；

2. 進行到這里，我在項目中遇到的問題是，發送正常，但是STM32F407無法接收到連續的數據，可以接收到一次數據，后面便無法再進入中斷。這時候，只能再芯片端進行Debug了。

芯片CAN控制器調試

這里的代碼用的HAL庫，庫版本相對來說比較老，是V1.7.10版本的，如下圖所示；

當時我把項目升級到最新的HAL庫，發現CAN部分的驅動改動比較大，另外，下文都是基于V1.7.10版本的HAL庫。

CAN控制器的初始化代碼如下所示；

voidMX_CAN_Init(void)
{
CAN_FilterConfTypeDefsFilterConfig;

/*CAN單元初始化*/
hCAN.Instance=CANx;/*CAN外設*/
hCAN.pTxMsg=&TxMessage;
hCAN.pRxMsg=&RxMessage;

hCAN.Init.Prescaler=6;/*BTR-BRP波特率分頻器定義了時間單元的時間長度42/(1+6+7)/6=500Kbps*/
hCAN.Init.Mode=CAN_MODE_NORMAL;/*正常工作模式*/
hCAN.Init.SJW=CAN_SJW_1TQ;/*BTR-SJW重新同步跳躍寬度1個時間單元*/
hCAN.Init.BS1=CAN_BS1_6TQ;/*BTR-TS1時間段1占用了6個時間單元*/
hCAN.Init.BS2=CAN_BS2_7TQ;/*BTR-TS1時間段2占用了7個時間單元*/
hCAN.Init.TTCM=DISABLE;/*MCR-TTCM關閉時間觸發通信模式使能*/
hCAN.Init.ABOM=ENABLE;/*MCR-ABOM自動離線管理*/
hCAN.Init.AWUM=ENABLE;/*MCR-AWUM使用自動喚醒模式*/
hCAN.Init.NART=DISABLE;/*MCR-NART禁止報文自動重傳DISABLE-自動重傳*/
hCAN.Init.RFLM=DISABLE;/*MCR-RFLM接收FIFO鎖定模式DISABLE-溢出時新報文會覆蓋原有報文*/
hCAN.Init.TXFP=DISABLE;/*MCR-TXFP發送FIFO優先級DISABLE-優先級取決于報文標示符*/
HAL_CAN_Init(&hCAN);

/*CAN過濾器初始化*/
sFilterConfig.FilterNumber=0;/*過濾器組0*/
sFilterConfig.FilterMode=CAN_FILTERMODE_IDMASK;/*工作在標識符屏蔽位模式*/
sFilterConfig.FilterScale=CAN_FILTERSCALE_32BIT;/*過濾器位寬為單個32位。*/
/*使能報文標示符過濾器按照標示符的內容進行比對過濾，擴展ID不是如下的就拋棄掉，是的話，會存入FIFO0。*/
sFilterConfig.FilterIdHigh=0x0000;//(((uint32_t)0x1314<<3)&0xFFFF0000)>>16;/*要過濾的ID高位*/
sFilterConfig.FilterIdLow=0x0000;//(((uint32_t)0x1314<<3)|CAN_ID_EXT|CAN_RTR_DATA)&0xFFFF;?/*?要過濾的ID低位?*/
sFilterConfig.FilterMaskIdHigh=0x0000;/*過濾器高16位每位必須匹配*/
sFilterConfig.FilterMaskIdLow=0x0000;/*過濾器低16位每位必須匹配*/
sFilterConfig.FilterFIFOAssignment=0;/*過濾器被關聯到FIFO0*/
sFilterConfig.FilterActivation=ENABLE;/*使能過濾器*/
sFilterConfig.BankNumber=14;
HAL_CAN_ConfigFilter(&hCAN,&sFilterConfig);

}

根據注釋，可以大概看懂，另外再簡單分析一下關鍵的幾點；

• 波特率設置為 500Kbps；
• 對報文不進行過濾，可以接收任何擴展ID的數據；

雖然不進行任何過濾，但是還是無法接收到CAN回傳的數據，無法進入的接收中斷；

從STM32F407的編程手冊里了解到；

不難發現，CAN1的FIFO0產生接收中斷需要滿足三個條件中的任意一個；

• FMPIE0置1 且 FMP0置1；FIFO不為空會產生中斷
• FFIE0置1 且 FULL置1；FIFO滿，會產生中斷
• FOVIE0置1 且 FOVR0置1；FIFO溢出，會產生中斷

