【江科大CAN】2.2 STM32 CAN外设（下）

2.2.1 标识符过滤器

本节将重点解决：如何配置过滤器的规则，使其准确过滤出我们想要的报文 ID？

过滤器基本功能回顾：

• 当管理员（硬件）接收到一个报文后，会将其 ID 与所有启用的过滤器进行比较。
• 如果报文 ID 匹配了任何一个启用过滤器的规则，则该报文被视为**“需要的”，允许通过过滤器，并存入指定的接收 FIFO** (FIFO0 或 FIFO1)。
• 如果报文 ID 无法匹配任何一个启用过滤器的规则，则该报文被视为**“不需要的”，被直接丢弃**，不会存入 FIFO，也不会通知程序。这极大地减轻了软件处理无关报文的负担。

过滤器寄存器概览 (单个过滤器)：
每个过滤器由一组寄存器控制其行为和规则：

1. 核心过滤寄存器 (2个 32位)：
   • FXR1 (Filter x register 1, x=0…13)：存储过滤器标识符/掩码的关键部分 1。
   • FXR2 (Filter x register 2, x=0…13)：存储过滤器标识符/掩码的关键部分 2。
   • 作用：报文 ID 的关键过滤信息（目标 ID 或 ID + 掩码）存储在这两个寄存器中。具体格式取决于工作模式。
2. 配置寄存器位：
   • FSCx (Filter scale x, x=0…13)：过滤器位宽配置。
     • 0：配置为 16 位 位宽模式。
     • 1：配置为 32 位 位宽模式。
   • FBMx (Filter mode x, x=0…13)：过滤器模式配置。
     • 0：配置为 屏蔽模式 (Mask mode)。
     • 1：配置为 列表模式 (List mode)。
   • 作用：FSCx 和 FBMx 共同决定过滤器的工作模式（共 4 种），决定了 FXR1 和 FXR2 寄存器中数据的解释方式，从而定义过滤规则。
3. FIFO 关联寄存器位：
   • FFAx (Filter FIFO assignment x, x=0…13)：指定通过此过滤器的报文存入哪个 FIFO。
     • 0：报文存入 FIFO0。
     • 1：报文存入 FIFO1。
   • 作用：实现报文分流（如重要报文进 FIFO0，普通报文进 FIFO1）。
4. 激活控制寄存器位：
   • FACTx (Filter activation x, x=0…13)：过滤器激活开关。
     • 0：禁用该过滤器。
     • 1：启用该过滤器。
   • 作用：未使用的过滤器应禁用 (FACTx=0)，防止其意外干扰。需要时才启用 (FACTx=1)。

注：寄存器名称中的 x (如 FXR1, FSCx) 表示该寄存器属于过滤器组 x (x = 0 到 13)。STM32 有 14 个独立的过滤器组，每个组都拥有自己的一套上述寄存器。

过滤器工作模式详解 (4种)：
FSCx (位宽) 和 FBMx (模式) 的组合定义了过滤器的 4 种工作模式。不同模式适用于不同的过滤需求（单个精确 ID vs. 一组 ID）。

1. 32 位列表模式 (FSCx = 1, FBMx = 1)：
   

   • 设计思路：精确匹配特定的 1 个或 2 个 ID (标准或扩展)。
   • 寄存器使用：
     • FXR1：存储 第 1 个目标 ID 及其相关信息。
     • FXR2：存储 第 2 个目标 ID 及其相关信息。
   • FXR1/FXR2 寄存器位定义 (每个寄存器)：
     • [31:21] STID[10:0]：标准 ID (11位)。写入目标标准 ID 或扩展 ID 的高 11 位。
     • [20:3] EXID[17:0]：扩展 ID 的低 18 位。仅在过滤扩展 ID 时使用。
     • [2] IDE：标识符扩展位。
       • 0：此寄存器存储的是标准 ID (仅使用 STID[10:0])。
       • 1：此寄存器存储的是扩展 ID (使用 STID[10:0] + EXID[17:0] 共 29 位)。
     • [1] RTR：遥控传输请求位。
       • 0：此 ID 对应数据帧。
       • 1：此 ID 对应遥控帧。
     • [0] 保留位：通常写 0。
   • 配置示例：
     • 过滤标准 ID 0x123 的数据帧：FXR1 = 0x123 << 21 | IDE=0 | RTR=0 (即 0x24600000)。
     • 过滤扩展 ID 0x1ABCDEF 的遥控帧：FXR2 = (0x1A << 21) | (0xBCDEF << 3) | IDE=1 | RTR=1 (计算具体值)。
   • 过滤逻辑：接收到的报文 ID 必须精确等于 FXR1 或 FXR2 中配置的 ID (包括 IDE, RTR)，才能通过过滤器。
   • 优缺点：简单直接，但每个过滤器最多只能过滤 2 个 ID。资源利用率较低（尤其当只过滤标准 ID 时，EXID 18 位被浪费）。

2. 16 位列表模式 (FSCx = 0, FBMx = 1)：
   

   • 设计思路：优化资源，精确匹配多个 (最多 4 个) 标准 ID。将 32 位寄存器拆分为两个 16 位单元使用。
   • 寄存器使用：
     • FXR1 拆分为：FXR1[31:16] (单元 1A), FXR1[15:0] (单元 1B)。
     • FXR2 拆分为：FXR2[31:16] (单元 2A), FXR2[15:0] (单元 2B)。
     • 每个 16 位单元 可配置一个标准 ID 过滤项。
   • 每个 16 位单元位定义：
     • [15:5] STID[10:0]：标准 ID (11位)。写入目标标准 ID。
     • [4] RTR：遥控传输请求位。
       • 0：过滤数据帧。
       • 1：过滤遥控帧。
     • [3] IDE：标识符扩展位。必须设置为 0 (仅过滤标准格式 ID)。
     • [2:0] EXID[17:15]：扩展 ID 的高 3 位 (位17-15)。在 16 位模式下通常无效，设置为 000b。
   • 配置示例：在 FXR1[15:0] (单元 1B) 配置过滤标准 ID 0x123 的数据帧：STID[10:0] = 0x123, RTR=0, IDE=0, EXID[17:15]=000b (即 0x2460)。其他单元类似配置。
   • 过滤逻辑：接收到的报文必须是标准格式 (IDE=0)，且其 ID 必须精确等于 四个单元中任何一个单元配置的标准 ID (包括 RTR)，才能通过过滤器。
   • 优缺点：专为过滤大量标准 ID 优化，一个过滤器可过滤 4 个 ID。无法过滤扩展 ID。

