通訊測試CODE解說

STM32 CAN 雙總線 + UART 韌體解說

專案名稱: TTR9.5_eco_VCU

本文檔針對提供的 STM32F4 韌體進行詳細分析，說明如何使用 CAN1、CAN2 和 UART 通訊模組。

📋 目錄

硬體初始化
CAN1 使用區段
CAN2 使用區段
UART 使用區段
訊息接收與發送
實現步驟

硬體初始化

初始化調用順序

/* main() 函數中的初始化流程 */
MX_GPIO_Init();           // GPIO 初始化
MX_CAN1_Init();          // CAN1 初始化
MX_CAN2_Init();          // CAN2 初始化
MX_USART1_UART_Init();   // UART1 初始化
MX_USART6_UART_Init();   // UART6 初始化

初始化順序重要性：

GPIO 必須先初始化，為其他外設提供引腳支援
CAN 和 UART 初始化順序可互換

CAN1 使用區段

1️⃣ CAN1 硬體初始化 (`MX_CAN1_Init`)

static void MX_CAN1_Init(void)
{
  hcan1.Instance = CAN1;
  hcan1.Init.Prescaler = 5;              // 波特率預分頻：決定 CAN 速度
  hcan1.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;     // 正常模式
  hcan1.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
  hcan1.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_15TQ;    // 位元時序段 1
  hcan1.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;     // 位元時序段 2
  hcan1.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoBusOff = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
  hcan1.Init.AutoRetransmission = DISABLE;
  hcan1.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
  hcan1.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;
  
  if (HAL_CAN_Init(&hcan1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

關鍵參數：

參數	值	說明
`Prescaler`	5	影響 CAN 波特率計算
`TimeSeg1`	15TQ	時序段 1 = 15 時間量子
`TimeSeg2`	2TQ	時序段 2 = 2 時間量子
`SyncJumpWidth`	1TQ	同步跳躍寬度

波特率計算：

CAN_BaudRate = APB1_Clock / (Prescaler × (1 + TimeSeg1 + TimeSeg2))
             = 45MHz / (5 × (1 + 15 + 2))
             = 45MHz / (5 × 18)
             = 500 kbps

2️⃣ CAN1 過濾器設定

CAN_FilterTypeDef sFilterConfig;

// 配置 CAN1 過濾器
sFilterConfig.FilterBank = 0;               // 使用第 0 號過濾器
sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;
sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;
sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14;   // CAN2 從第 14 號過濾器開始

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &sFilterConfig);
HAL_CAN_Start(&hcan1);
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);

過濾器說明：

FilterBank 0-13：CAN1 使用
FilterBank 14-27：CAN2 使用（Slave 模式）
FilterIdLow = 0x0000 + FilterMaskIdLow = 0x0000：接收所有訊息
CAN_RX_FIFO0：接收訊息存儲到 FIFO0
ActivateNotification：啟用 FIFO0 新訊息中斷

3️⃣ CAN1 發送訊息 (`CAN1_Send_Test`)

void CAN1_Send_Test(uint8_t counter)
{
    // 設定發送訊息頭
    TxHeader1.StdId = 0x101;           // CAN ID：0x101
    TxHeader1.RTR = CAN_RTR_DATA;      // 資料幀（非遠端幀）
    TxHeader1.IDE = CAN_ID_STD;        // 標準 ID（11-bit）
    TxHeader1.DLC = 8;                 // 資料長度：8 bytes
    TxHeader1.TransmitGlobalTime = DISABLE;

    // 準備 8 bytes 資料
    TxData1[0] = counter;              // byte 0：計數器
    TxData1[1] = 0x22;
    TxData1[2] = 0x33;
    TxData1[3] = 0x00;
    TxData1[4] = 0x00;
    TxData1[5] = 0x00;
    TxData1[6] = 0x00;
    TxData1[7] = 0x00;

    // 檢查信箱有無空位並發送
    if (HAL_CAN_GetTxMailboxesFreeLevel(&hcan1) > 0)
    {
        if (HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &TxHeader1, TxData1, &TxMailbox1) != HAL_OK)
        {
            // 發送失敗處理
        }
    }
}

發送流程：

配置 TxHeader1 結構體
填充 TxData1 陣列（最多 8 bytes）
檢查發送信箱是否有空位
調用 HAL_CAN_AddTxMessage() 發送

