CanFestival移植到STM32 F4芯片(基于HAL库)_stm32 canfestival

本文讲述如何通过简单操作就可以把CanFestival库移植到STM32 F4芯片上，作为Slave设备。使用启明欣欣的工控板来做实验。

一 硬件连接

观察CAN报文需要专门的设备，本人从某宝上买了一个兼容PCAN的开源小板子，二十几块钱，通过USB接到电脑后就可以使用PCAN-View打开进行监控，非常方便，同时还带开关控制的120欧姆终端电阻，缺点是有时不太稳定，

这个小板子还需要通过CAN线和启明欣欣板子上的CAN口进行连接，如下图，这里连接的是CAN2，

工控板需要单独供电，不能依靠下载器的电，否则无法正常运行。最后打开小板子上的120欧姆电阻，开关拨到ON那一端就可以了。

PS：PCAN-View可以去PeakCAN官网下载，是免费软件；CAN线得是双绞线，H对H，L对L进行连接。

二 搭建CAN基础工程

硬件搭建好之后，先搭建一个CAN的基础工程，验证是否可以收发CAN消息，为后续移植打下基础。这里使用STM32CubeMX来操作。

打开STM32CubeMX，芯片选择STM32F407ZGT6，选好后创建工程。

配置时钟

在新界面里的Pinout & Configuration里选择RCC，然后高速时钟和低速时钟都选择Crystal/Ceramic Resonator

PS：启明欣欣的板子，其外部接了2个晶振，一个8M，一个32.768K，前者用于高速时钟，后者用于低速时钟，如果低速时钟没有外接晶振，那么就选disable。

此时点击Clock Configuration，

然后按照红框里的步骤一个个更改，

第4步输入频率168后回车，CubeMX会自动调整，非常方便。另外，可以看到低速时钟LSE的输入频率是32.768K，这个也可以修改，需要结合实际。

这里要注意一下：配置完毕后APB1外设时钟是42M，APB1定时器时钟是84M，后面要用到。

设置SYS

回到Pinout & Configuration，然后点击SYS，右侧的选项按照如下进行选择，

PS：由于没有使用操作系统，所以这里的Timebase Source选择SysTick

开启CAN2

启明欣欣的CAN2对应的是PB12和PB13，其中PB12是RX，PB13是TX，先在Pinout view里右下角的搜索框中输入PB12，然后回车，就可以找到PB12，会闪烁，

点击该引脚，功能选择CAN2_RX，

同理找到PB13，将其设置为CAN2_TX，设置OK后会发现CAN2已经自动使能了。

这里设置一下CAN的通信速率，本教程使用500K，设置如上图红框，

• Prescaler设置为6
• Time Quanta in Bit Segment 1设置为7
• Time Quanta in Bit Segment 2设置为6
• ReSynchronization Jump Width设置为1

经过上述设置后，CAN的波特率就变成500K了。

设置原理：前面配置时钟时，APB1的外设时钟是42M，而CAN是属于APB1的外设，这样经过Prescaler的变频后就变成42M/6=7M，也就是7000K，然后除以(Time Quanta in Bit Segment 1 + Time Quanta in Bit Segment 2 + ReSynchronization Jump Width * 1)，也就是7000K/14=500K

芯片手册上的波特率的计算原理如下，

可以看出上述配置并不是唯一选择，只要根据原理让波特率是500K就可以了。

最后是开启CAN2的接收中断，如下红框，勾选CAN2 RX0中断，

PS：RX0和RX1分别对应2个内部接收FIFO，这里选择FIFO0，后面会讲到如何设置

生成Keil工程

配置完毕，最后生成工程。

点击Project Manager，然后在Project里对红框标注的地方进行自定义修改

接着是Code Generator，按照如下勾选，也可以根据自己需要进行修改

设置完毕后点击右上角的GENERATE CODE来生成Keil工程

PS：Keil现在有社区版，个人使用是免费的，不用去破解了。

验证CAN通信

打开生成的Keil工程，然后先做以下配置，

• 编译器使用V6版本

  

  如果使用的是老版的Keil，可能还得用V5版本的编译器

• 取消勾选Browse Information，节约编译时间

  

• 编译优化选项选择O1或O0，优化选项过高可能会造成调试时无法打断点

  