3. 32 位屏蔽模式 (FSCx = 1, FBMx = 0)：
   

   • 设计思路：过滤一组 ID。通过定义 ID 模板 (FXR1) 和 掩码/屏蔽位 (FXR2) 来指定哪些 ID 位必须匹配，哪些位可以忽略（“无关位”）。
   • 应用场景：过滤具有相同高位特征的一组 ID（如所有以 0x1 开头的标准 ID）。
   • 寄存器使用：
     • FXR1：存储 ID 模板 (Identifier)。定义期望匹配的位值。
     • FXR2：存储 掩码 (Mask)。定义哪些位需要严格匹配 (1)，哪些位可以忽略 (0)。
   • FXR1 (ID 模板) 和 FXR2 (掩码) 寄存器位定义 (相同)：
     • [31:21] STID[10:0]：标准 ID 部分。
     • [20:3] EXID[17:0]：扩展 ID 的低 18 位。
     • [2] IDE：标识符扩展位。
     • [1] RTR：遥控传输请求位。
     • [0] 保留位：通常写 0。
   • 过滤逻辑 (按位操作)：
     • 对于接收报文 ID 的每一位 (包括 STID, EXID, IDE, RTR)：
       • 如果 FXR2 (掩码) 的对应位 = 1，则接收报文的该位必须等于 FXR1 (模板) 的对应位。
       • 如果 FXR2 (掩码) 的对应位 = 0，则接收报文的该位可以是 0 或 1 (无关)。
     • 只有所有掩码位为 1 的位都匹配成功，报文才通过过滤器。
   • 配置示例 (过滤所有 0x1xx 标准数据帧)：
     • 需求：标准 ID 高 3 位必须是 001b (即 0x1)，低 8 位任意 (xx)，IDE=0 (标准帧)，RTR=0 (数据帧)。
     • FXR1 (模板)： STID[10:0] = 00100000000b (0x100)，IDE=0, RTR=0。EXID 写 0。 (值 ≈ 0x20000000)。
     • FXR2 (掩码)： STID[10:8] = 111b (高 3 位必须匹配)，STID[7:0] = 00000000b (低 8 位无关)，IDE 位掩码 = 1 (必须匹配标准帧)，RTR 位掩码 = 1 (必须匹配数据帧)。EXID 掩码写 0。 (值 ≈ 0x1C000000 注意掩码位位置)。
   • 优缺点：极其强大，一个过滤器即可过滤大量具有相同特征的 ID。资源利用率高。要求项目在规划 ID 时将同组 ID 的关键特征位（通常是高位）设置为固定值。

4. 16 位屏蔽模式 (FSCx = 0, FBMx = 0)：
   

   • 设计思路：结合 16 位宽度和屏蔽模式的优点，用于过滤两组标准 ID 范围。将 32 位寄存器拆分为两个 16 位单元使用，每个单元包含一个 ID 模板 + 掩码。
   • 寄存器使用：
     • FXR1 拆分为：FXR1[31:16] (单元 1A: 掩码), FXR1[15:0] (单元 1B: ID 模板)。
     • FXR2 拆分为：FXR2[31:16] (单元 2A: 掩码), FXR2[15:0] (单元 2B: ID 模板)。
     • 每个 ID 模板 (单元 1B/2B) 和其对应的 掩码 (单元 1A/2A) 组成一个独立的屏蔽过滤项。
   • 每个 16 位单元位定义 (与 16 位列表模式相同)：
     • [15:5] STID[10:0]：标准 ID 部分。
     • [4] RTR：遥控传输请求位。
     • [3] IDE：标识符扩展位 (必须为 0)。
     • [2:0] EXID[17:15]：扩展 ID 的高 3 位 (通常无效，设 000b)。
   • 过滤逻辑 (每个独立项)：
     • 对于接收报文 (必须是标准格式 IDE=0) 的每一位 (STID, RTR)：
       • 如果掩码单元 (如 FXR1[31:16]) 的对应位 = 1，则接收报文的该位必须等于 模板单元 (如 FXR1[15:0]) 的对应位。
       • 如果掩码单元的对应位 = 0，则接收报文的该位可以是 0 或 1 (无关)。
     • 报文只需匹配任何一个屏蔽项 (1A+1B 或 2A+2B)，即可通过过滤器。
   • 配置示例：在第一个屏蔽项 (FXR1) 中配置过滤所有 0x1xx 标准数据帧：
     • FXR1[15:0] (模板 1B)： STID[10:0] = 00100000000b (0x100), RTR=0, IDE=0。 (值 ≈ 0x2000)。
     • FXR1[31:16] (掩码 1A)： STID[10:8] = 111b, STID[7:0] = 00000000b, RTR 位掩码 = 1, IDE 位掩码 = 1。 (值 ≈ 0x1C00)。EXID 掩码位写 0。
   • 优缺点：允许一个过滤器定义两组独立的标准 ID 范围过滤规则。适用于需要过滤多组标准 ID 的场景。

总结与模式选择建议：

• 需要过滤少数 (1-4 个) 精确 ID：
  • 只有标准 ID：优先使用 16 位列表模式 (一个过滤器管 4 个 ID)。
  • 包含扩展 ID：使用 32 位列表模式 (一个过滤器管 2 个 ID)。
• 需要过滤一组或多组具有特定位特征的 ID (范围)：
  • 主要是标准 ID 范围：优先使用 16 位屏蔽模式 (一个过滤器管 2 组范围)。
  • 需要过滤扩展 ID 范围或混合标准/扩展范围：使用 32 位屏蔽模式 (一个过滤器管 1 组范围)。
• 关键：项目规划 CAN ID 分配方案时，应尽量使同一类消息的 ID 具有固定的高位/位特征，以便高效利用屏蔽模式。避免 ID 随机分配导致只能使用低效的列表模式。

2.2.2 过滤器配置示例

场景一：

• 总线ID： 0x123, 0x234, 0x345, 0x456, 0x567, 0x678 (均为标准ID)。
• 目标接收ID： 0x234, 0x345, 0x567 (均为标准ID)。

配置方案：

1. 选择位宽： 目标ID均为标准ID，优先选用16位位宽以最大化利用资源。
2. 选择模式： 观察目标ID (0x234, 0x345, 0x567)，它们之间没有明显的共同规律，无法使用屏蔽模式分组过滤，因此必须选择列表模式 (List Mode)。
3. 配置寄存器：
   • 在16位列表模式下，过滤器寄存器 r1 (低16位) 和 r2 (高16位) 共可容纳4个ID值。
   • 将目标ID写入对应的寄存器位置：
     • r1 低16位：写入 0x234 << 5。
       • 移位原因： CAN标准ID寄存器映射是左对齐的，而赋值通常是右对齐。标准ID (STID) 占据11位，其后有RTR位 (1位) 和IDE位 (1位)，以及扩展ID保留位 (3位)，总计需要左移5位才能正确对齐。低位移出的5位默认补0（RTR=0：数据帧；IDE=0：标准帧）。
       • 如需接收远程帧： 0x234<<5 | 0x10 (即设置RTR位为1)。
     • r1 高16位：写入下一个目标ID 0x345 << 5。
     • r2 低16位：写入目标ID 0x567 << 5。
     • r2 高16位：由于只需3个ID，第4个位置可写入 0。
       • 注意： 此配置隐含要求总线上不存在ID为 0x000 的帧。
   • 当前需求仅需3个ID，一个过滤器足够。若需过滤5个或更多ID，则需配置更多过滤器（系统共提供14个可用过滤器）。

