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法律研究Arduino 的 CAN 总线
诸如 UART（串口）、I2C 和 SPI 等通信协议非常流行，因为可以使用这些协议将多个外设与 Arduino 连接。CAN（控制器局域网络）是另一种此类协议，在一般情况下并不十分流行，但在汽车领域有许多应用。
本文不会深入探讨 CAN 总线的细节，您可以在此处找到相关信息。但是，以下是一些您应该了解的事情：
CAN 是一种基于消息的协议（即，消息和内容比发送方更重要）。一个设备发送的消息会被所有设备（包括发送设备本身）接收。
如果多个设备同时发送数据，则优先级最高的设备将继续发送，而其他设备则会退避。请注意，由于 CAN 是一种基于消息的协议，因此 ID 分配给消息而不是设备。
它使用两条线进行数据传输 CAN_H 和 CAN_L。这两条线之间的差分电压决定了信号。高于阈值的正差表示 1，而负电压表示 0。
网络中的设备称为节点。CAN 非常灵活，可以向网络添加新的节点，也可以移除节点。网络中的所有节点仅共享两条线。
数据传输以帧的形式进行。每个数据帧包含 11 位（基本帧格式）或 29 位（扩展帧格式）标识符位和 0 到 8 个数据字节。
现在，Arduino Uno 不像支持 UART、SPI 和 I2C 那样直接支持 CAN。因此，我们将使用外部模块，带有 TJA1050 收发器的 MCP2515，它通过 SPI 与 Arduino 接口，并使用 CAN 发送消息。
电路图
下面显示了一个节点（**发送器**）的电路图。
如上所示，模块的 Vcc 线连接到 Arduino 的 5V，GND 连接到 GND，CS 连接到引脚 10，SO 连接到引脚 12（MISO），SI 连接到引脚 11（MOSI），SCK 连接到引脚 13（SCK）。
在**接收端**，连接方式类似，只是模块的 INT 引脚连接到 Arduino 的 2 号引脚。
这两个（发送器和接收器）通过 CAN_H 和 CAN_L 线连接在一起（CAN_H 连接到 CAN_H，CAN_L 连接到 CAN_L）。
所需库
我们将使用来自 Seeed Studio 的此库。Arduino 的库管理器中找不到此库。此处提供了下载第三方库的步骤：https://tutorialspoint.com/using-a-third-party-library-in-arduino
代码演练
安装库后，您可以在**文件 -> 示例 -> CAN_BUS Shield**中找到 send 和**receive_interrupt**示例。
我们将使用这些示例的稍微简化版本。
下面给出了 SEND 的代码：
#include <SPI.h>
#include "mcp2515_can.h"
onst int SPI_CS_PIN = 10;
mcp2515_can CAN(SPI_CS_PIN); // Set CS pin
void setup() {
Serial.begin(115200);
while(!Serial){};
// init can bus : baudrate = 500k
while (CAN_OK != CAN.begin(CAN_500KBPS)) {
Serial.println("CAN init fail, retry...");
delay(100);
}
Serial.println("CAN init ok!");
}
unsigned char stmp[8] = {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
void loop() {
// send data: id = 0x00, standrad frame, data len = 8, stmp: data buf
stmp[7] = stmp[7] + 1;
if (stmp[7] == 100) {
stmp[7] = 0;
stmp[6] = stmp[6] + 1;
if (stmp[6] == 100) {
stmp[6] = 0;
stmp[5] = stmp[5] + 1;
}
}
CAN.sendMsgBuf(0x00, 0, 8, stmp);
delay(100); // send data per 100ms
Serial.println("CAN BUS sendMsgBuf ok!");
}大部分代码是不言自明的。我们将简要介绍一下实现。
我们使用芯片选择引脚（在本例中为引脚 10）初始化 CAN。
mcp2515_can CAN(SPI_CS_PIN); // Set CS pin
我们在 Setup 中将波特率设置为 500 kbps，并检查 CAN 是否已正确启动。
CAN.begin(CAN_500KBPS))
我们向接收器发送每帧 8 个字节。这些字节最初都为 0。在循环中，我们不断增加最后一个字节，直到它达到 100，然后将倒数第二个字节加 1，并再次增加最后一个字节直到它达到 100，依此类推。如果倒数第二个字节达到 100，则增加倒数第三个字节。这使我们可以进行多次迭代。
重要的函数是：
CAN.sendMsgBuf(0x00, 0, 8, stmp);
第一个参数是消息的 ID（0x00），第二个参数表示我们使用的是基本格式还是扩展格式（0 表示基本，1 表示扩展），第三个参数是数据的长度（8），第四个参数是数据缓冲区。
这将持续向接收器发送 8 字节的数据帧。
下面显示了 RECEIVE 的代码：
#include <SPI.h>
#include "mcp2515_can.h"
const int SPI_CS_PIN = 10;
const int CAN_INT_PIN = 2;
mcp2515_can CAN(SPI_CS_PIN); // Set CS pin
unsigned char flagRecv = 0;
unsigned char len = 0;
unsigned char buf[8];
char str[20];
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
}
// start interrupt
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CAN_INT_PIN), MCP2515_ISR, FALLING);
// init can bus : baudrate = 500k
while (CAN_OK != CAN.begin(CAN_500KBPS)) {
Serial.println("CAN init fail, retry...");
delay(100);
}
Serial.println("CAN init ok!");
}
void MCP2515_ISR() {
flagRecv = 1;
}
void loop() {
if (flagRecv) {
// check if get data
flagRecv = 0; // clear flag
Serial.println("into loop");
// iterate over all pending messages
// If either the bus is saturated or the MCU is busy,
// both RX buffers may be in use and reading a single
// message does not clear the IRQ conditon.
while (CAN_MSGAVAIL == CAN.checkReceive()) {
// read data, len: data length, buf: data buf
Serial.println("checkReceive");
CAN.readMsgBuf(&len, buf);
// print the data
for (int i = 0; i < len; i++) {
Serial.print(buf[i]); Serial.print("\t");
}
Serial.println();
}
}
}如您所见，初始变量声明和设置与 SEND 类似。唯一的区别是将中断附加到数字引脚 2。请记住，每当接收到消息时，模块的 INT 引脚都会变为低电平。因此，将下降沿中断附加到连接到模块 INT 引脚的 2 号引脚。
// start interrupt attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CAN_INT_PIN), MCP2515_ISR, FALLING);
在 MCP2515_ISR 函数中，我们只需将**flagRecv**设置为 1，并在循环内检查它。
当**flagRecv**值为 1 时，将检查 CAN 缓冲区中是否有可用数据（使用**CAN.checkReceive()**）并读取并打印到串行监视器上。读取数据的函数是：
CAN.readMsgBuf(&len, buf);
第一个参数指示可用数据的长度，第二个参数是存储传入数据的缓冲区。
希望您喜欢这篇文章。建议您浏览此库附带的其他示例。
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