51单片机CAN 通讯，MCP2515芯片，普中科技单片机--回环模式（含源程序下载

显示全部楼层 · 2024-7-20 16:17:27

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一、原来用STM32做过一次CAN 通讯，按照洋桃电子的视频做的，通讯是成功了，但是因为理解不深，还是迷迷糊糊的，中间也看过一些书籍与资料。纸上得来终觉浅，还是要自己亲自试试才理解深刻。

1）CAN 总线通讯协议中，没有地址概念，但是发送方有ID，ID 分为标准ID（11位）与扩展ID(29位)，ID数字越小，在同时发送时优先级越高。因为没有地址信息，所以发送方相当于广播发送，发送的信息可以达到任意节点，接受方根据需要自己决定接受那些ID 发送的信息。因为没有地址，原则上总线上可以挂接无限多设备。

标准报文，11位ID，四位是数据长度，最大发送8个字节，其它是辅助位。

扩展报文，29位ID，四位是数据长度，最大发送8个字节。

2）CAN总线是通过两条线来传输信号：CAN高线、CAN低线。信号由两条线的电位差将物理信号转换成数字信号，以高速CAN为例，CAN高为3.5V，CAN低为1.5V，电位差为2V，此时定义为显性，对应数字信号：0；CAN高与CAN低均为2.5V时，电位差为0V，此时定义为隐性，对应数字信号：1。

高速CAN协议规定，两根线都为2.5V时，为隐形，是数字1；两根线相差2V时，为显性，是数字0

3) 因为没有时钟信号，通讯双方靠相同的波特率来发送与解析数据。每一位又分为四个时间段。

4）信息接受方，如何选择合适的信息呢？

①可以设置为接受所以信息，不加选择，比如中央控制器，就可以设置为接受所有信息，如何根据报文ID确定是谁发来的信息。

② 根据滤波寄存器与屏蔽寄存器接受设备需要的信息。

这个理解稍微复杂一点。屏蔽寄存器相当于门卫，为1时在岗，来一个人都要查看身份信息，和滤波器的一致的才让通过。为0时意味着脱岗，不管是谁都可以进来。

比如屏蔽寄存器为111 1111 1111，滤波寄存器为000 0010 0011，那么只有ID和滤波寄存器完全一致的设备发送的信息才可以接受，因为滤波寄存器不是一个，这样就可以接受有限的几个ID 发送来的信息。（以标准ID为例）

如果屏蔽寄存器是111 1111 0000，滤波寄存器为000 0010 0011，那么所有000 0010 XXXX，最后四位无论是0或是1都可以接受，这样就可以接受一组信息。

二、51单片机自身没有CAN 协议，也没有SPI协议，好在可以模拟SPI协议，CAN通讯需要一个CAN控制器与一个CAN收发器。stm32自带CAN控制器，加一个TJA1050CAN收发器就行了。在万能的淘宝买了四个MCP2515模块，模块上自带TJA1050收发器，每个就4元还包邮。

1）SPI接口，CS,MOSI,MISO,SCK，还有一个中断接到P3.2或P3.3,我没有用。商家给的参考程序是小泥人写的，有很多错误，并且啰里啰嗦。因为普中科技的单片机P2.2 2.3 2.4是数码管控制管脚，所以我稍微变了一下。

//MCP2515引脚定义sbit MCP2515_SCK  = P2^6;//SPI时钟引脚 sbit MCP2515_MOSI = P2^5;//SPI主机输出从机输入引脚 sbit MCP2515_MISO = P2^1;//SPI主机输入从机输出引脚 sbit MCP2515_CS   = P2^0;//SPI片选引脚

