CAN 是 Controller Area Network 的缩写（以下称为 CAN），是 ISO*1 国际标准化的串行通信协议。CAN 通过 ISO11898 及 ISO11519 进行了标准化，现在在欧洲已是汽车网络的标准协议。现在，CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于汽车电子、工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
从CAN总线拓扑图中可以知道， CAN 控制器根据两根线上的电位差来判断总线电平。总线电平分为显性电平（0）和隐性电平（1），二者必居其一。发送方通过使总线电平发生变化，将消息发送给接收方。
图1 CAN总线拓扑图
CAN 协议特点
(1) 多主控制： 在总线空闲时，所有的单元都可开始发送消息（多主控制）。 最先访问总线的单元可获得发送权（CSMA/CA 方式）。 多个单元同时开始发送时，发送高优先级 ID 消息的单元可获得发送权。
(2) 消息的发送： 在串口通信协议中，数据的收发是没有固定的数据格式的，而在 CAN 协议中，所有的消息都以固定的格式发送。总线空闲时，所有与总线相连的单元都可以开始发送新 消息。两个以上的单元同时开始发送消息时，根据标识符（Identifier 以下称为 ID）决定优先级。与IIC总线协议不同，ID 并不是表示发送的目的地址（设备地址），而是表示访问总线的消息的优先级。两个以上的单元同时开始发送消息时，对各消息ID 的每个位进行逐个仲裁比较。仲裁获胜（被判定为优先级最高）的单元可继续发送消息，仲裁失利的单元则立刻停止发送而进行接收工作。
(3) 系统的柔软性： 与总线相连的单元没有类似于“地址”的信息。因此在总线上增加单元时，连接在总线上的其它单元的软硬 件及应用层都不需要改变。
(4) 通信速度： 根据整个网络的规模，可设定适合的通信速度。 在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度。即使有一个单元的通信速度与其它的不一样，此单元也会输出错误信号，妨碍整个网络的通信。不同网络间则可以有不同的通信速度。
(5) 远程数据请求： 可通过发送“遥控帧” 请求其他单元发送数据。
(6) 错误检测功能：错误通知功能·错误恢复功能 所有的单元都可以检测错误（错误检测功能）。 检测出错误的单元会立即同时通知其他所有单元（错误通知功能）。 正在发送消息的单元一旦检测出错误，会强制结束当前的发送。强制结束发送的单元会不断反复地重新发送 此消息直到成功发送为止（错误恢复功能）。
(7) 故障封闭： CAN 可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部噪声等）还是持续的数据错误（如单元内部 故障、驱动器故障、断线等）。由此功能，当总线上发生持续数据错误时，可将引起此故障的单元从总线上 隔离出去。
(8) 连接：CAN 总线是可同时连接多个单元的总线。可连接的单元总数理论上是没有限制的。但实际上可连接的单元数受总线上的时间延迟及电气负载的限制。降低通信速度，可连接的单元数增加；提高通信速度，则可连接的单元数减少。
ISO 标准化的 CAN 协议
CAN 协议经 ISO 标准化后有 ISO11898 标准和 ISO11519-2 标准两种。ISO11898 和 ISO11519-2 标准对于数据 链路层的定义相同，但物理层不同。
(1) 关于 ISO11898 ISO11898 是通信速度为 125kbps-1Mbps 的 CAN 高速通信标准。 目前，ISO11898 追加新规约后，成为 ISO11898-1 新标准。
(2) 关于 ISO11519 ISO11519 是通信速度为 125kbps 以下的 CAN 低速通信标准。 ISO11519-2 是 ISO11519-1 追加新规约后的版本。
CAN 收发器根据两根总线（CAN_High 和 CAN_Low）的电位差来判断总线电平。 总线电平分为显性电平和隐性电平两种。总线必须处于两种电平之一。总线上执行逻辑上的线“与”时， 显性电平为“0”，隐性电平为“1”。
以TJA1050收发器芯片数据手册为例：
TJA1050 采用的是ISO11898标准， 总线电平=CAN_H的电压-CAN_L的电压，由数据手册可以看出，当电平在-1v-0.5v之间是隐性，电平在0.9-5v之间是显性。 显性电平对应逻辑0=总线电平为2V左右 隐性电平对应逻辑1=总线电平为0V。 显性电平具有优先权，只要有一个单元输出显性电平，总线上即为显性电平。 隐形电平则具有包容的意味，只有所有的单元都输出隐性电平， 总线上才为隐性电平（显性电平比隐性电平更强）。 在CAN总线的起止端都有一个120Ω的终端电阻，来做阻抗匹配，以减少回波反射，增加总线通信的稳定性。