在主循環中調用：

while(1)
{
    if (HAL_GetTick() - last_uart_tick >= 300)
    {
        Send_uart[86]++;
        HAL_UART_Transmit(&huart1, Send_uart, sendData_lenght + 3, 1000);
        CAN1_Send_Test(test_count++);  // ← 每 300ms 發送一次 CAN 訊息
        last_uart_tick = HAL_GetTick();
    }
}

CAN2 使用區段

1️⃣ CAN2 硬體初始化 (`MX_CAN2_Init`)

static void MX_CAN2_Init(void)
{
  hcan2.Instance = CAN2;
  hcan2.Init.Prescaler = 5;
  hcan2.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL;
  hcan2.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
  hcan2.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_15TQ;
  hcan2.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_2TQ;
  hcan2.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
  hcan2.Init.AutoBusOff = DISABLE;
  hcan2.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
  hcan2.Init.AutoRetransmission = DISABLE;
  hcan2.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
  hcan2.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;
  
  if (HAL_CAN_Init(&hcan2) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

與 CAN1 相同的配置參數

2️⃣ CAN2 過濾器設定

// 配置 CAN2 過濾器
sFilterConfig.FilterBank = 14;              // ← 使用第 14 號過濾器（Slave 區間起點）
sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;
sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x0000;
sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x0000;
sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan2, &sFilterConfig);
HAL_CAN_Start(&hcan2);
HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan2, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);

CAN1 vs CAN2 過濾器分配：

CAN1: FilterBank 0-13   (14 個過濾器)
CAN2: FilterBank 14-27  (14 個過濾器，Slave 模式)

UART 使用區段

1️⃣ UART1 初始化 (Titania 無線模組)

static void MX_USART1_UART_Init(void)
{
  huart1.Instance = USART1;
  huart1.Init.BaudRate = 9600;              // ← 波特率：9600 bps
  huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;       // 收發模式
  huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart1.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  
  if (HAL_UART_Init(&huart1) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

UART1 用途： 與 Titania 無線模組通訊

UART1 配置參數：

參數	值	說明
`BaudRate`	9600	低速通訊
`WordLength`	8B	8 位元資料
`StopBits`	1	1 個停止位元
`Parity`	NONE	無奇偶校驗

2️⃣ UART1 資料傳送 (Titania 無線模組)

// 全域變數定義
uint8_t sendData_lenght = 84;        //預傳送資料長度
uint8_t Send_uart[87];              // sendData_lenght + 3 (84 + 3)
uint32_t last_uart_tick = 0;        // 時間戳記
uint8_t Send_head[3] = {0x02, 0x00, 0x3A};  // 訊息標頭
uint8_t Send_checksum = 0;

// 主循環中的發送邏輯
while (1)
{
    if (HAL_GetTick() - last_uart_tick >= 300)
    {
        // 設定訊息頭
        Send_uart[0] = Send_head[0];   // 0x02
        Send_uart[1] = Send_head[1];   // 0x00
        Send_uart[2] = Send_head[2];   // 0x3A

        Send_uart[86]++;               // ← 計數器（最後一個 byte）
        
        // 發送 87 bytes（頭 3 bytes + 84 bytes 資料）
        HAL_UART_Transmit(&huart1, Send_uart, sendData_lenght + 3, 1000);
        
        last_uart_tick = HAL_GetTick();  // 更新時間戳記
    }
}

Titania 無線模組訊息格式：

| 頭(3B) | 資料(84B) |

發送間隔： 每 300ms 發送一次

3️⃣ UART6 初始化 (調試/高速通訊)

static void MX_USART6_UART_Init(void)
{
  huart6.Instance = USART6;
  huart6.Init.BaudRate = 115200;             // ← 波特率：115200 bps（高速）
  huart6.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
  huart6.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1;
  huart6.Init.Parity = UART_PARITY_NONE;
  huart6.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX;
  huart6.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_NONE;
  huart6.Init.OverSampling = UART_OVERSAMPLING_16;
  
  if (HAL_UART_Init(&huart6) != HAL_OK)
  {
    Error_Handler();
  }
}

UART6 用途： IMU

UART6 配置參數：

參數	值	說明
`BaudRate`	115200	高速通訊
`WordLength`	8B	8 位元資料
`StopBits`	1	1 個停止位元
`Parity`	NONE	無奇偶校驗

