STM32的CAN总线中继器设计及应用

　　引言

　　CAN总线是一种多主方式的串行通信总线，具有优良的稳定性、实时性、远程通信能力以及超强的硬件CRC纠错等特性;CAN总线技术的应用不再仅限于汽车行业，而是扩展到了机械、纺织、控制等行业，并被公认为是最有前途的现场总线之一。然而由于受制于CAN收发器，CAN总线通信距离和网络中节点数被分别限制在10 km和110个之内。但是在稍大型的CAN总线系统中，这往往是不够的，这时就需要用CAN总线中继器对CAN总线网络进行扩展。

　　CAN中继器是系统组网的关键技术设备之一，使用中继器可以提高网络设计的灵活性，并且通过中继器还可以连接两个不同波特率的CAN总线网络;在两个网络间进行数据转发，极大地扩展其使用范围。基于此，本文设计出一款基于STM32的CAN总线中继器，并将其应用到齐玛印花机上，完成圆网印花机通信系统的工程改造。

　　1 系统整体方案及硬件实现

　　以往的CAN中继器设计大多采用MCU加CAN控制器的双芯片或多芯片解决方案。例如，参考文献使用1片MCU加2路CAN控制器的结构实现中继器;参考文献使用双MCU结构设计CAN总线中继器;参考文献使用独立双CAN控制器作为2路CAN接口的控制器来设计CAN中继器。上述方案电路复杂，MCU与CAN控制器通过外部总线连接，数据吞吐速度慢，整体可靠性也比较差。

　　意法半导体的STM32是以ARM Cortex-M3为内核的32位微处理器，主频可高达72 MHz，内置Flash和SRAM，其容量可分别高达512 KB和64 KB;内部集成双bxCAN控制器。它支持CAN协议V2.0A和V2.OB，波特率最高可达1 Mb/s，具有3个发送邮箱和2个3级深度的FIFO，能够以最小的CPU负荷来高效处理大量收到的报文。基于此，选用STM32F105作为主控制器，设计出一款基于STM32的CAN总线中继器。其整体方案如图1所示。

　　由于STM32F105内部集成了双路CAN控制器，CAN中继器的节点电路变得十分简单，其硬件电路如图2所示。

　　2 中继器的软件实现

　　CAN中继器的主要任务是在两个网络中进行数据的过滤和转发。其软件主要包括以下模块：初始化模块、数据发送模块和接收模块等。

　　2.1 初始化模块

　　CAN初始化直接关系到CAN控制器能否正常工作，在很多情况下，软件不能正常工作并不是CAN的收发程序有问题，往往是初始化配置不正确造成的。STM32的CAN初始化主要包括CAN寄存器初始化、CAN单元初始化(包括CAN模式和波特率的设置)、CAN过滤器的初始化。由于STM32开发商提供了大量的固件库函数，所以只需在调用的时间作出相应的设置即可。初始化子程序如下所示：