通信波特率：CAN总线是基于相同波特率通信的，在同一网络中，所有单元必须设定成统一的通信速度，否则就会输出错误信号妨碍整个网络的通信。因此在设备接入总线之前就要先知道总线波特率是多少。计算公式参考:波特率=(pclk1/((1+8+7)*9)) = 36Mhz/16/9 = 250Kbits
设置低速AHB时钟（PCLK1）,APB1时钟 = HCLK/2 = 36MHZ（外部晶振8HMZ）
设置高速AHB时钟（PCLK2）,APB2时钟 = HCLK = 72MHZ（外部晶振8HMZ）
因为CAN总线挂载在APB1时钟上，所以pclk1=36Mhz。
CAN协议
CAN总线发送部分：
报文：CAN设备一次发送出去的完整数据信息
邮箱：用于发送报文的发送调度器
帧种类：不同用途的报文种类。有数据帧、遥控帧、错误帧、过载帧、帧间隔
帧格式：一个报文里包含的内容。
标识符（ID）：CAN总线上的设备可以用此判断数据是不是发给自己的
其中邮箱集成在CAN控制器中，有3个邮箱，当向程序向CAN控制器发数据时，CAN会选择优级级最高的空邮箱放入数据，如果所有邮箱都满了，会使溢出标志位置1，需要等待有空邮箱，满邮箱把先后顺序排队发送数据，发送完成后会变成空邮箱。
帧种类：
我们都知道，USART串口收发的都是没有格式的单纯数据，如果想用USART做高级应用，那么需要自定义数据格式。而在CAN总线中的报文是由格式的。
CAN中的所有设备都会接收报文，但标识符（ID）不符的报文会被过滤器删除
每种报文的格式都不相同， 数据帧和遥控帧有标准格式和扩展格式两种格式。标准格式有 11 个位的标识符（Identifier: 以下称 ID）， 扩展格式有 29 个位的 ID。
数据帧或遥控帧报文格式：
数据帧：
遥控帧：
数据帧和遥控帧的不同 ： 遥控帧的 RTR 位为隐性位，没有数据段。没有数据段的数据帧和遥控帧可通过 RTR 位区别开来。
优先级的决定：
在总线空闲态，最先开始发送消息的单元获得发送权。 多个单元同时开始发送时，各发送单元从仲裁段的第一位开始进行仲裁。连续输出显性电平最多的单元可继续发送。
仲裁过程
数据帧和遥控帧的仲裁过程：
具有相同 ID 的数据帧和遥控帧在总线上竞争时，仲裁段的最后一位（RTR）为显性位的数据帧具有优先权， 可继续发送
标准格式和扩展格式的仲裁过程：
在STM32中bxCAN特点：
1、CAN接口兼容规范2.0A和2.0B主动模式
2、波特率（位速率）最高可达1Mb/S
3、接受和发送11位标识符的数据帧或29位标识符的扩展帧
4、具有3个发送邮箱
5、3级深度的2个接受FIFO,3级14个可调节过滤器
FIFO:即先入先出，此指的是有层级深度的接受邮箱。STM32F103系列单片机上有2个FIFO邮箱，每个FIFO有3层深度。 与过滤器匹配的报文会被放入FIFO邮箱。
CAN接收有2个邮箱，FIFO0和FIFO1，每个邮箱有3层深度。 3层深度是指每个邮箱可以接收3个报文，但读取时只能读到最先收到的报文 报文处理完成后，再读取时则是下一个报文。
过滤器：可由硬件判断报文中的标识符，过滤掉标识符不匹配的报文。 STM32F103系列单片机中的CAN总线控制器提供了14个过滤器组。 过滤器是由硬件实现的，只有与过滤器匹配的报文才需要软件处理。
在接受数据的时候，第一个问题就是搞懂如何接受的———过滤。
过滤器组中的模式设置分为32位模式下的标识符屏蔽和标识符列表，16位模式下的标识符屏蔽和标识符列表。在 16 位模式下，只不过把两个 32 位寄存器拆成了 4 个 16 位的而已，原理和 32 位模式下是一 样的。
标识符列表模式：（这里仅用8位数据举例，实际的过滤器为16位或32位的）
这里所说的ID并不是发送数据帧里面的 ID，这两个没有什么关系的，这 里的 ID 是根据自己的实际需要设置的。
标识符屏蔽模式：（这里仅用8位数据举例，实际的过滤器为16位或32位的）
因此这里的屏蔽和 ID 共同配合完成过滤。
过滤器根据下列优先级规则来确定：
1、位宽为32位的过滤器，优先级高于位宽为16位的过滤器
2、对于位宽相同的过滤器，标识符列表模式的优先级高于屏蔽位模式
3、位宽和模式都相同的过滤器，优先级由过滤器号决定，过滤器号小的优先级高
过滤器初始化函数:
u8 CAN_FilterConfiguration(viod){
//设置过滤器
