STM32之CAN---接收管理分析
1 前言
當(dāng)bxCAN接收到報(bào)文，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后，會(huì)將報(bào)文存儲(chǔ)到FIFO中，由http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791一文中可知，每個(gè)過(guò)濾器組都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè)FIFO，由此可見(jiàn),當(dāng)接收到的報(bào)文通過(guò)過(guò)濾器后會(huì)被存儲(chǔ)到此過(guò)濾器組關(guān)聯(lián)的FIFO中（STM32共兩個(gè)接收FIFO）。這個(gè)FIFO為3級(jí)郵箱深度，且完全由硬件來(lái)管理，從而節(jié)省了CPU的處理負(fù)荷，簡(jiǎn)化了軟件并保證了數(shù)據(jù)的一致性。應(yīng)用程序只能通過(guò)讀取FIFO輸出郵箱，來(lái)讀取FIFO中最先收到的報(bào)文。
2 什么是FIFO輸出郵箱？在回答這個(gè)問(wèn)題之前，首先要知道一些內(nèi)容，STM32的bxCAN模式共有兩個(gè)接收FIFO，其次，每個(gè)接收FIFO有3級(jí)郵箱深度，意思就是說(shuō)由三個(gè)郵箱組成，你暫且可以將這三個(gè)郵箱一起看成一個(gè)具體三個(gè)成員的消息隊(duì)列，那么，你肯定會(huì)問(wèn)，這個(gè)消息隊(duì)列哪個(gè)是隊(duì)首，哪個(gè)是隊(duì)尾（假設(shè)消息從隊(duì)首存入，從隊(duì)尾取出）？在這里，這個(gè)FIFO輸出郵箱就相當(dāng)于這個(gè)隊(duì)尾的意思，你可以將它看成是一個(gè)指向隊(duì)尾的指針。那么三個(gè)郵箱哪個(gè)是隊(duì)尾呢？顯而易見(jiàn)，這就取決了當(dāng)時(shí)接收到的消息了。
3 有效報(bào)文的定義根據(jù)CAN協(xié)議，當(dāng)報(bào)文被正確接收(直到EOF域的最后一位都沒(méi)有錯(cuò)誤)，且通過(guò)了標(biāo)識(shí)符過(guò)濾，那么該報(bào)文被認(rèn)為是有效報(bào)文（參考：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791）。
4 FIFO的狀態(tài)FIFO共有五個(gè)狀態(tài)：空狀態(tài)，掛號(hào)1狀態(tài)，掛號(hào)2狀態(tài)，掛號(hào)3狀態(tài)，溢出狀態(tài)。如下圖所示：
圖1
如上圖，F(xiàn)IFO的狀態(tài)是通過(guò)兩個(gè)標(biāo)志（FMP，F(xiàn)OVR）來(lái)體現(xiàn)的，F(xiàn)MP占兩個(gè)位，用來(lái)標(biāo)志當(dāng)前報(bào)文所存儲(chǔ)的郵箱，F(xiàn)OVR用以標(biāo)志FIFO是否溢出。這兩個(gè)標(biāo)志處于FIFO寄存器（CAN_RFxR x=0..1）中。
4.1 FIFO的狀態(tài)變化分析由圖1可知，在初始化狀態(tài)時(shí)，F(xiàn)IFO是處于空狀態(tài)的，當(dāng)接收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，這個(gè)報(bào)文存儲(chǔ)到FIFO內(nèi)部的郵箱中，此時(shí)，F(xiàn)IFO的狀態(tài)變成掛號(hào)1狀態(tài)，如果應(yīng)用程序取走這個(gè)消息，則FIFO恢復(fù)空狀態(tài)。
現(xiàn)在假設(shè)FIFO處于掛號(hào)1狀態(tài)，即已接收到一個(gè)報(bào)文，且應(yīng)用程序不沒(méi)來(lái)得及取走接收到的報(bào)文，此時(shí)若再次接收到一個(gè)報(bào)文，那么FIFO將變成掛號(hào)2狀態(tài)，以此類推，由于FIFO共有3個(gè)郵箱，只能緩存3個(gè)報(bào)文，因此，當(dāng)接收到3個(gè)報(bào)文（假設(shè)期間應(yīng)用程序從未取走任何報(bào)文）時(shí)，此時(shí)FIFO已滿，若再來(lái)一個(gè)報(bào)文時(shí)，已無(wú)法再存儲(chǔ)，此時(shí)FIFO將變成溢出狀態(tài)。
4.2 FIFO溢出時(shí)的策略STM32有兩種策略來(lái)處理當(dāng)FIFO溢出時(shí)的報(bào)文：
一：當(dāng)FIFO溢出時(shí)，首先拋棄FIFO內(nèi)最老的報(bào)文，然后再存入新接收到的報(bào)文，即滾動(dòng)接收模式。
二：當(dāng)FIFO溢出時(shí)，拋棄新接收到的報(bào)文，即FIFO鎖定模式。
如何采用以上何種策略，取決于具體應(yīng)用需求。如何設(shè)置？CAN主控制器寄存器（CAN_MCR）設(shè)置RFLM位為0，則為FIFO滾動(dòng)接收模式，設(shè)為1，則為FIFO鎖定模式。
5 與CAN接收相關(guān)的中斷STM32中與CAN接收相關(guān)的中斷有三個(gè)：
接收中斷：每當(dāng)bxCAN接收到一個(gè)報(bào)文時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷。
FIFO滿中斷：當(dāng)FIFO滿時(shí)，即存儲(chǔ)了3個(gè)報(bào)文時(shí)產(chǎn)生的中斷。
FIFO溢出中斷：當(dāng)FIFO溢出時(shí)產(chǎn)生此中斷。
需要注意的是，并不是以上所有中斷就一定會(huì)產(chǎn)生，這取決于中斷允許寄存器（CAN_IER）如何配置，關(guān)于中斷相關(guān)內(nèi)容，詳情請(qǐng)關(guān)注后續(xù)中斷介紹博文。
6 FIFO的構(gòu)成前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，STM32共有兩個(gè)接收FIFO，每個(gè)FIFO由三個(gè)郵箱構(gòu)成，那么每個(gè)郵箱又是如何的呢？