配置好之后，编译一下，保证工程可以顺利编译完成。

剩下是修改代码，主要参考这篇文章，不过该作者用的CAN1，这里再写一遍，在USER CODE BEGIN 4下面添加函数CANFilter_Config()，用于配置CAN2的过滤器，

void CANFilter_Config(void){ CAN_FilterTypeDef sFilterConfig; sFilterConfig.FilterBank = 0; // CAN过滤器编号，范围0-27 sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; // CAN过滤器模式，掩码模式或列表模式，这里选择掩码模式 sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; // CAN过滤器尺度，16位或32位，这里选择32位 sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000; // 32位下，存储要过滤ID的高16位 sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000; // 32位下，存储要过滤ID的低16位 sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000; // 掩码模式下，存储的是过滤器掩码的高16位 sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000; // 掩码模式下，存储的是过滤器掩码的低16位 sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; // 报文通过过滤器的匹配后，存储到哪个FIFO，这里选择FIFO0 sFilterConfig.FilterActivation = CAN_FILTER_ENABLE; // 激活过滤器 sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 0; if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan2, &sFilterConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}

选择FilterBank 0，配置成掩码模式，选择FIFO0来接收CAN报文(这个和前面选择RX0中断保持一致，如果使用FIFO1，那么前面就要勾选RX1中断)。掩码ID是全0，表示允许接收所有报文，芯片手册介绍如下，

PS：如果只想接收指定报文，那么就要配置掩码ID为非0，具体可以参考芯片手册。

然后添加CAN2的使能函数，

void CAN_Start_Init(void){ if (HAL_CAN_Start(&hcan2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan2, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}

还有发送函数，这个用来测试发送，

void CAN2_Send_Test(void){ uint32_t TxMailbox; uint8_t data[4] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; CAN_TxHeaderTypeDef TxMessage; TxMessage.IDE = CAN_ID_STD; // 设置ID类型，标准帧还是扩展帧，这里选择标准帧 TxMessage.StdId = 0x111; // 设置ID号 TxMessage.RTR = CAN_RTR_DATA; // 设置传输数据帧 TxMessage.DLC = 4;  // 设置数据长度 if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan2, &TxMessage, data, &TxMailbox) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}

最后是CAN2接收中断的回调函数，用来测试接收，

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan){ uint8_t data[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0}; HAL_StatusTypeDef status; CAN_RxHeaderTypeDef RxMessage; if (hcan == &hcan2) { status = HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxMessage, data); if (HAL_OK == status) { ; // to do something } }}

添加好之后，在USER CODE BEGIN PFP下添加函数声明，接收中断的回调函数不用声明，

/* USER CODE BEGIN PFP */void CANFilter_Config(void);void CAN_Start_Init(void);void CAN2_Send_Test(void);/* USER CODE END PFP */

然后在main函数里调用这些函数，每隔1s发送一次CAN报文，

再次编译并烧录到板子里，然后重启运行，此时在PCAN-View上可以看到CAN报文，说明发送没问题，

接着验证接收，此时先进入debug模式，然后在CAN接收中断里打个断点，

使用PCAN-View来创建一条随意报文，数据是0x9988，

然后点击OK进行保存，最后选中创建的报文按空格进行发送，此时会进入断点，

把data数组添加到Keil的Watch窗口中，然后单步走一步，可以看到data数组里有数据了，如下，正是之前发送的报文数据，

三 移植CanFestival

有了第二节的基础工程后，本节讲述如何移植CanFestival，适用于STM32 F4系列芯片。

对象字典的配置

首先规划一下Slave设备的对象字典，具体如下，

• 每隔3s发送一次心跳报文
• 添加对象0x2000_00 (u8类型), 0x2001_00 (u16类型), 0x2002_00 (u32类型), 0x2003_00 (i32类型)，0x2004_00 (i16类型)，0x2005_00 (Visible String类型)，总共6个对象
• RPDO1：对应0x2000_00，0x2001_00和0x2002_00
• TPDO1：对应0x2003_00，每隔500ms发一次

这里使用objdictgen来进行编辑，其地址是https://github.com/happybruce/objdictgen，经过本人优化后可以使用Python3启动。
PS：这个编辑器原本是在CanFestival里自带的，本人把其独立出来了。

双击objdictedit.py打开编辑器，然后在File下点击New，在弹出的界面里进行以下设置，

点击OK，进入新的主界面，然后根据下述步骤进行配置，

配置心跳报文

接着在0x1000-0x1029里找到0x1017，将其值设置为3000 （其单位是毫秒，16进制是0xBB8）

添加对象

在0x2000-0x5FFF里添加之前提到的6个对象，

配置RPDO1

设置RPDO1的映射，该对象索引是0x1600，如下，对应0x2000_00, 0x2001_00和0x2002_00

设置RPDO1的通信参数，该对象索引是0x1400，这里只配置COB ID和Inhibit Time (10ms)