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber=0; //过滤器0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode=CAN_FilterMode_IdMask; //屏蔽位模式
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale=CAN_FilterScale_32bit; //32位宽
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh=0x0000; //32位ID
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow=0x0000;
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh=0x0000;//32位MASK
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow=0x0000;//屏蔽值都为0，代表任何数据都可以通过过滤器
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment=CAN_Filter_FIFO0;//过滤器0关联到FIFO0
CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation=ENABLE;//激活过滤器0
CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure); //滤波器初始化
}发送和接收函数：
typedef struct
{
uint32_t StdId; //标准帧 ID，如果您要发送扩展帧。可以不管它
uint32_t ExtId; //扩展帧 ID，如果您要发送标准帧。可以不管它
uint8_t IDE; //您是想发送标准帧还是扩展帧？
uint8_t RTR; //您是想发送数据帧还是远程帧？
uint8_t DLC; // 您想发送数据的长度。
uint8_t Data[8]; //您想要发送的数据。
} CanTxMsg;
typedef struct
{
uint32_t StdId;
uint32_t ExtId;
uint8_t IDE;
uint8_t RTR;
uint8_t DLC;
uint8_t Data[8];
uint8_t FMI;//FMI域
} CanRxMsg;
//CAN发送一组数据(固定格式:ID为0X12,标准帧,数据帧)
//msg:数据指针,最大为8个字节，len:数据长度(最大为8)
//返回值:0,成功; 其他,失败;
u8 CAN_Send_Msg(u8* msg,u8 len){
u8 mbox;
u16 i=0;
CanTxMsg TxMessage;
TxMessage.StdId=0x12; // 标准标识符
TxMessage.ExtId=0x00; // 设置扩展标识符
TxMessage.IDE=CAN_Id_Standard; // 标准帧
TxMessage.RTR=CAN_RTR_Data; // 数据帧
TxMessage.DLC=len; // 要发送的数据长度
for(i=0;i<len;i++)
TxMessage.Data[i]=msg[i]; //写入数据
mbox= CAN_Transmit(CAN1,&TxMessage);
i=0;
while((CAN_TransmitStatus(CAN1,mbox)==CAN_TxStatus_Failed)&&(i<0XFFF))i++; //等待发送结束
if(i>=0XFFF)return 1;
return 0;
}
//can口接收数据查询
//buf:数据缓存区;
//返回值:0,无数据被收到，其他,接收的数据长度;
u8 CAN_Receive_Msg(u8 *buf){
u32 i;
CanRxMsg RxMessage;
if(CAN_MessagePending(CAN1,CAN_FIFO0)==0)return 0;//没有接收到数据,直接退出
CAN_Receive(CAN1,CAN_FIFO0,&RxMessage);//读取数据
for(i=0;i<8;i++) //把8个数据放入参数数组
buf[i]=RxMessage.Data[i];
return RxMessage.DLC; //返回数据数量
}