手冊里是這樣描述的，如下圖所示；

使用仿真器對芯片進行調試，設置斷點，發現FMPIE0被清空了，具體如下圖所示；

FMPIE0這一位是FIFO0中有掛起的消息會產生中斷的中斷使能標志位；

所以到這里，問題有點明朗了，為什么無法進入中斷？是中斷使能位被清空了。

那么下面就是檢查代碼，看看是哪里把中斷給disable了。

繼續調試，發現在ESR寄存器中，TEC的值一直增加，然后EWGF被值1了；具體如下所示；

TEC和REC分別是發送錯誤計數器和接收錯誤計數器；

如 CAN 協議所述，錯誤管理完全由硬件通過發送錯誤計數器（ CAN_ESR 寄存器中的 TEC值）和接收錯誤計數器（ CAN_ESR 寄存器中的 REC 值）來處理，這兩個計數器根據錯誤狀況進行遞增或遞減。有關 TEC 和 REC 管理的詳細信息，請參見 CAN 標準。兩者均可由軟件讀取，用以確定網絡的穩定性。此外， CAN 硬件還將在 CAN_ESR 寄存器中提供當前錯誤狀態的詳細信息。通過 CAN_IER 寄存器（ ERRIE 位等），軟件可以非常靈活地配置在檢測到錯誤時生成的中斷。

當TEC大于96的時候，硬件會將EWGF置1（錯誤警告標志位）；在代碼中找到了相應的宏定義；這下問題越來越清晰了。

全文搜索這個宏定義，在HAL_CAN_IRQHandler中找到了__HAL_CAN_DISABLE_IT(CAN_IT_FMP0)，關閉了FIFO0的消息掛起中斷，整體代碼如下；

/**
*@briefHandlesCANinterruptrequest
*@paramhcan:pointertoaCAN_HandleTypeDefstructurethatcontains
*theconfigurationinformationforthespecifiedCAN.
*@retvalNone
*/
voidHAL_CAN_IRQHandler(CAN_HandleTypeDef*hcan)
{
uint32_ttmp1=0U,tmp2=0U,tmp3=0U;
uint32_terrorcode=HAL_CAN_ERROR_NONE;

/*CheckOverrunflagforFIFO0*/
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FOV0);
if(tmp1&&tmp2)
{
/*SetCANerrorcodetoFOV0error*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_FOV0;

/*ClearFIFO0OverrunFlag*/
__HAL_CAN_CLEAR_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV0);
}
/*CheckOverrunflagforFIFO1*/
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV1);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FOV1);

if(tmp1&&tmp2)
{
/*SetCANerrorcodetoFOV1error*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_FOV1;

/*ClearFIFO1OverrunFlag*/
__HAL_CAN_CLEAR_FLAG(hcan,CAN_FLAG_FOV1);
}

/*CheckEndoftransmissionflag*/
if(__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_TME))
{
tmp1=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_0);
tmp2=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_1);
tmp3=__HAL_CAN_TRANSMIT_STATUS(hcan,CAN_TXMAILBOX_2);
if(tmp1||tmp2||tmp3)
{
tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK1);
tmp3=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_TXOK2);
/*CheckTransmitsuccess*/
if(tmp1||tmp2||tmp3)
{
/*Calltransmitfunction*/
CAN_Transmit_IT(hcan);
}
else/*Transmitfailure*/
{
/*SetCANerrorcodetoTXFAILerror*/
errorcode|=HAL_CAN_ERROR_TXFAIL;
}

