CAN控制器局域網(wǎng)（Controller Area NetWork）,是由德國(guó)Bosch公司制定，是工業(yè)以及汽車(chē)領(lǐng)域廣泛使用的總線之一。當(dāng)前許多嵌入式MCU的外設(shè)基本都具備有CAN外設(shè)。

一般在設(shè)計(jì)中如果需要用到CAN，并不是MCU具備CAN外設(shè)即可，還需要配備CAN收發(fā)芯片。因?yàn)镸CU的TX/RX輸出的CAN信號(hào)是TTL電平信號(hào)，要發(fā)送到總線上的話，需要將其轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)，所以外接的收發(fā)芯片的作用則是TTL信號(hào)和差分信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。

下圖是遵循ISO11898標(biāo)準(zhǔn)的高速/短距離的“閉環(huán)總線網(wǎng)絡(luò)”。首位兩端各有一個(gè)120歐姆的匹配電阻（120歐姆的匹配電阻只是一個(gè)經(jīng)典值，并非固定），總線阻抗測(cè)量應(yīng)為60歐姆，該總線也是工業(yè)場(chǎng)景中常用的總線結(jié)構(gòu)。

下圖為遵循ISO11519-2標(biāo)準(zhǔn)的低速，遠(yuǎn)距離“開(kāi)環(huán)網(wǎng)絡(luò)”。

總線上的匹配電阻的作用，主要有兩個(gè)：一.提高抗干擾能力，確保信號(hào)快速進(jìn)入隱形狀態(tài)，更快地執(zhí)行放電動(dòng)作 二.提高信號(hào)質(zhì)量，吸收信號(hào)傳輸?shù)娇偩€兩端后的反射波。

如下圖所示，能明顯看到匹配電阻對(duì)信號(hào)的質(zhì)量的實(shí)際改善。

上述，CAN有兩個(gè)不同的通訊標(biāo)準(zhǔn)，不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于實(shí)際差分信號(hào)和邏輯電平的要求是不同的，如下圖所示，因?yàn)镃ANH/CANL輸出的是差分信號(hào)，當(dāng)差分信號(hào)的電壓差小于下表中的標(biāo)準(zhǔn)值，則認(rèn)為是隱形電平，代表邏輯電平為1；同理，差分信號(hào)壓差的電壓差大于下表中標(biāo)準(zhǔn)值，則認(rèn)為是顯性電平，代表邏輯電平為0；

所以在實(shí)際使用過(guò)程中，可通過(guò)實(shí)際測(cè)量MCU出的TX/RX（邏輯電平）和收發(fā)芯片出的CAN H/CANL（差分信號(hào)），來(lái)簡(jiǎn)易地判斷板級(jí)CAN電路是否工作正常。

CAN的幀類(lèi)型有數(shù)據(jù)幀/遙控幀/錯(cuò)誤幀/過(guò)載幀四種主要幀類(lèi)型，其中應(yīng)用最廣泛和最復(fù)雜的就是數(shù)據(jù)幀，其中大家比較熟悉的就是數(shù)據(jù)幀里的標(biāo)準(zhǔn)幀和拓展幀（幀構(gòu)成區(qū)別如下圖所示），對(duì)于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)幀和拓展幀最直觀的區(qū)別就是標(biāo)準(zhǔn)幀的幀ID范圍：0～0x7ff,拓展幀的幀ID范圍：0～0x1fffffff，數(shù)據(jù)域的使用是一致的。

標(biāo)準(zhǔn)幀

拓展幀

接下來(lái)介紹的也是CAN的配置中最重要的一個(gè)內(nèi)容，就是波特率的配置。CAN的波特率也就是CAN報(bào)文的傳輸數(shù)量，單位是bps(Bits Per Second)每秒能傳輸?shù)腷it數(shù)目，目前常見(jiàn)的CAN 2.0理論最大支持到1M bps。接下來(lái)基于ST庫(kù)函數(shù)代碼，來(lái)查看CAN的波特率配置過(guò)程有哪些變量是需要關(guān)注的，且它們的含義是什么。

如上述所言，CAN的波特率即是每秒可傳輸?shù)腷it個(gè)數(shù)，那么可知

BaudRate = 1/BitTime

因此如下圖所示，當(dāng)分別配置CAN的波特率為125kbps、250kbps以及1Mbps時(shí)，可測(cè)得單個(gè)bit位的傳輸時(shí)長(zhǎng)分別是8us、4us以及1us，因此這也是可用用作測(cè)試波特率是否配置正確的一種方法

如下所示，在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，以ST為例CAN的配置結(jié)構(gòu)體如下所示，其中與波特率相關(guān)的變量為CAN_Prescaler/CAN_BS1/CAN_BS2,配置好這幾個(gè)數(shù)值則可以完成目標(biāo)波特率的配置。

那上述的這些變量具體可見(jiàn)下圖，每個(gè)CAN報(bào)文的bit都可以拆成如下段，CAN報(bào)文也是通過(guò)如下段來(lái)決定如何對(duì)齊CAN時(shí)序、如何實(shí)現(xiàn)該bit位電平的采樣。

如圖所示一個(gè)bit位進(jìn)一步拆分成SS段、PTS段、PBS1段(CAN_BS1)、PBS2段(CAN_BS2)，每個(gè)段的單位為1Tq

Tq = CAN_Prescaler/CAN所在總線頻率 = CAN_Prescaler/Fclk。

綜上可計(jì)算公式：

BitTime = （1+BS1+BS2)*Tq = (CAN_Prescaler)(1+BS1+BS2)/Fclk

BaudRate = 1/BitTime = Fclk/ (CAN_Prescaler)(1+BS1+BS2)

舉個(gè)例子，若當(dāng)前CAN所在總線的頻率為45Mhz(即Fclk = 45M),此時(shí)若想要配置得到1Mbps的波特率，那么就需要湊出(CAN_Prescaler)(1+BS1+BS2) = 45，如下可知通過(guò)選取BS1 = 5、BS2 = 3、CAN_Prescaler = 5的形式來(lái)得到5*（1+5+3） = 45，來(lái)求的波特率是1Mbps。

由此可知計(jì)算波特率的數(shù)值取值不是固定的，因?yàn)锽S1= 6，BS2 = 2也是可得到同樣的波特率，但是這個(gè)時(shí)候需要引入一個(gè)采樣點(diǎn)的概念，即CAN的處理電路什么時(shí)候開(kāi)始判斷當(dāng)前這個(gè)CAN bit是屬于高電平還是低電平，這邊不做更多延伸，采樣點(diǎn)的計(jì)算公式如下

Sample = (1+BS1)/(1+BS1 + BS2)，所以例子中的采樣率為（1+5）/(1+5+3) = 0.67，則采樣率為67%，一般情況下采樣率最好是配置在75%~85%之間。

不同的芯片廠商的庫(kù)函數(shù)其含義有些許不同，有的廠商是需要寄存器需要配置的TSEG1、TSEG2，其實(shí)就是BS1和BS2，但是例如如果你要配置BS1 = 5，實(shí)際賦值需要為T(mén)SEG1 = 4。區(qū)別就在于需要做加一或者減一的區(qū)別，下圖即是公式，由于自己沒(méi)有深究過(guò)這一塊的區(qū)別，有研究的朋友歡迎評(píng)論交流。