场景二：

• 总线ID： 多组ID：
  • 0x100 - 0x1FF (256个ID)
  • 0x200 - 0x2FF (256个ID)
  • 0x310 - 0x31F (16个ID)
  • 0x320 - 0x32F (16个ID)
• 目标接收ID： 0x200 - 0x2FF (256个ID) 和 0x320 - 0x32F (16个ID) (均为标准ID)。

配置方案：

1. 选择位宽： 目标ID均为标准ID，选用16位位宽。
2. 选择模式： 目标ID数量众多（超过270个），列表模式无法容纳，必须使用屏蔽模式 (Mask Mode)。目标ID组 (0x2xx, 0x32x) 的设计符合屏蔽模式要求（高位固定，低位可变）。
3. 配置寄存器 (16位屏蔽模式)：
   • r1 低16位：存放ID值。
   • r1 高16位：存放对应的屏蔽位/掩码值。
   • r2 低16位：存放ID值。
   • r2 高16位：存放对应的屏蔽位/掩码值。
   • 配置组1 (接收 0x200-0x2FF):
     • r1 低16位 (ID): 写入 0x200 << 5 (关键高位 0x2，低位默认0；移位5位对齐，RTR=0, IDE=0)。
     • r1 高16位 (Mask): 写入 0x700 << 5 (或 0xF00 << 5 效果相同：0x700换算成二进制是0111 0000 0000，0xF00二进制是1111 0000 0000，再左移五位空出来RTR,IDE,EXID,0X700就变成了1110 0000 0000 0000)。
       • 掩码含义： 0x700 (二进制 0111 0000 0000) 左移5位后，高3位 (对应ID的 0x2) 要求必须匹配 (mask=1)，低8位 (对应ID的低8位) 不要求匹配 (mask=0)，允许任意值通过。这正好过滤出 0x2xx。
       • RTR/IDE处理：
         • ID部分默认RTR=0 (数据帧)。
         • 如需接收远程帧，ID部分应 OR 0x10 (设置RTR=1)。
         • 如需同时接收数据帧和远程帧，屏蔽位Mask的RTR位应设为 0 (不检查)。
         • 屏蔽位Mask OR 0x8 (IDE位掩码设为1)，强制只接收标准帧 (IDE=0)，避免误收扩展ID帧。
   • 配置组2 (接收 0x320-0x32F):
     • r2 低16位 (ID): 写入 0x320 << 5 (关键高位 0x32，低位默认0；移位5位对齐，RTR=0, IDE=0)。
     • r2 高16位 (Mask): 写入 0x7F0 << 5。
       • 掩码含义： 0x7F0 (二进制 0111 1111 0000) 左移5位后，高7位 (对应ID的 0x32) 要求必须匹配 (mask=1)，低4位 (对应ID的低4位) 不要求匹配 (mask=0)，允许任意值通过。这正好过滤出 0x32x (16个ID)。
       • RTR/IDE处理： 屏蔽位Mask OR 0x8 (IDE位掩码=1) 确保只接收标准帧。RTR掩码设为1表示必须匹配ID中设定的RTR值 (此处为0，数据帧)。
   • 一个过滤器 (使用 r1 和 r2) 可过滤两组ID。如需过滤更多组ID，配置其他过滤器即可。

场景三：

• 总线ID： 0x123 (标准), 0x234 (标准), 0x345 (标准), 0x56 (标准), 0x12345678 (扩展), 0x0789ABCD (扩展)。
• 目标接收ID： 0x123 (标准) 和 0x12345678 (扩展)。

配置方案：

1. 选择位宽： 目标ID包含扩展ID (0x12345678)，必须使用32位位宽。
2. 选择模式： 两个目标ID无共同规律，无法分组，必须使用列表模式 (List Mode)。32位列表模式下，r1 和 r2 各可存放一个完整的32位ID配置项。
3. 配置寄存器：
   • r1 (存放标准ID 0x123 的配置):
     • 写入 0x123 << 21。
       • 移位原因： CAN标准ID在32位映射图中占据高11位 (STID[10:0])，其后有RTR位 (1位), IDE位 (1位), 扩展ID保留位 (18位) 及控制位 (3位)，总计需要左移21位才能将11位STID对齐到最高位。低位移出位默认补0 (RTR=0：数据帧；IDE=0：标准帧)。
       • 如需接收远程帧： OR 0x2 (设置RTR位为1，该位在映射图中是倒数第2位)。
   • r2 (存放扩展ID 0x12345678 的配置):
     • 写入 (0x12345678 << 3) | 0x4。
       • 移位原因： CAN扩展ID在32位映射图中占据高29位 (ExtID[28:0])，其后是IDE位 (1位), 保留位 (1位), RTR位 (1位)。需要左移3位将29位ExtID对齐到最高位。
       • 设置IDE位： OR 0x4 (IDE=1，表示扩展帧，该位是倒数第3位)。
       • 如需接收远程帧： 额外 OR 0x2 (设置RTR=1)。

场景四：

• 总线ID： 0x12345600 - 0x123456FF (256个扩展ID) 和 0x0789AB00 - 0x0789ABFF (256个扩展ID)。
• 目标接收ID： 0x12345600 - 0x123456FF (扩展ID)。

配置方案：

1. 选择位宽： 目标ID为扩展ID，必须使用32位位宽。
2. 选择模式： 目标ID数量大 (256个) 且具有高位固定、低位可变的特征，适合使用屏蔽模式 (Mask Mode)。
3. 配置寄存器 (32位屏蔽模式)：
   • r1：存放ID值。
   • r2：存放对应的屏蔽位/掩码值。
   • 配置:
     • r1 (ID): 写入 (0x12345600 << 3) | 0x4 (关键高位 0x123456，低8位默认0；移位3位对齐；OR 0x4 设置IDE=1 (扩展帧)；RTR默认0 (数据帧))。
     • r2 (Mask): 写入 (0x1FFF00 << 3) | 0x4 (或 | 0x6 如需同时匹配RTR)。
       • 掩码含义： 0x1FFF00 (二进制 0001 1111 1111 1111 0000 0000) 左移3位后，高13位 (对应ExtID的高13位 0x1234 和 0x56 的高5位) 要求必须匹配 (mask=1)，低8位 (对应ExtID的低8位) 不要求匹配 (mask=0)，允许任意值通过。这正好过滤出 0x123456xx。
       • IDE/RTR处理：
         • | 0x4 将掩码的IDE位设为 1，表示必须匹配ID中的IDE=1 (扩展帧)。
         • | 0x2 将掩码的RTR位设为 1，表示必须匹配ID中的RTR=0 (数据帧)。若需同时接收远程帧，此处RTR掩码应设为 0。