2）51单片机没有SPI协议，只能模拟一个，SPI读写程序为

/******************************************************************************** 函数名  : SPI_ReadByte* 描述    : 通过SPI读取一个字节数据* 输入    : 无* 输出    : 无* 返回值  : rByte(读取到的一个字节数据)* 说明    : 无*******************************************************************************/unsigned char SPI_ReadByte(void){  unsigned char i,rByte=0;    MCP2515_SCK=0;  for(i=0;i<8;i++)  {    MCP2515_SCK=1;    rByte<<=1;    rByte|=MCP2515_MISO;    MCP2515_SCK=0;    }  return rByte;}/******************************************************************************** 函数名  : SPI_SendByte* 描述    : SPI发送一个字节数据* 输入    : dt:待发送的数据* 输出    : 无* 返回值  : 无* 说明    : 无*******************************************************************************/void SPI_SendByte(unsigned char dt){  unsigned char i;      for(i=0;i<8;i++)  {      MCP2515_SCK=0;    if((dt<<i)&0x80)      MCP2515_MOSI=1;    else      MCP2515_MOSI=0;              MCP2515_SCK=1;  }  MCP2515_SCK=0;}

3）设置通讯波特率，MCP2515主要有三个寄存器决定了波特率。CNF1，决定了同步跳转SJW与预分频系数，从而决定了一个TQ的时长。

CNF2决定了相位缓冲段1与传播段的长度。

CNF3在BTLMODE=1时，决定了相位缓冲段2的长度。

直接上代码吧，啰里啰嗦的，MCP2515.C文件里已经给做好了，只需要简单改一改就可以了。

//设置波特率为125Kbps  //set CNF1,SJW=00,长度为1TQ,BRP=49,TQ=[2*(BRP+1)]/Fsoc=2*50/8M=12.5us  MCP2515_WriteByte(CNF1,CAN_125Kbps);  //set CNF2,SAM=0,在采样点对总线进行一次采样，PHSEG1=(2+1)TQ=3TQ,PRSEG=(0+1)TQ=1TQ  MCP2515_WriteByte(CNF2,0x80|PHSEG1_3TQ|PRSEG_1TQ);  //set CNF3,PHSEG2=(2+1)TQ=3TQ,同时当CANCTRL.CLKEN=1时设定CLKOUT引脚为时间输出使能位  MCP2515_WriteByte(CNF3,PHSEG2_3TQ);

这个设置中，相位1缓冲段为3TQ,相位缓冲段2为3TQ,传播段为1TQ,再加上同步段的1TQ，总共为8TQ。只要改变CAN_125Kbps的值，就可以改变波特率了，这个值是一系列的宏定义。

//MCP2515波特率预分频#define  CAN_10Kbps  0x31#define CAN_25Kbps  0x13#define CAN_50Kbps  0x09#define CAN_100Kbps  0x04#define CAN_125Kbps  0x03#define CAN_250Kbps  0x01#define  CAN_500Kbps  0x00

4）设置ID值，TXB0SIDH里存储8位，TXB0SIDL存储3位。

MCP2515_WriteByte(TXB0SIDH,0x02);//发送缓冲器0标准标识符高位MCP2515_WriteByte(TXB0SIDL,0x00);//发送缓冲器0标准标识符低位

5）配置屏蔽寄存器与滤波寄存器的值

MCP2515_WriteByte(RXF0SIDH,0x02);//配置验收滤波寄存器n标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(RXF0SIDL,0x60);//配置验收滤波寄存器n标准标识符低位//  MCP2515_WriteByte(RXF1SIDH,0x02);//配置验收滤波寄存器n标准标识符高位//  MCP2515_WriteByte(RXF1SIDL,0x40);//配置验收滤波寄存器n标准标识符低位  MCP2515_WriteByte(RXM0SIDH,0xff);//配置验收屏蔽寄存器n标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(RXM0SIDL,0xe0);//配置验收屏蔽寄存器n标准标识符低位

6）工作模式

配置波特率与屏蔽寄存器与滤波寄存器的值需要在配置模式下进行，MCP2515共有5中模式，配置模式、正常模式、休眠模式、仅监听模式、回环模式。宏定义为：

/* CANCTRL */ #define REQOP_CONFIG    0x80#define REQOP_LISTEN    0x60#define REQOP_LOOPBACK  0x40#define REQOP_SLEEP     0x20#define REQOP_NORMAL    0x00
MCP2515_WriteByte(CANCTRL,REQOP_NORMAL|CLKOUT_ENABLED);//将MCP2515设置为正常模式,退出配置模式

