基于GD32C103 CAN标准帧的掩码模式 32bitCAN过滤器

只看该作者 · 2025-7-7 21:01

  在CAN节点较多的项目中，通过配置CAN过滤器的方式，降低总线上的负载率；通过“CAN硬件层”的处理自动过滤掉不希望接收的数据。

过滤器分为两大类：

1、列表模式

      列表模式：简单来说就是把希望通过的ID号，“告诉CAN”。例如我希望通过的ID号是0X580，则就可以把0x580告知can；此方式简洁明了，但是筛选范围放大之后，随之需要写入的ID号也随着增加；有100个节点就需要，手动添加100个数据。而且对于资源紧张的嵌入式开发而言该方式也并不是最优。

在实际使用时：bxCAN的一个过滤器若工作在列表模式下,scale为32时，每个过滤器的列表只能写入两个报文ID，若scale为16时，每个过滤器的列表最多可写入4个CAN ID，由此可见，MCU的资源是非常非常有限的，并不能任我们随心所欲。因此，我们需要考虑另外一种替代方案，这种方案应该不受到数量限制。

2、掩码模式

      掩码模式：掩码模式的基本逻辑是分为了验证码和屏蔽码；

      验证码：验证码是希望通过的任一ID号，

      屏蔽码：屏蔽码是希望通过的所有ID 同或，

机器在执行任务的时候先将获取的身份*号码 ID 与屏蔽码进行“与”操作，再将结果与验证码的进行比较，根据判断是否相同来决定是否通过。整个判别流程如下所示：

从上图可以很容易地理解屏蔽码与验证码的含义，这样一来，能通过的结果数量就完全取决于屏蔽码，设得宽，则可以通过的多(所有位为0，则不过任何过滤操作，则谁都可以通过)，设得窄，则通过的少(所有位设为1，则只有一个能通过)。那么知道这个有什么用呢？因为bxCAN的过滤器的掩码模式就是采用这种方式，在bxCAN中，分别采用了两个寄存器(CAN_FiR1,CAN_FiR2)来存储屏蔽码与验证码，从而实现掩码模式的工作流程的。这样,我们就知道了bxCAN过滤器的掩码模式的大概工作原理。

但是，我们得注意到，采用掩码模式的方式并不能精确的对每一个ID进行过滤，打个比方，还是采用之前的守卫的例子，假如城主要求只有1150~1158年出生的人能通过，那么，若我们还是才用掩码模式，那么掩码就设为第7-9位为”1”，对应的，验证码的7-9位分别为”115”，这样就可以了。但是，仔细一想，出生于1159的人还是可以通过，是不是？但总体来说，虽然没有做到精确过滤，但我们还是能做到大体过滤的，而这个就是掩码模式的缺点了。在实际应用时，取决于需求，有时我们会同时使用到列表模式和掩码模式，这都是可能的。

3、过滤器模式

过滤器一共有4种工作模式：

32位宽的掩码模式，配置过滤1个不同的ID号

32位宽的列表模式，配置过滤2个不同的ID号

16位宽的列表模式，配置过滤4个不同的ID号

16位宽的掩码模式，配置过滤2个不同的ID号

滤波模式有以下两种：

屏蔽位模式
标识符列表模式

过滤器的位宽：

16位过滤器
32位过滤器

屏蔽ID设置注意要点：
在配置为标识符掩码模式时，若配置了多组标识符掩码，则只要接收到的标识符符合其中任意一组掩码的都会通过滤波器，所以千万不要有其中一组是通配的（即掩码为0x0000），否则你设置的其它掩码组都会无效，这个问题在配置为16位标识符掩码模式时很容易犯，因为这个时候你必须得配两组，很多人就会只配置了自己要的那一组（因为很多时候都是只需要一组掩码就够了），另外一组就不配了（0x0000，即通配），如下代码：

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x1200<<5;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000<<5;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0xff00;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;