常用特殊配置：

1. 仅接收远程帧 (RTR Frames Only):

   • 模式： 32位屏蔽模式。
   • 配置：
     • r1 (ID): 0x2 (仅设置RTR位=1)。
     • r2 (Mask): 0x2 (仅RTR位掩码=1，要求匹配RTR=1；其他位掩码=0，不检查)。
   • 效果： 接收任何ID，但仅限远程帧类型。

2. 全通模式 (Accept All):

   • 模式： 32位屏蔽模式。
   • 配置：
     • r1 (ID): 任意值 (通常用 0)。
     • r2 (Mask): 0x0 (所有位掩码=0，表示所有位都不需要匹配)。
   • 效果： 接收总线上的所有报文 (任何ID，任何帧类型)。此配置在初始总线调试时非常有用。

总结：
CAN过滤器的配置需要根据具体的应用场景灵活选择位宽（16位或32位，由目标ID是否包含扩展ID决定）和模式（列表模式或屏蔽模式）。配置寄存器时，必须仔细参照寄存器映射图，正确处理ID值的移位操作（左移5位或21位用于16位模式的标准ID，左移3位用于32位模式的扩展ID）以及RTR位和IDE位的设置（通过 OR 操作）。屏蔽模式需要精心设计ID和掩码值以实现分组过滤。过滤器设计相对复杂，务必细心谨慎。

疑惑点：为什么16位列表模式中，标准ID需左移5位？
假设目标ID： 0x234 (标准ID，十六进制)
其二进制值： 10 0011 0100 (共11位，补足前导0为 0010 0011 0100)

1. CAN寄存器的硬件映射规则（核心！）

• CAN标准帧的 接收过滤器寄存器 是 左对齐 的。
• 它的32位结构如下（以16位模式中的单个过滤器寄存器为例）：

  | 31-16          | 15-0            | ← 寄存器分高低16位
  | STID[10:0] | RTR | IDE | EXID[17:13] | ← 实际有效位 (共16位)
  

  • STID[10:0]：11位 标准ID（必须放在最高位！）
  • RTR：1位 (远程帧标志)
  • IDE：1位 (标准帧=0/扩展帧=1)
  • EXID[17:13]：3位 保留位（扩展ID片段，标准帧中无用）

2. 赋值时的矛盾点

• 当我们写代码时，赋值默认是 右对齐 的：
  寄存器 = 0x234 → 二进制 0000 0010 0011 0100 (16位)
• 但硬件要求STID必须左对齐！
  直接赋值会导致ID错位：

  我们希望的布局： [STID][RTR][IDE][保留位]
                | 0010 0011 0100 | 0 | 0 | 000 |  ← 正确！
  
  实际赋值布局：   [低位无用][STID片段][RTR][IDE]
                | 0000 0010 | 0011 0100 0 | 0 | 000 |  ← 完全错误！
  

  • ID被截断为 0011 0100（仅8位），且高位被无用数据占据。

3. 左移5位的数学本质

• 左移5位 = 乘以32
  0x234 << 5 = 0x234 * 32 = 0x4680
• 二进制视角：

  0x234 原始二进制： 0010 0011 0100
  左移5位后：        0010 0011 0100 00000  ← 右侧补5个0
  

  此时值变为 0010 0011 0100 0000 (即 0x4680)

4. 对齐后的寄存器布局

| 15  14  13  12  11  10  9   8   7   6   5   4   3   2   1   0 | ← 位序号
|----------------STID[10:0]------------|RTR|IDE|-保留位-|
|  0   1   0   0   0   1   1   0   1   0   0   0   0   0   0   0 | ← 0x4680的二进制

• 分解验证：
  • STID[10:0] = 0100 0110 100 → 0100 0110 100 = 0x234 (正确对齐到高11位！)
  • RTR = 0 (数据帧)
  • IDE = 0 (标准帧)
  • 保留位 = 000 (默认0)

关键总结

✅ 为什么是5位？

保留位 (3位) + IDE (1位) + RTR (1位) = 5位

移位后，这5个低位正好容纳帧控制标志（全0即默认接收数据帧+标准帧）。

实战配置步骤
若要接收 0x234的远程帧，只需：

uint32_t filter_value = (0x234 << 5) | 0x10;  // 0x4680 | 0x10 = 0x4690

• 0x10的二进制： 0001 0000 → 设置 RTR=1 (远程帧)
• 此时寄存器值 0x4690 对应：

  | STID=0x234 | RTR=1 | IDE=0 | 保留位=000 |
  

💡 重要提示：扩展帧的移位原理相同（左移3位），区别在于IDE=1且保留位结构不同。理解这个对齐逻辑后，所有移位问题都会迎刃而解。

2.2.3 测试模式

接下来我们看一下测试模式 (Test Modes)。顾名思义，测试模式主要用于开发和调试阶段，便于进行自检和总线分析。CAN外设通常支持三种测试模式：静默模式 (Silent Mode)、环回模式 (Loopback Mode) 和环回静默模式 (Loopback Silent Mode)。这些模式在调试程序时非常有用，尤其是在需要同时验证发送和接收功能的情况下。

为何需要测试模式？
当调试基于CAN总线的系统（如CAN总线节点或无线收发模块）时，开发者需要同时编写发送和接收程序。如果数据未能正确接收，问题可能出在发送程序、接收程序或物理连接（如接线错误）上，定位故障点非常困难。

测试模式的核心价值在于支持自发自收测试 (Self-Transmit and Self-Receive Test)：

1. 开发者可以先在一个设备上配置测试模式，让该设备自己发送报文并自己接收。
2. 当自发自收测试成功（即设备能正确接收自己发出的报文），说明该设备的发送功能、接收功能及内部逻辑基本正常。
3. 确认单个设备工作正常后，再进行设备间的互联通信测试。

这种“先自测，再互联”的分步调试策略，能显著提高开发效率和系统健壮性。我们在后续代码实践中也将遵循此原则：先进行自发自收测试，成功后再进行多设备通信。

三种测试模式详解：
下图展示了CAN外设在正常模式和三种测试模式下的内部连接差异（假设框内为CAN外设，TX和RX为外部引脚）：

[示意图概念：一个方框代表CAN外设，左侧有TX引脚，右侧有RX引脚]

1. 静默模式 (Silent Mode):

   • 目的： 分析CAN总线活动，自身不主动驱动总线电平，避免干扰总线。
   • 内部连接变化：
     • 发送器输出（TX Logic）被强制置为逻辑‘1’（隐性电平），相当于不主动发送任何显性位。
     • 发送器输出内部连接到接收器输入（RX Logic）。
     • 外部RX引脚依然连接接收器输入，可以接收总线上的报文。
   • 功能：
     • 自发自收： 设备发送的报文会被自身接收器接收（通过内部回路）。
     • 总线监听： 同时，设备也能通过RX引脚接收总线上的其他报文。
   • 典型应用： 构建CAN总线分析仪（Sniffer）。设备可以“安静地”监听总线上的所有通信（包括自身发送的测试报文），而不会向总线输出任何驱动电平，确保不影响总线原有通信。