三、设置波特率为125K，发送的ID、屏蔽寄存器、滤波寄存器等值，清空中断标志，禁止中断，都在MCP2515初始化程序中。

1）初始化程序

/******************************************************************************** 函数名  : MCP2515_Init* 描述    : MCP2515初始化配置* 输入    : 无* 输出    : 无* 返回值  : 无* 说明    : 初始化包括：软件复位、工作波特率设置、标识符相关配置等。*******************************************************************************/void MCP2515_Init(void){  unsigned char temp=0;
  MCP2515_Reset();  //发送复位指令软件复位MCP2515  Delay_Nms(1);    //通过软件延时约nms(不准确)
  //设置波特率为125Kbps  //set CNF1,SJW=00,长度为1TQ,BRP=49,TQ=[2*(BRP+1)]/Fsoc=2*50/8M=12.5us  MCP2515_WriteByte(CNF1,CAN_125Kbps);  //set CNF2,SAM=0,在采样点对总线进行一次采样，PHSEG1=(2+1)TQ=3TQ,PRSEG=(0+1)TQ=1TQ  MCP2515_WriteByte(CNF2,0x80|PHSEG1_3TQ|PRSEG_1TQ);  //set CNF3,PHSEG2=(2+1)TQ=3TQ,同时当CANCTRL.CLKEN=1时设定CLKOUT引脚为时间输出使能位  MCP2515_WriteByte(CNF3,PHSEG2_3TQ);    MCP2515_WriteByte(TXB0SIDH,0x02);//发送缓冲器0标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(TXB0SIDL,0x00);//发送缓冲器0标准标识符低位    MCP2515_WriteByte(RXB0SIDH,0x00);//清空接收缓冲器0的标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(RXB0SIDL,0x00);//清空接收缓冲器0的标准标识符低位  MCP2515_WriteByte(RXB0CTRL,0x20);//仅仅接收标准标识符的有效信息  MCP2515_WriteByte(RXB0DLC,DLC_1);//设置接收数据的长度为8个字节    MCP2515_WriteByte(RXF0SIDH,0x02);//配置验收滤波寄存器n标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(RXF0SIDL,0x00);//配置验收滤波寄存器n标准标识符低位//  MCP2515_WriteByte(RXF1SIDH,0x02);//配置验收滤波寄存器n标准标识符高位//  MCP2515_WriteByte(RXF1SIDL,0x40);//配置验收滤波寄存器n标准标识符低位  MCP2515_WriteByte(RXM0SIDH,0xff);//配置验收屏蔽寄存器n标准标识符高位  MCP2515_WriteByte(RXM0SIDL,0xe0);//配置验收屏蔽寄存器n标准标识符低位    MCP2515_WriteByte(CANINTF,0x00);//清空CAN中断标志寄存器的所有位(必须由MCU清空)  //MCP2515_WriteByte(CANINTE,0x01);//配置CAN中断使能寄存器的接收缓冲器0满中断使能,其它位禁止中断    MCP2515_WriteByte(CANCTRL,REQOP_LOOPBACK|CLKOUT_ENABLED);//将MCP2515设置为正常模式,退出配置模式    temp=MCP2515_ReadByte(CANSTAT);//读取CAN状态寄存器的值  if(OPMODE_LOOPBACK!=(temp&0xE0))//判断MCP2515是否已经进入回环  {    MCP2515_WriteByte(CANCTRL,REQOP_LOOPBACK|CLKOUT_ENABLED);//再次将MCP2515设置为回环模式,退出配置模式  }}