当设备收到COB ID的为NodeId+0x200的报文，就会把报文里包含的值存入对应的对象里。

配置TPDO1

设置TPDO1的映射，该对象索引是0x1A00，如下，对应0x2003_00

设置TPDO1的通信参数，该对象索引是0x1800，如下，

COB ID是nodeid+0x180，传输类型是254，即0xFE，定时时间是500ms，即0x1F4

这样对象字典就配置好了。最后保存工程，并生成对应的代码，点击File->Build Dictionary生成slavedic.c和slavedic.h

这2个文件暂时留着备用

开启定时器

打开CubeMX工程，然后开启TIM3，时钟源选择内部时钟，预分频系数输入839，

为什么是839呢？CanFestival对定时器的要求是counter每隔10us加1，也就是100KHz，而前面配置时钟时定时器的时钟频率是84MHz，如果以100KHz为单位，那么84M就等于840x100K， 那么为了达到100KHz的频率，预分频系数就是840-1=839

最后打开定时器中断，

移植

首先使用git clone下载CanFestival，

git clone https://github.com/happybruce/CanFestival.gitcd CanFestivalgit checkout develop

这个Github地址是本人的仓库，已经对代码进行了优化。

在工程目录Core下添加以下目录结构，

然后做以下拷贝，

• 把CanFestival/src目录下的红框标注的文件拷贝到Core/CanFestival/src/下，红叉的不要拷贝

  

• 把CanFestival/include目录下的以下文件拷贝到Core/CanFestival/inc/下，还有cm4目录也拷贝过来，

  

• 把CanFestival/drivers/cm4目录下的cm4.h和cm4.c拷贝到Core/CanFestival/drv下

• 把CanFestival/examples/CM4/od/下的slavedic.c和slavedic.h拷贝到Core/CanFestival/slavedic下