/*Cleartransmissionstatusflags(RQCPxandTXOKx)*/
SET_BIT(hcan->Instance->TSR,CAN_TSR_RQCP0|CAN_TSR_RQCP1|CAN_TSR_RQCP2|
CAN_FLAG_TXOK0|CAN_FLAG_TXOK1|CAN_FLAG_TXOK2);
}
}

tmp1=__HAL_CAN_MSG_PENDING(hcan,CAN_FIFO0);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FMP0);
/*CheckEndofreceptionflagforFIFO0*/
if((tmp1!=0U)&&tmp2)
{
/*Callreceivefunction*/
CAN_Receive_IT(hcan,CAN_FIFO0);
}

tmp1=__HAL_CAN_MSG_PENDING(hcan,CAN_FIFO1);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_FMP1);
/*CheckEndofreceptionflagforFIFO1*/
if((tmp1!=0U)&&tmp2)
{
/*Callreceivefunction*/
CAN_Receive_IT(hcan,CAN_FIFO1);
}

/*Seterrorcodeinhandle*/
hcan->ErrorCode|=errorcode;

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_EWG);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_EWG);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckErrorWarningFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoEWGerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_EWG;
}

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_EPV);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_EPV);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckErrorPassiveFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoEPVerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_EPV;
}

tmp1=__HAL_CAN_GET_FLAG(hcan,CAN_FLAG_BOF);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_BOF);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckBus-OffFlag*/
if(tmp1&&tmp2&&tmp3)
{
/*SetCANerrorcodetoBOFerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BOF;
}

tmp1=HAL_IS_BIT_CLR(hcan->Instance->ESR,CAN_ESR_LEC);
tmp2=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_LEC);
tmp3=__HAL_CAN_GET_IT_SOURCE(hcan,CAN_IT_ERR);
/*CheckLasterrorcodeFlag*/
if((!tmp1)&&tmp2&&tmp3)
{
tmp1=(hcan->Instance->ESR)&CAN_ESR_LEC;
switch(tmp1)
{
case(CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoSTFerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_STF;
break;
case(CAN_ESR_LEC_1):
/*SetCANerrorcodetoFORerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_FOR;
break;
case(CAN_ESR_LEC_1|CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoACKerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_ACK;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2):
/*SetCANerrorcodetoBRerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BR;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2|CAN_ESR_LEC_0):
/*SetCANerrorcodetoBDerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_BD;
break;
case(CAN_ESR_LEC_2|CAN_ESR_LEC_1):
/*SetCANerrorcodetoCRCerror*/
hcan->ErrorCode|=HAL_CAN_ERROR_CRC;
break;
default:
break;
}

/*ClearLasterrorcodeFlag*/
hcan->Instance->ESR&=~(CAN_ESR_LEC);
}

/*CalltheErrorcallBackincaseofErrors*/
if(hcan->ErrorCode!=HAL_CAN_ERROR_NONE)
{
/*ClearERRIFlag*/
hcan->Instance->MSR=CAN_MSR_ERRI;
/*SettheCANstatereadytobeabletostartagaintheprocess*/
hcan->State=HAL_CAN_STATE_READY;

/*Disableinterrupts:*/
/*-DisableErrorwarningInterrupt*/
/*-DisableErrorpassiveInterrupt*/
/*-DisableBus-offInterrupt*/
/*-DisableLasterrorcodeInterrupt*/
/*-DisableErrorInterrupt*/
/*-DisableFIFO0messagependingInterrupt*/
/*-DisableFIFO0OverrunInterrupt*/
/*-DisableFIFO1messagependingInterrupt*/
/*-DisableFIFO1OverrunInterrupt*/
/*-DisableTransmitmailboxemptyInterrupt*/
__HAL_CAN_DISABLE_IT(hcan,CAN_IT_EWG|
CAN_IT_EPV|
CAN_IT_BOF|
CAN_IT_LEC|
CAN_IT_ERR|
CAN_IT_FMP0|
CAN_IT_FOV0|
CAN_IT_FMP1|
CAN_IT_FOV1|
CAN_IT_TME);

/*CallErrorcallbackfunction*/
HAL_CAN_ErrorCallback(hcan);
}
}

最后，找到無法進入接收中斷的原因，是CAN總線出現發送錯誤的情況，從而觸發了錯誤警告標志位EWGF，進而將關閉了消息掛起中斷。

總結

本文簡單介紹了在STM32F407上的CAN總線調試過程，項目中難免會遇到各種問題，解決之后，大家要及時做好總結和復盤，技術在于積累和沉淀，相互學習，共同進步。