2）发送程序

/******************************************************************************** 函数名  : CAN_Send_Buffer* 描述    : CAN发送指定长度的数据* 输入    : *CAN_TX_Buf(待发送数据缓冲区指针),len(待发送数据长度)* 输出    : 无* 返回值  : 无* 说明    : 无*******************************************************************************/void CAN_Send_Buffer(unsigned char *CAN_TX_Buf,unsigned char len){  unsigned char j,dly,count;
  count=0;  while(count<len)  {    dly=0;    while((MCP2515_ReadByte(TXB0CTRL)&0x08) && (dly<50))//快速读某些状态指令,等待TXREQ标志清零    {      Delay_Nms(1);//通过软件延时约nms(不准确)      dly++;    }            for(j=0;j<8;)    {      MCP2515_WriteByte(TXB0D0+j,CAN_TX_Buf[count++]);//将待发送的数据写入发送缓冲寄存器      j++;      if(count>=len) break;    }    MCP2515_WriteByte(TXB0DLC,j);//将本帧待发送的数据长度写入发送缓冲器0的发送长度寄存器    MCP2515_CS=0;    MCP2515_WriteByte(TXB0CTRL,0x08);//请求发送报文    MCP2515_CS=1;  }}

3）接受程序

/******************************************************************************** 函数名  : CAN_Receive_Buffer* 描述    : CAN接收一帧数据* 输入    : *CAN_TX_Buf(待接收数据缓冲区指针)* 输出    : 无* 返回值  : len(接收到数据的长度,0~8字节)* 说明    : 无*******************************************************************************/unsigned char CAN_Receive_Buffer(unsigned char *CAN_RX_Buf){  unsigned char i=0,len=0,temp=0;
  temp = MCP2515_ReadByte(CANINTF);  if(temp & 0x01)  {    len=MCP2515_ReadByte(RXB0DLC);//读取接收缓冲器0接收到的数据长度(0~8个字节)    while(i<len)    {        CAN_RX_Buf=MCP2515_ReadByte(RXB0D0+i);//把CAN接收到的数据放入指定缓冲区      i++;    }  }  MCP2515_WriteByte(CANINTF,0);//清除中断标志位(中断标志寄存器必须由MCU清零)  return len;}

四、51单片机程序，按下按键k3发送数据，并且每次第一个数据加1，第二个数据加2，接受标志位收到数据后会置1，回环模式下仍然要遵循滤波寄存器与屏蔽寄存器的设置要求，才能收到数据。收到的数据显示在数码管上。

/********************************************************************************** * 工程名  ：MCP2515模块－标准帧例程 * 普中科技15单片机开发板+MCP2515 CAN模块 * 硬件连接：            P2^6 -> MCP2515_SCK     SPI时钟引脚  *         P2^5 -> MCP2515_MOSI    SPI主机输出从机输入引脚  *         P2^1 -> MCP2515_MISO    SPI主机输入从机输出引脚  *         P2^0 -> MCP2515_CS    SPI片选引脚 
**********************************************************************************/#include <reg52.h>#include "MCP2515.H"#define uchar unsigned char#define uint  unsigned int
uchar CAN_W_Buffer[8]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07};unsigned char CAN_R_Buffer[8]={0};uchar tab[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,      0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//显示0~F的值sbit P3_2=P3^2;uchar len=0;void delay(uint ms){  uint j;  for(;ms>0;ms--)    for(j=124;j>0;j--);}void display(uchar dat,uchar pos){  P2=(P2&0xe3)+(pos<<2);  P0=tab[dat];  delay(2);  P0=0;}/******************************************************************************** 函数名  : main* 描述    : 主函数，用户程序从main函数开始运行* 输入    : 无* 输出    : 无* 返回值  : 无* 说明    : 无*******************************************************************************/void main(void){      MCP2515_Init();      //MCP2515初始化配置      while(1)  {    if(P3_2==0)    {      delay(20);      if(!P3_2)      {        while(!P3_2);        CAN_W_Buffer[0]++;        CAN_W_Buffer[1]+=2;        CAN_Send_Buffer(CAN_W_Buffer,2);//CAN发送指定长度的数据      }    }    if(MCP2515_ReadByte(CANINTF)&0X01)    {       len=CAN_Receive_Buffer(CAN_R_Buffer);      }    display(len,7);    display(CAN_R_Buffer[0]/16,1);    display(CAN_R_Buffer[0]%16,0);    display(CAN_R_Buffer[1]/16,3);    display(CAN_R_Buffer[1]%16,2);  }}

完整程序下载：

MCP2515模块－标准帧回环模式(STC89).rar

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