2. 环回模式 (Loopback Mode):

   • 目的： 进行设备自测试，同时允许在TX引脚上观测实际发送的电平波形。
   • 内部连接变化：
     • 发送器输出（TX Logic）内部连接到接收器输入（RX Logic）。
     • 发送器输出同时连接到外部TX引脚，可以驱动总线或供示波器等设备测量。
     • 外部RX引脚被断开/隔离，设备无法接收来自总线的任何报文。
   • 功能：
     • 自发自收： 设备发送的报文会被自身接收器接收（通过内部回路）。
     • 波形观测： 发送的报文电平波形会真实地出现在TX引脚上，方便进行物理层信号测量。
   • 注意： 此处的“自发自收”发生在报文层面（即发送的完整CAN报文帧能被接收FIFO捕获），而非仅指底层电信号的回环。我们后续的代码示例将使用此模式进行自发自收验证。

3. 环回静默模式 (Loopback Silent Mode):

   • 目的： 进行严格的设备自测试（热自检），完全隔离于外部总线，互不影响。
   • 内部连接变化：
     • 发送器输出（TX Logic）内部连接到接收器输入（RX Logic）。
     • 外部TX引脚被强制置为逻辑‘1’（隐性电平），不驱动总线。
     • 外部RX引脚被断开/隔离。
   • 功能：
     • 纯粹的自发自收： 设备发送的报文仅被自身接收器接收（通过内部回路）。
     • 完全隔离： 设备既不向总线发送有效电平（TX恒为隐性），也不接收总线上的任何报文（RX断开）。
   • 典型应用（热自检 - Hot Self-Test）： 设备上电后，在加入总线通信前进行自我检查。例如，设备可以发送一个测试报文，验证自身是否能正确接收。由于该模式将设备与物理总线完全隔离，因此：
     • 不影响总线： 不会干扰总线上其他设备的正常通信。
     • 不受总线影响： 不会被总线上的其他报文干扰自检过程。自检通过后，设备再切换到正常模式加入总线通信。

总结与优势：
这三种测试模式为CAN设备的开发和调试提供了强大的灵活性：

• 静默模式： 监听总线 + 自发自收（不影响总线）。
• 环回模式： 自发自收 + 发送波形观测（用于设备自测）。
• 环回静默模式： 纯粹自发自收 + 完全电气隔离（用于热自检）。
  最关键的优势在于： 这些模式的切换仅需通过软件配置寄存器即可完成，无需改动任何物理接线，极大地方便了开发调试过程。

2.2.4 工作模式

接下来我们探讨CAN控制器的工作模式 (Operating Modes)。CAN外设主要支持三种核心工作模式：初始化模式 (Initialization Mode)、正常模式 (Normal Mode) 和睡眠模式 (Sleep Mode)。从名称即可大致理解其用途，下面进行详细说明。

1. 初始化模式 (Initialization Mode):

   • 目的： 禁止报文的接收和发送，专用于配置CAN外设的寄存器。
   • 必要性： 在正常模式下修改配置参数是危险的。参数配置过程中（尚未完成），CAN外设可能基于不完整或不正确的配置开始工作，这极易导致总线错误或干扰其他节点通信。
   • 操作流程：
     • 在修改任何关键参数（如波特率、过滤器设置、模式切换）前，必须先将CAN外设置于初始化模式。
     • 完成所有必要配置后，再切换到正常模式。
   • 核心作用： 确保配置过程安全、可靠，避免在初始化阶段干扰CAN总线。

2. 正常模式 (Normal Mode):

   • 目的： CAN外设的标准工作状态，用于正常接收和发送CAN报文。
   • 操作： 在初始化模式下完成配置后，即可切换到正常模式开始通信。
   • 特点： 这是CAN节点参与总线通信时必须处于的模式。

3. 睡眠模式 (Sleep Mode):

   • 目的： 实现低功耗运行。在此模式下，CAN外设的核心功能（如收发器时钟）大部分停止工作，显著降低功耗。
   • 唤醒机制：
     • 软件唤醒 (Software Wake-up): 通过程序（设置寄存器）主动将CAN外设切换回正常模式。
     • 硬件自动唤醒 (Automatic Wake-up): 当CAN外设检测到总线出现活动（例如有报文开始传输）时，自动退出睡眠模式并准备接收报文。
   • 自动唤醒配置：
     • 通过配置 AWUM (Automatic Wake-up Mode) 寄存器位启用或禁用此功能：
       • AWUM = 1: 启用自动唤醒。检测到总线活动时，硬件自动清除 SLEEP 状态，唤醒外设。
       • AWUM = 0: 禁用自动唤醒。只能通过软件唤醒。
   • 应用场景：
     • 启用自动唤醒 (AWUM=1)： 在低功耗应用中非常有用。节点处理完数据后，可“无脑”进入睡眠模式。一旦总线有活动，它能零延迟自动唤醒接收报文，实现功耗节省与通信实时性的完美平衡。
     • 禁用自动唤醒 (AWUM=0)： 仅需软件唤醒。适用于对功耗不敏感或唤醒时机由应用严格控制的场景。
     • 若无特殊功耗要求，节点可一直工作在正常模式。

工作模式状态与切换：
CAN外设的工作模式通过特定的状态位 (Status Bits) 和请求位 (Request Bits) 来管理和确认。

• 状态位 (反映当前实际状态):

  • SLAK (Sleep Acknowledge):
    • SLAK = 1: 硬件已确认进入睡眠模式。
    • SLAK = 0: 硬件未处于睡眠模式 (可能在正常或初始化模式)。
  • INAK (Initialization Acknowledge):
    • INAK = 1: 硬件已确认进入初始化模式。
    • INAK = 0: 硬件未处于初始化模式 (可能在正常或睡眠模式)。
  • 正常模式状态: SLAK = 0 且 INAK = 0。

• 请求位 (用于发起模式切换):

  • SLEEP (Sleep Request):
    • SLEEP = 1: 请求进入睡眠模式。
    • SLEEP = 0: 请求退出睡眠模式 (唤醒)。
  • INRQ (Initialization Request):
    • INRQ = 1: 请求进入初始化模式。
    • INRQ = 0: 请求退出初始化模式 (进入正常模式)。

• 复位后的默认状态： 通常为睡眠模式 (SLAK = 1, INAK = 0)。

• 模式切换流程 (关键点):