每個(gè)郵箱是由四個(gè)寄存器組成，這四個(gè)寄存器分別是：接收FIFO郵箱標(biāo)識(shí)符寄存器（CAN_RIxR x=0..1）,接收郵箱數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和時(shí)間戳寄存器（CAN_RDTxR x=0..1）,接收FIFO郵箱低字節(jié)寄存器（CAN_RDLxR x=0..1）,接收FIFO郵箱高字節(jié)寄存器（CAN_RDHxR x=0..1）。
6.1 標(biāo)識(shí)符寄存器（CAN_RIxR）(x=0..1)地址偏移量：0x1B0，0x1C0
復(fù)位值：未定義位
注： 所有接收郵箱寄存器都是只讀的。
圖2
由上圖可知，一個(gè)CAN ID寄存器由11位標(biāo)準(zhǔn)id+18位擴(kuò)展id+IDE(擴(kuò)展標(biāo)識(shí)）+RTR(遠(yuǎn)程幀標(biāo)志)組成。
擴(kuò)展身份標(biāo)識(shí)的高字節(jié)。位20:3EXID[17:0]: 擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符
擴(kuò)展身份標(biāo)識(shí)的低字節(jié)。位2IDE: 標(biāo)識(shí)符選擇
該位決定接收郵箱中報(bào)文使用的標(biāo)識(shí)符類型
0: 使用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符；
1: 使用擴(kuò)展標(biāo)識(shí)符。位1RTR: 遠(yuǎn)程發(fā)送請(qǐng)求
0: 數(shù)據(jù)幀；
1: 遠(yuǎn)程幀。位0保留位。
地址偏移量：0x1B4，0x1C4
復(fù)位值：未定義位
注： 所有接收郵箱寄存器都是只讀的。
圖3
各位的定義如下：
該域包含了，在接收該報(bào)文SOF的時(shí)刻，16位定時(shí)器的值。位15:8FMI[15:0]: 過(guò)濾器匹配序號(hào)
這里是存在郵箱中的信息傳送的過(guò)濾器序號(hào)。關(guān)于標(biāo)識(shí)符過(guò)濾的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考21.4.4中有關(guān)過(guò)濾器匹配序號(hào)。位7:4保留位，硬件強(qiáng)制為0。位3:0DLC[15:0]: 接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
該域表明接收數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（0～8）。對(duì)于遠(yuǎn)程幀，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度DLC恒為0。
這里需求注意的是FMI，還記得之前一篇介紹過(guò)濾器組的文章嗎：http://blog.csdn.net/flydream0/article/details/8148791，當(dāng)接收到一個(gè)報(bào)文時(shí)，這個(gè)報(bào)文通過(guò)某一個(gè)過(guò)濾器時(shí)，會(huì)將此過(guò)濾器對(duì)應(yīng)的序號(hào)，即過(guò)濾器匹配序號(hào)保存到關(guān)聯(lián)的接收FIFO中，具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是保留到關(guān)聯(lián)的FIFO中的郵箱的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和時(shí)間戳寄存器的FMI位。這下明白了吧。
地址偏移量：0x1B8，0x1C8
復(fù)位值：未定義位
注： 所有接收郵箱寄存器都是只讀的。
接收到的報(bào)文的數(shù)據(jù)用兩個(gè)寄存器存儲(chǔ)，分別存儲(chǔ)高四個(gè)字節(jié)和低四個(gè)字節(jié)。這里是指低四個(gè)字節(jié)。
圖4
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)3。位23:16DATA2[7:0] : 字節(jié)2
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)2。位15:8DATA1[7:0] : 字節(jié)1
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)1。位7:0DATA0[7:0] : 字節(jié)0
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)0。
報(bào)文包含0到8個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，且從字節(jié)0開(kāi)始。
地址偏移量：0x1BC，0x1CC
復(fù)位值：未定義位
注： 所有接收郵箱寄存器都是只讀的。
含義如6.3節(jié)，這時(shí)是指接收?qǐng)?bào)文的數(shù)據(jù)的高四個(gè)字節(jié)。
圖5
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)7
注: 如果CAN_MCR寄存器的TTCM位為1，且該郵箱的TGT位也為1，那么DATA7和DATA6將被TIME時(shí)間戳代替。位23:16DATA6[7:0] : 字節(jié)6
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)6。位15:8DATA5[7:0] : 字節(jié)5
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)5。位7:0DATA4[7:0] : 字節(jié)4
報(bào)文的數(shù)據(jù)字節(jié)4。
前面已經(jīng)介紹了接收FIFO中的郵箱的組成（每個(gè)郵箱由四個(gè)寄存器組成），接收FIFO有了三個(gè)郵箱所包含的寄存器還不夠，接收FIFO還應(yīng)該由一個(gè)專門的寄存器來(lái)管理，來(lái)指示接收
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