拷贝完毕后打开Keil工程，点击以下按钮，

然后添加三个组及其对应的源文件，注意这里不需要添加头文件，后面给头文件设置搜索目录即可

添加完毕后点击OK，然后添加搜索目录，如下图2个步骤，

在弹出界面里填入以下目录，

最后点击OK，这样工程就配置好了。

main.c内容如下，

/* USER CODE BEGIN Header *//** ****************************************************************************** * @file  : main.c * @brief : Main program body ****************************************************************************** * @attention * * Copyright (c) 2024 STMicroelectronics. * All rights reserved. * * This software is licensed under terms that can be found in the LICENSE file * in the root directory of this software component. * If no LICENSE file comes with this software, it is provided AS-IS. * ****************************************************************************** *//* USER CODE END Header *//* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include \"main.h\"#include \"can.h\"#include \"tim.h\"#include \"gpio.h\"/* Private includes ----------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN Includes */#include \"canfestival.h\"#include \"slavedic.h\"/* USER CODE END Includes *//* Private typedef -----------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PTD *//* USER CODE END PTD *//* Private define ------------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PD *//* USER CODE END PD *//* Private macro -------------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PM *//* USER CODE END PM *//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN PV *//* USER CODE END PV *//* Private function prototypes -----------------------------------------------*/void SystemClock_Config(void);/* USER CODE BEGIN PFP */void CANFilter_Config(void);void CAN_Start_Init(void);void CAN1_Send_Test(void);/* USER CODE END PFP *//* Private user code ---------------------------------------------------------*//* USER CODE BEGIN 0 *//* USER CODE END 0 *//** * @brief The application entry point. * @retval int */int main(void){ /* USER CODE BEGIN 1 */ /* USER CODE END 1 */ /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/ /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */ HAL_Init(); /* USER CODE BEGIN Init */ /* USER CODE END Init */ /* Configure the system clock */ SystemClock_Config(); /* USER CODE BEGIN SysInit */ /* USER CODE END SysInit */ /* Initialize all configured peripherals */ MX_GPIO_Init(); MX_CAN2_Init(); MX_TIM3_Init(); /* USER CODE BEGIN 2 */ initTimer(); // 初始化定时器 canInit(&slavedic_ObjDictData, 500000); // 设置速率为500K HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); CANFilter_Config(); CAN_Start_Init(); setNodeId(&slavedic_ObjDictData, 1); // 设置Canopen id为1 setState(&slavedic_ObjDictData, Initialisation); // NMT状态设置为Initialisation setState(&slavedic_ObjDictData, Pre_operational); // NMT状态设置为Pre_operational setState(&slavedic_ObjDictData, Operational); // NMT状态设置为Operational /* USER CODE END 2 */ /* Infinite loop */ /* USER CODE BEGIN WHILE */ while (1) { HAL_Delay(1000); /* USER CODE END WHILE */ /* USER CODE BEGIN 3 */ } /* USER CODE END 3 */}/** * @brief System Clock Configuration * @retval None */void SystemClock_Config(void){ RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0}; RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0}; /** Configure the main internal regulator output voltage */ __HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE(); __HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1); /** Initializes the RCC Oscillators according to the specified parameters * in the RCC_OscInitTypeDef structure. */ RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSE; RCC_OscInitStruct.HSEState = RCC_HSE_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSE; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLM = 4; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLN = 168; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLP = RCC_PLLP_DIV2; RCC_OscInitStruct.PLL.PLLQ = 4; if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK) { Error_Handler(); } /** Initializes the CPU, AHB and APB buses clocks */ RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2; RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1; RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV4; RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_5) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}/* USER CODE BEGIN 4 */// static CAN_TxHeaderTypeDef TxMessage; //CAN发�?�的消息的消息头// static CAN_RxHeaderTypeDef RxMessage; //CAN接收的消息的消息�???void CANFilter_Config(void){ CAN_FilterTypeDef sFilterConfig; sFilterConfig.FilterBank = 0; //CAN过滤器编号，范围0-27 sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //CAN过滤器模式，掩码模式或列表模�??? sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; //CAN过滤器尺度，16位或32�??? sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x000 << 5; //32位下，存储要过滤ID的高16�??? sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000; //32位下，存储要过滤ID的低16�??? sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000; //掩码模式下，存储的是掩码 sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000; sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; //报文通过过滤器的匹配后，存储到哪个FIFO sFilterConfig.FilterActivation = CAN_FILTER_ENABLE; //�???活过滤器 sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 0; if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan2, &sFilterConfig) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}void CAN_Start_Init(void){ if (HAL_CAN_Start(&hcan2) != HAL_OK) { Error_Handler(); } if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan2, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK) { Error_Handler(); }}void CAN1_Send_Test(void){ uint32_t TxMailbox; CAN_TxHeaderTypeDef TxMessage; uint8_t data[4] = {0x01, 0x02, 0x03, 0x04}; TxMessage.IDE = CAN_ID_STD; //设置ID类型 TxMessage.StdId = 0x111; //设置ID�??? TxMessage.RTR = CAN_RTR_DATA; //设置传�?�数据帧 TxMessage.DLC = 4;  //设置数据长度 if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan2, &TxMessage, data, &TxMailbox) != HAL_OK) { Error_Handler(); } }// void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)// {// uint8_t data[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};// HAL_StatusTypeDef status;// CAN_RxHeaderTypeDef RxMessage; // if (hcan == &hcan2)// { // status = HAL_CAN_GetRxMessage(&hcan2, CAN_RX_FIFO0, &RxMessage, data);// if (HAL_OK == status)// {// // printf(\"--->Data Receieve!\\r\\n\");// // printf(\"RxMessage.StdId is %#x\\r\\n\", RxMessage.StdId);// // printf(\"data[0] is 0x%02x\\r\\n\", data[0]);// // printf(\"data[1] is 0x%02x\\r\\n\", data[1]);// // printf(\"data[2] is 0x%02x\\r\\n\", data[2]);// // printf(\"data[3] is 0x%02x\\r\\n\", data[3]);// // printf(\"<---\\r\\n\");// __nop(); // }// }// }/* USER CODE END 4 *//** * @brief This function is executed in case of error occurrence. * @retval None */void Error_Handler(void){ /* USER CODE BEGIN Error_Handler_Debug */ /* User can add his own implementation to report the HAL error return state */ __disable_irq(); while (1) { } /* USER CODE END Error_Handler_Debug */}#ifdef USE_FULL_ASSERT/** * @brief Reports the name of the source file and the source line number * where the assert_param error has occurred. * @param file: pointer to the source file name * @param line: assert_param error line source number * @retval None */void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line){ /* USER CODE BEGIN 6 */ /* User can add his own implementation to report the file name and line number, ex: printf(\"Wrong parameters value: file %s on line %d\\r\\n\", file, line) */ /* USER CODE END 6 */}#endif /* USE_FULL_ASSERT */

然后编译，烧录到板子上运行，如下，可以看到TPDO1每隔500毫秒发一次

由前面配置可知，TPDO1对应0x2003_00，这里通过PCAN view来发送SDO去修改这个对象值，

发送完后，可以看出TPDO1发出的值就变了，变成我们通过SDO写的值

然后通过PCAN View发一个RPDO1给板子，

发完之后通过SDO去读取0x2000_00, 0x2001_00和0x2002_00的值，如下，可以看出与RPDO1发出的值相等

四 总结

本文讲述了如何把CanFestival移植到STM32 F4系列芯片上，由于本人优化了CanFestival库，所以移植起来比较简单。

了解过程后，对于master或移植到CM3、CM0都很容易了。