  • 请求位 (SLEEP, INRQ) 的配置仅发出请求，不代表立即生效。硬件需要时间完成必要的状态迁移。
  • 进入睡眠 (SLEEP=1)： 硬件在安全停止当前活动（如完成正在发送的报文）后，才会真正进入睡眠并设置 SLAK=1 进行确认。
  • 进入正常模式 (INRQ=0 或 SLEEP=0)： 硬件必须等待总线空闲 (Bus Idle) 才会执行切换并清除 INAK 或 SLAK。这是为了防止在总线活动期间切换模式导致通信错误或冲突。
  • 状态确认： 软件应通过检查 SLAK 和 INAK 状态位来确认模式切换是否真正完成。

总结：
理解CAN工作模式及其切换机制至关重要：

1. 初始化模式是安全配置的保障。
2. 正常模式是通信的基础。
3. 睡眠模式是实现低功耗的关键，其自动唤醒 (AWUM=1) 功能在需要兼顾功耗和响应性的应用中极具价值。
4. 模式切换是一个请求-确认的过程，需关注状态位 (SLAK, INAK) 的变化，并理解总线空闲是进入正常模式的前提条件。

2.2.5 位时间特性

位时序决定了CAN总线上每个位的采样点位置 (Sampling Point) 和位持续时间 (Bit Duration)，而后者直接决定了通信的波特率 (Baud Rate)。

位时序结构：STM32 vs. CAN标准协议

1. 标准CAN协议 (ISO 11898-1)：

   • 一个位时间划分为四个段 (Segments)：
     • 同步段 (Synchronization Segment, SS): 固定为 1 TQ (Time Quantum)。用于总线边沿同步。
     • 传播时间段 (Propagation Time Segment, PTS): 可配置若干TQ。用于补偿信号在总线上的物理传播延迟。
     • 相位缓冲段1 (Phase Buffer Segment 1, PBS1): 可配置若干TQ。用于补偿节点时钟误差。
     • 相位缓冲段2 (Phase Buffer Segment 2, PBS2): 可配置若干TQ。用于补偿节点时钟误差。
   • 采样点 (Sampling Point): 位于 PBS1 段和 PBS2 段之间。

2. STM32 CAN外设的实现：

   • STM32的设计者将标准协议中的 PTS 和 PBS1 两个段合并为一个段。
   • 因此，STM32的位时间只包含三个段：
     • 同步段 (SS): 固定为 1 TQ。
     • 时间段1 (BS1 - Bit Segment 1): 可配置 1 至 16 TQ。对应标准协议的 PTS + PBS1。
     • 时间段2 (BS2 - Bit Segment 2): 可配置 1 至 8 TQ。对应标准协议的 PBS2。
     • 再同步跳转宽度 (SJW - Resynchronization Jump Width): 可配置 1 至 4 TQ。用于限制在再同步时相位缓冲段可以调整的最大TQ数。
   • 采样点 (Sampling Point): 位于 BS1 段和 BS2 段之间（即BS1结束处）。
   • 核心差异： 仅在于将PTS和PBS1合并为BS1段，采样点位置定义和BS2段配置与标准协议一致。这种合并简化了配置参数（少一个段需要设置），同时保持了与标准协议的兼容性。

波特率计算 (Bit Rate Calculation):

波特率是单位时间内传输的位数，等于位时间的倒数。计算公式如下：

1. 位时间 (Bit Time, T_bit):

   • T_bit = (1 + TS1 + TS2) * T_tq
   • 其中：
     • TS1: BS1段配置寄存器值 (范围 0-15)。实际BS1段长度 = TS1 + 1 TQ。
     • TS2: BS2段配置寄存器值 (范围 0-7)。实际BS2段长度 = TS2 + 1 TQ。
     • T_tq: 一个时间量子 (Time Quantum) 的持续时间。

2. 时间量子 (T_tq):

   • T_tq = (BRP + 1) * T_pclk
   • 其中：
     • BRP: 波特率预分频器寄存器值 (范围 0-1023)。
     • T_pclk: APB1总线时钟周期。
     • 对于STM32F1系列（如C8T6），CAN外设通常挂载在APB1总线上。如果APB1时钟频率 F_pclk1 = 36 MHz，则 T_pclk = 1 / 36,000,000 秒。

3. 波特率 (Bit Rate):

   • Bit Rate = 1 / T_bit = F_pclk1 / [(BRP + 1) * (1 + TS1 + TS2)]
   • 简化理解：
     • APB1时钟 (F_pclk1) 首先经过 (BRP + 1) 分频，得到 TQ时钟频率 (F_tq)： F_tq = F_pclk1 / (BRP + 1)
     • 每个位包含 (1 + TS1 + TS2) 个 TQ。
     • 因此，波特率 = F_tq / (1 + TS1 + TS2) = F_pclk1 / [(BRP + 1) * (1 + TS1 + TS2)]

配置示例 (以STM32F103C8T6为例):

• 目标波特率：125 kbps

CAN_InitStructure.CAN_SJW=CAN_SJW_1tq;//重新同步跳跃宽度1个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_BS1=CAN_BS1_3tq;//时间段1为3个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_BS2=CAN_BS2_2tq;//时间段2为2个时间单位
CAN_InitStructure.CAN_Prescaler=24;//时间单位长度为24           250k
//波特率为：36M/24(1+3+2)=0.25 即250K

2.2.6 中断

1. 中断 (Interrupts)
当CAN总线内部发生重要事件时，中断机制允许程序自动暂停当前任务，跳转执行特定的中断服务函数 (ISR)，以便及时处理事件。STM32 CAN外设提供了丰富的中断源，并独占四个专用的NVIC中断向量（即对应四个独立的中断服务函数）。

主要中断源与对应的中断函数：

1. 发送中断 (Transmit Interrupt):

   • 触发条件： 当发送邮箱 (Transmit Mailbox) 从非空状态变为空状态（即报文已成功发送出去）时触发。
   • 应用场景： 在ISR中可加载新的报文到空闲的发送邮箱，实现连续发送或发送状态监控。

2. FIFO 0 中断 (FIFO 0 Interrupt):

   • 触发条件：
     • 接收到新报文： 当FIFO 0接收到一个报文（FMP0 > 0）。
     • FIFO 满 (Full)： FIFO 0已满 (FULL0 = 1)。
     • FIFO 溢出 (Overrun)： FIFO 0已满时又收到新报文，导致报文丢失 (FOVR0 = 1)。
   • 应用场景： 在ISR中及时处理接收到的报文，避免FIFO满或溢出丢失数据。

3. FIFO 1 中断 (FIFO 1 Interrupt):

   • 触发条件： 与FIFO 0中断类似，但针对FIFO 1：
     • 接收到新报文 (FMP1 > 0)。
     • FIFO 1满 (FULL1 = 1)。
     • FIFO 1溢出 (FOVR1 = 1)。
   • 应用场景： 与FIFO 0中断相同，用于处理FIFO 1的接收事件。

4. 状态改变/错误中断 (Status Change/Error Interrupt):