代码本意是要让符合0x12xx的标识符通过滤波器，但是由于它第二组的掩码设置为0x0000，导致所有的标识符都通配了；如果要实现预期效果，则应该把第二组的ID和Mask也设置为一样，或者只把mask改为0xffff，这样就比预期多了一个0x0000可以通过滤波器。

4、程序

本例子使用在CAN 标准帧  使用掩码模式 32bit 过滤一组；在GD32C103上实现了对0x600+nodeID（0~127）通过；其他不响应。

CAN过滤器初始化：

/**
@function    rewrite_can_filter_init
@brief       CAN 过滤器  过滤 0X600+node_ID(0~127)
@param[in] dev_id: [in/out]
**    len: [in/out]
**    dat: [in/out]
@return    L
@date       2025-07-04
*/

void rewrite_can_filter_init()
{
//can0 过滤器结构体
can_filter_parameter_struct can0_filter_parameter_struct;

uint16_t StdIdArray[128] = {0}; // 初始化数组为全0
uint16_t startId = 0x600;       // 起始ID
uint16_t mask = 0x7FF;       // 初始屏蔽码
uint16_t tmp;

// 合并填充数组与计算屏蔽码的循环
for (int i = 0; i < 128; i++)
{
      StdIdArray = startId + i; // 填充数组

      tmp = StdIdArray ^ (~StdIdArray[0]);
      mask &= tmp;             // 计算屏蔽码
}

can0_filter_parameter_struct.filter_number = 0;                // 使用过滤器2
can0_filter_parameter_struct.filter_mode = CAN_FILTERMODE_MASK; // 掩码模式
can0_filter_parameter_struct.filter_bits = CAN_FILTERBITS_32BIT;// 32位过滤器

can0_filter_parameter_struct.filter_list_high = (StdIdArray[0] << 5);  // 验证码高字节部分
can0_filter_parameter_struct.filter_list_low  = 0;                   //  验证码低字节部分

can0_filter_parameter_struct.filter_mask_high = (mask << 5);       // 过滤器掩码数高位
can0_filter_parameter_struct.filter_mask_low  = 0 | 0x02;          // 只接收数据帧

can0_filter_parameter_struct.filter_fifo_number = CAN_FIFO0;       // 过滤器关联FIFO0
can0_filter_parameter_struct.filter_enable = ENABLE;

can_filter_init(&can0_filter_parameter_struct); // 初始化过滤器
}

CAN硬件初始化：

/**
@function    com_can_init
@brief       None
@param[in] None
@return    None
@date       2023-06-27
*/
bool com_can_init(void)
{
// configure RCU
rcu_periph_clock_enable(RCU_CAN0);
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);

// configure IO
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_11);
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_12);

// configure CAN
can_parameter_struct can_parameter;

can_struct_para_init(CAN_INIT_STRUCT, &can_parameter);
can_deinit(CAN0);

// initialize CAN parameters
can_parameter.time_triggered = DISABLE;
can_parameter.auto_bus_off_recovery = ENABLE;//DISABLE;
can_parameter.auto_wake_up = ENABLE;//DISABLE;
can_parameter.auto_retrans = DISABLE;//ENABLE;
can_parameter.rec_fifo_overwrite = DISABLE;
can_parameter.trans_fifo_order = DISABLE;
can_parameter.working_mode = CAN_NORMAL_MODE;
can_parameter.resync_jump_width = CAN_BT_SJW_1TQ;
can_parameter.time_segment_1 = CAN_BT_BS1_7TQ;
can_parameter.time_segment_2 = CAN_BT_BS2_2TQ;
can_parameter.prescaler = 12; //6:1MHz，12：500Khz
can_init(CAN0, &can_parameter);

can1_filter_start_bank(14);
rewrite_can_filter_init();  //can 过滤器初始化

// configure NVIC
nvic_irq_enable(CAN0_RX0_IRQn, 1, 0);
can_interrupt_enable(CAN0, CAN_INTEN_RFNEIE0);

return true;
}

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