訊息接收與發送

📥 CAN 中斷回調函數

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)
{
    CAN_Counter++;  // 計算接收訊息總數
    
    if (hcan->Instance == CAN1)
    {
        // CAN1 接收訊息處理
        if (HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader1, RxData1) == HAL_OK)
        {
            // 判斷訊息 ID
            if (RxHeader1.StdId == 0x101)
            {
                // 處理 CAN1 ID=0x101 的訊息
                // RxData1[0] ~ RxData1[7]：8 bytes 資料
            }
        }
    }
    else if (hcan->Instance == CAN2)
    {
        // CAN2 接收訊息處理
        if (HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &RxHeader2, RxData2) == HAL_OK)
        {
            // 從 RxData2 提取編碼器數值（4 bytes）
            // 資料順序：RxData2[3] (LSB) → RxData2[6] (MSB)
            raw_encoder_value = (uint32_t)(
                (RxData2[6] << 24) |    // 最高位 byte
                (RxData2[5] << 16) |
                (RxData2[4] << 8)  |
                RxData2[3]              // 最低位 byte
            );
        }
    }
}

關鍵流程：

中斷觸發：CAN FIFO0 有新訊息時自動執行
判斷來源：檢查 hcan->Instance 區分 CAN1 或 CAN2
讀取訊息：調用 HAL_CAN_GetRxMessage() 讀取訊息和資料
處理資料：根據訊息 ID 進行相應處理

實現步驟

🔧 完整使用流程圖

┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                    系統初始化 (main)                      │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  1. MX_GPIO_Init()         - GPIO 初始化                │
│  2. MX_CAN1_Init()         - CAN1 硬體初始化             │
│  3. MX_CAN2_Init()         - CAN2 硬體初始化             │
│  4. MX_USART1_UART_Init()  - UART1 初始化（Titania）    │
│  5. MX_USART6_UART_Init()  - UART6 初始化（調試）       │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│            CAN1/CAN2 過濾器配置 + 啟動                   │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  - 配置 CAN1 過濾器組 0-13                              │
│  - 配置 CAN2 過濾器組 14-27                             │
│  - 啟動 CAN1 和 CAN2 接收中斷                           │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘
                          ↓
┌──────────────────────────────────────────────────────────┐
│                   主循環 (while 1)                        │
├──────────────────────────────────────────────────────────┤
│  每 300ms:                                              │
│  ├─ UART1 發送 87 bytes 到 Titania 無線模組             │
│  ├─ CAN1 發送測試訊息 (ID=0x101)                        │
│  └─ 更新計數器和時間戳記                                │
│                                                          │
│  中斷事件:                                              │
│  ├─ CAN1 收到訊息 → HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback │
│  └─ CAN2 收到訊息 → HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback │
└──────────────────────────────────────────────────────────┘

✅ 配置檢查清單

CAN1 配置

hcan1.Instance = CAN1
Prescaler = 5（波特率 500kbps）
FilterBank = 0（使用第 0 號過濾器）
FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0
已調用 HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING)

CAN2 配置

hcan2.Instance = CAN2
Prescaler = 5（波特率 500kbps）
FilterBank = 14（Slave 區間起點）
FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0
已調用 HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan2, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING)

UART1 配置（Titania）

BaudRate = 9600
訊息格式：頭(3B) + 資料(84B) = 87 bytes
發送間隔：300ms
計數器在 Send_uart[86]

UART6 配置（調試）

BaudRate = 115200
用於高速調試輸出

🎯 快速參考表

功能	CAN1	CAN2	UART1	UART6
實例	CAN1	CAN2	USART1	USART6
波特率	500kbps	500kbps	9600	115200
過濾器	Bank 0-13	Bank 14-27	-	-
用途	數據收發	編碼器/感測器	無線模組	調試
中斷	FIFO0	FIFO0	-	-
發送函數	`CAN1_Send_Test()`	-	`HAL_UART_Transmit()`	`HAL_UART_Transmit()`

📚 延伸閱讀

常見問題

Q1: 如何改變 CAN 波特率？

// 修改 Prescaler 計算
// CAN_BaudRate = 45MHz / (Prescaler × 18)
// 例如要 250kbps：Prescaler = 10
hcan1.Init.Prescaler = 10;  // 250 kbps

Q2: 如何接收特定 CAN ID 的訊息？

// 修改過濾器設定
sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x2020;    // ID 高位
sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;     // ID 低位
sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0xFFFF; // 遮罩高位
sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;  // 遮罩低位

Q3: UART 傳送超時怎麼辦？

// 增加超時時間或使用非阻斷模式
HAL_UART_Transmit(&huart1, Send_uart, 87, 5000);  // 5秒超時

// 或使用 DMA 模式
HAL_UART_Transmit_DMA(&huart1, Send_uart, 87);

文檔版本： 1.0
最後更新： 2026年3月5日
適用裝置： STM32F4 系列