   • 触发条件： 当CAN外设状态发生重要变化或检测到错误时触发：
     • 发生错误 (Error) (如位错误、格式错误、ACK错误、CRC错误等)。
     • 成功唤醒 (Wake-up) 退出睡眠模式。
     • 成功进入睡眠模式 (Sleep Mode Entry)。
     • 其他状态变化（如总线关闭(Bus-Off)状态进入/退出）。
   • 应用场景： 在ISR中进行错误处理、状态监控、唤醒后初始化等操作。

中断架构优势：

• 独立处理： 四种类型的事件（发送完成、FIFO0接收事件、FIFO1接收事件、状态/错误）拥有各自独立的中断服务函数 (ISR)。这允许开发者对不同事件编写专用的处理逻辑。
• 优先级灵活： 通过NVIC (Nested Vectored Interrupt Controller)，可以为这四个中断源配置不同的优先级 (Priority) 和子优先级 (Subpriority)。例如，可以赋予错误中断最高优先级，确保关键错误被及时响应。

中断信号流向 (图解说明 - 概念简化)：

1. 事件发生 (Event Occurrence): CAN外设内部硬件检测到事件（如发送邮箱空、FIFO收到报文、发生错误等）。
2. 标志位置位 (Flag Setting): 对应的事件标志位会被硬件自动置位 (=1)。例如：
   • 发送邮箱0空 → TME0 (Transmit Mailbox 0 Empty) 或 RQCP0 (Request Completed Mailbox 0) 置1。
   • FIFO 0 收到新报文 → FMP0 (FIFO 0 Message Pending) 不再是0。
   • FIFO 0 满 → FULL0 置1。
   • FIFO 0 溢出 → FOVR0 置1。
   • 发生错误 → ERR (或更具体的错误标志位如 BOFF, EPVF, EWGF) 置1。
   • 唤醒 → WKUI (Wake-up Interrupt) 置1。
   • 进入睡眠 → SLAKI (Sleep Acknowledge Interrupt) 置1。
3. 中断使能 (Interrupt Enable): 每个中断源都有一个对应的中断使能寄存器位 (Interrupt Enable Bit, xxx_IE) (例如 TMEIE, FMPIE0, ERRIE)。仅当该使能位被软件置为 1 时，对应的事件标志位信号才能通过后续的逻辑门。
4. 信号门控 (Gating - AND Gate): 事件标志位信号 (Flag) 和中断使能位信号 (IE) 输入到一个逻辑与门 (AND Gate)。只有当 Flag = 1 且 IE = 1 时，该与门的输出才为 1 (有效中断请求信号)。
5. 信号汇聚 (Aggregation - OR Gate): 所有类型（发送、FIFO0、FIFO1、状态/错误）的有效中断请求信号 (=1) 输入到一个逻辑或门 (OR Gate)。只要其中任意一个输入为 1，该或门的输出就为 1。
6. NVIC 中断请求 (NVIC Interrupt Request): 或门的输出连接到NVIC。对于STM32 CAN外设，NVIC中有四个独立的输入通道对应上述四种中断类型。当一个通道收到 1 (有效请求) 时：
   • NVIC 根据配置的优先级决定是否挂起该中断。
   • 当优先级允许时，CPU 暂停当前任务，跳转执行对应的中断服务函数 (ISR)。
7. 中断服务函数 (ISR): 在 ISR 中，软件需要：
   • 检查标志位： 确定具体是哪个事件触发了中断（因为同一中断向量下可能有多个标志位）。
   • 执行处理逻辑： 如读取接收FIFO、填充发送邮箱、处理错误状态等。
   • 清除标志位 (重要！)： 在处理完成后，必须通过软件清除触发该中断的事件标志位。否则，该中断会持续触发（不断进入ISR）。

2.2.6 时间触发通信（了解）

时间触发通信 (Time Triggered Communication - TTC)

• 概念： 此功能基于 ISO 11898-4 协议（CAN的高层协议），旨在实现全局时间同步和确定性调度。
• 核心思想： 网络中的所有节点基于一个全局同步时钟。每个节点只能在预先分配好的、固定的时间槽 (Time Slot) 内发送其特定的报文。这避免了传统CAN基于标识符(ID)的仲裁 (Arbitration) 机制。
• 优势： 提供严格的消息传输延迟保证，非常适合需要高确定性的实时控制系统（如X-by-Wire）。
• 现状： 在现阶段的学习和应用中（尤其是基础CAN通信），可以将其视为一个高级的、可选的功能模块进行了解。STM32 CAN外设硬件支持是实现TTC的基础之一，但完整的实现需要复杂的协议栈支持。对于大多数应用，掌握基于仲裁的标准CAN通信即可。

STM32 CAN 时间触发通信 (TTC) 硬件设计简述

1. 核心组件：16位自由运行计数器

• CAN外设内部集成一个16位自由运行计数器 (Free-Running Counter)。
• 当TTCM (Time Triggered Communication Mode) 控制位置1（开启TTC功能）时：
  • 该计数器在每一个CAN位时间 (Bit Time) 结束时自动加1。
  • 计数器从0开始计数，计到最大值65535 (0xFFFF)后溢出，自动归零，并继续循环计数。
• 计数器频率 = CAN波特率。例如：
  • 波特率为1 Mbps (位时间1 µs) → 计数器每1 µs加1。
  • 波特率为500 kbps (位时间2 µs) → 计数器每2 µs加1。
• 作用： 该计数器的值称为时间戳 (Timestamp)，用于标记事件发生的相对时间点。

2. 时间戳捕获机制

• 发送邮箱 (Transmit Mailbox):
  • 每个发送邮箱都有一个关联的 TIME 寄存器。
  • 当硬件开始发送一个报文的帧起始 (SOF - Start of Frame) 位时：
    • 当前计数器的值会被硬件自动捕获 (Capture) 并存入该邮箱对应的 TIME 寄存器。
• 接收 FIFO (Receive FIFO):
  • 每个接收FIFO槽位（存储接收到的报文）也有一个关联的 TIME 寄存器。
  • 当硬件成功接收到一个报文的 帧起始 (SOF) 位时：
    • 当前计数器的值会被硬件自动捕获并存入该接收报文对应的 TIME 寄存器。
• 作用： 这样，每个发送出去和接收进来的报文，其开始传输/接收的精确时刻（相对于内部计数器）都被记录下来。

3. 发送时间戳广播 (可选功能 - TGT)

• TGT (Transmit Global Time) 功能： 可通过配置开启（通常与TTCM一起启用）。
• 功能描述：
  • 当开启TGT功能后，在发送一个报文的帧起始 (SOF) 位时：
    1. 计数器的值被捕获存入发送邮箱的 TIME 寄存器（同上）。
    2. 硬件自动将这16位的时间戳值，复制到待发送报文数据段 (Data Field) 的最后两个字节。
• 关键要求：
  • 使用此功能时，报文的 DLC (Data Length Code) 必须设置为 8（即数据段长度为8字节）。
  • 数据段的第7字节 (Byte 6) 和第8字节 (Byte 7) 会被时间戳占用，用户不能使用。
• 作用： 发送节点不仅自己记录发送时间戳，还通过报文将其广播给总线上所有接收节点。这为全网络节点的时间同步提供了基础数据。

4. 时间戳存储格式 (重要澄清)

• 当时间戳值被捕获到 TIME 寄存器或插入数据段时：
  • 高位字节 (MSB) 存储在较高地址（例如数据段的 Byte 6）。
  • 低位字节 (LSB) 存储在较低地址（例如数据段的 Byte 7）。
• (注意：部分中文手册此处描述可能有误，实际存储格式遵循上述规则，与图示一致)。

核心价值与应用场景：

• TTC硬件（计数器、捕获机制、TGT）为在CAN网络上实现精确的时间同步 (Time Synchronization) 和基于时间槽的确定性调度 (Time-Slotted Deterministic Scheduling) 提供了底层支持。
• 所有节点可以利用捕获到的时间戳（尤其是广播的发送时间戳）来校准本地时钟，实现全局时间一致。
• 节点可以在预先分配好的、确定的时间点发送报文，避免总线仲裁，保证关键报文在严格定义的时间窗口内传输。这对于需要高可靠性和严格实时性的系统（如汽车线控系统）至关重要。

2.2.7 错误处理和离线恢复

最后，我们简要介绍STM32 CAN的错误处理 (Error Handling) 和离线恢复 (Bus-Off Recovery) 机制，并概览参考手册的相关内容。

1. 错误处理与离线恢复
STM32 CAN的错误处理机制严格遵循ISO 11898-1 CAN协议标准，但也包含一个特有的配置选项。

• 核心组件：
  • TEC (Transmit Error Counter) - 发送错误计数器： 记录发送相关的错误。
  • REC (Reception Error Counter) - 接收错误计数器： 记录接收相关的错误。
  • 计数器的增减规则与协议标准一致（详见之前讲解或协议文档）。
• 错误状态转换 (遵循协议标准)：
  • 主动错误状态 (Error Active)： 默认状态。节点可正常发送报文，并在检测到错误时发送主动错误帧。
  • 被动错误状态 (Error Passive)： 当 TEC > 127 或 REC > 127 时进入。节点仍可通信，但发送错误帧变为被动形式（仅发送隐性位），且发送间隔增大。
  • 离线状态 (Bus-Off)： 当 TEC > 255 时进入。节点完全脱离总线，停止发送和接收报文（相当于被总线“踢出”）。
• 离线恢复过程 (遵循协议标准)：
  • 处于离线状态的节点，在检测到总线连续出现 128次隐性位 (128 occurrences of 11 recessive bits) 后，会自动尝试恢复。
  • 恢复路径：离线状态 → 错误主动状态。
• STM32 个性化设计：ABOM (Automatic Bus-Off Management)
  • 功能： 控制离线恢复过程是自动还是手动触发。
  • 配置：
    • ABOM = 1 (开启)： 遵循协议标准。进入离线状态后，硬件自动开始监控总线上的128个隐性位，满足条件即自动恢复到错误主动状态。(推荐默认配置)
    • ABOM = 0 (关闭)： 进入离线状态后，不会自动开始恢复监控。
  • 手动恢复流程 (当 ABOM = 0 时)：
    1. 软件请求进入初始化模式 (设置 INRQ = 1)。
    2. 软件请求退出初始化模式 (设置 INRQ = 0)。这相当于对CAN控制器进行了一次软件复位。
    3. 在退出初始化模式后，硬件才开始监控总线上的128个隐性位。满足条件后，恢复到错误主动状态。
  • 本质区别： ABOM 位相当于在协议规定的“自动恢复路径”上加了一个开关。ABOM=1 时开关闭合，恢复自动进行；ABOM=0 时开关断开，需要软件干预（初始化模式切换）来“手动合闸”启动恢复监控。

2. STM32 CAN 参考手册 (RM0008 / RM0090 等) 导读
本章节内容主要对应于参考手册的 第22章：Controller area network (bxCAN)。

• 简介与网络拓扑： 概述CAN特性和基本网络结构。
• 整体框图 (Block Diagram)： 提供外设高层级结构视图，可结合课程PPT中的结构图理解。
• 工作模式 (Operating Modes)：
  • 初始化模式 (Initialization mode)
  • 正常模式 (Normal mode)
  • 睡眠模式 (Sleep mode)
  • 手册提供更详细的文字描述。
• 测试模式 (Test modes)：
  • 静默模式 (Silent mode)
  • 环回模式 (Loopback mode)
  • 环回静默模式 (Loopback combined with Silent mode)
• 发送处理 (Transmit processing)：
  • 发送优先级规则 (Mailbox priority)
  • 发送中止 (Abort procedure)
  • 禁止自动重传 (Disabling automatic retransmission - NART)
• 时间触发通信 (Time triggered communication mode - TTCM)： 简要介绍该模式。
• 接收管理 (Receive management)：
  • 三级接收FIFO (3-level receive FIFO) 结构。
  • FIFO溢出处理机制 (Overrun handling)。
• 标识符过滤 (Identifier filtering)：
  • 核心难点，包含：
    • 模式选择：屏蔽位模式 (Mask mode) vs 列表模式 (List mode)。
    • 位宽选择：16位 vs 32位。
    • 应用场景分析。
  • 过滤器匹配序号 (Filter match index)： 标识报文匹配到的过滤器组号（非简单的过滤器编号，其编排规则见手册图表），有助于高效处理接收数据。
  • 过滤器优先级规则 (Filter priority)： 了解多个过滤器组间的优先级判定。
  • 示例 (Filtering examples)： 提供配置案例图示。
• 报文存储 (Message storage)： 描述报文在邮箱和FIFO中的存储格式。
• 出错管理 (Error management)：
  • 包含刚讨论的错误计数器、状态转换及 ABOM (Automatic bus-off management) 配置。
• 位时间特性 (Bit timing)：
  • 位时序段定义 (SS, BS1, BS2)。
  • 波特率计算方法 (BRP, TS1, TS2)。
• 中断 (Interrupts)：
  • 明确 4个专用中断向量：发送、FIFO0、FIFO1、状态改变/错误。
• 寄存器描述 (Registers)：
  • 非常重要！ 包含所有CAN控制/状态/配置寄存器的详细说明。
  • 使用方法：
    • 快速浏览寄存器列表，了解存在哪些寄存器。
    • 在阅读手册前面章节或代码时，遇到大写字母的寄存器名称 (如 CAN_MCR, CAN_MSR, CAN_TSR, CAN_ESR, CAN_BTR, CAN_IER, CAN_FMR 等)，即可在此部分搜索查阅其具体功能和每个位的含义（例如搜索 INRQ 查看初始化请求位说明）。