以STM32F107VCT6芯片的bxCAN控制器為例，介紹了與標識符過濾相關的寄存器構成，并詳細分析了標識符過濾參數的配置方法和過濾規則。最后，為方便移植和使用，給出了該控制器標識符過濾的C語言程序。

引言

在CAN協議里，報文的標識符不代表節點的地址，而是與報文的內容相關。在通信過程中，發送方將數據附上特定的標識符以廣播的形式發送到總線上。由于CAN總線的局域網性質，總線上的其他節點會同時檢測到此報文，接收節點會根據標識符的值來決定軟件是否需要該報文。如果需要，就拷貝到SRAM里；如果不需要，則報文被丟棄，且無需軟件的干預。采用這種硬件過濾的方式可以大大節省CPU的開銷。

目前應用比較廣泛的STM32F10x系列嵌入式芯片內置有bxCAN控制器，該控制器是一種在標準CAN總線基礎上擴展的總線接口，支持CAN總線協議2．0A和2．0B。它的設計目標是以最小的CPU負荷來高效處理收到的大量報文。它也支持報文發送的優先級要求(優先級特性可軟件配置)。為了滿足CAN總線協議中的標識符硬件過濾需求，bxCAN控制器提供了位寬可變的、可配置的過濾器組，用來完成只接收軟件需要的報文功能。

本文主要以STM32F107VCT6平臺下的bxCAN控制器為研究對象，系統分析了該控制器的標識符過濾使用方法，并給出了C語言程序，從而方便移植和使用。
 
1 標識符過濾相關寄存器簡介

bxCAN控制器要實現標識符的硬件過濾，需要由一組相應的寄存器進行控制。這些寄存器主要包括CAN過濾器位寬寄存器、CAN過濾器主控寄存器、CAN過濾器組寄存器等。上述寄存器可以分別控制過濾器的位寬、過濾模式以及過濾ID。下面對這些寄存器進行介紹。

(1)CAN過濾器位寬寄存器
bxCAN控制器過濾器位寬可變指的是每個過濾器組的位寬都可以獨立配置，以滿足應用程序的不同需求。根據位寬的不同，每個過濾器組可提供1個32位過濾器或2個16位過濾器。用來配置過濾器組位寬的寄存器是CAN_FS1R的FSCx位。

(2)CAN過濾器主控寄存器

bxCAN控制器的過濾器有兩種配置模式，分別是屏蔽位模式和標識符列表模式。在屏蔽位模式下，標識符寄存器和屏蔽寄存器一起指定報文標識符的任何一位，按照“必須匹配”或“不用關心”處理。在標識符列表模式下，屏蔽寄存器也被當作標識符寄存器用。因此，不是采用一個標識符加一個屏蔽位的方式，而是使用2個標識符寄存器。接收報文標識符的每一位都必須與過濾器標識符相同。通過CAN_FMR的FBMx位，可以配置對應的屏蔽／標識符寄存器的標識符列表模式或屏蔽位模式。

(3)過濾器組寄存器

STM32F107VCT6平臺下的bxCAN控制器提供了28個位寬可變的、可配置的過濾器組。每個過濾器組X由2個32位寄存器——CAN_FxR1和CAN_FxR2組成。CAN_FxR1和CAN_FxR2在CAN過濾器位寬寄存器、CAN過濾器主控寄存器控制下可以被配置成不同位寬、不同過濾模式的標識符過濾器組。
 
2 標識符過濾參數配置

標識符過濾參數配置主要是通過CAN_FS1R的FSCx位設置過濾器位寬，通過CAN_FMR的FBMx位設置過濾器模式，最終在相應的位寬及過濾器模式下通過CAN_FxR1和CAN_FxR2實現標識符的硬件過濾設置。圖1是上述寄存器相互配合實現標識符硬件過濾的參數配置圖。
 

由圖1可見，當CAN_FSIR的FSCx位取0值時，每個標識符過濾器是16位；反之，每個標識符過濾器是32位。在標識符過濾器位數一定時，當CAN_FMR的FBMx位取0值時，標識過濾器的過濾模式為屏蔽位模式，反之，標識過濾器的過濾模式為標識符列表模式；需要指出的是，在標識符屏蔽位模式下，標識符寄存器CAN_FxR1寫入的是需要過濾的標識符ID信息，由11位基本ID(STID)、18位擴展ID(EXID)、標識符擴展位(IDE)、發送請求位(RTR)映射組成；屏蔽寄存器CAN_FxR2中的每一位與CAN_FxR1寄存器中的每一位相對應，即若CAN_FxR2寄存器某一位取0值，則CAN_FxR1寄存器中的對應位在硬件過濾時作“不用關心”處理；否則，按“必須匹配”處理。

3 標識符過濾規則

bxCAN的標識符硬件過濾規則遵循以下原則：接收一個報文時，其標識符首先與配置在標識符列表模式下的過濾器相比較。如果匹配上，報文就被存放到相關聯的緩沖區FIFO中，并且所匹配的過濾器的序號被存入過濾器匹配序號中。如果沒有匹配，報文標識符接著與配置在屏蔽位模式下的過濾器進行比較。如果報文標識符沒有與過濾器中的任何標識符相匹配，那么硬件就丟棄該報文，且不會對軟件有任何打擾。
 

圖2是bxCAN控制器標識符過濾機制的說明。3個過濾器組處于標識符列表模式，其他的過濾器組處于標識符屏蔽模式。工作在標識符列表模式下過濾器組的標識符為0、1、4、5，而工作在標識符屏蔽位模式下的過濾器組的標識符為2、3。假設有一數據報文的標識符為4，當該報文到達接收節點后，就會首先與列表模式下的標識符比對。顯然報文標識符與標識符為4的過濾器匹配，因此報文內容被存入FIFO，同時過濾器編號被保存在過濾器匹配序號域FMI中。如果數據報文的標識符與列表模式下的過濾器組的標識符不匹配，假設標識符為3，則報文標識符會與屏蔽位模式下的過濾器組比對，而該類過濾器組中有標識符為8的過濾器，則數據報文匹配后也會被送入FIFO，并保存匹配序號。

4 標識符過濾編程實現

為了更加清楚地說明bxCAN控制器標識符過濾的應用方法，以C語言編制實驗程序，該程序在MDK平臺開發環境下，通過JTAG接口進行實時調試、仿真和下載，并在實際應用中得到了驗證。

主要的代碼如下：


上述代碼設置好后，過濾器開始工作，且過濾器位寬為32位，工作在屏蔽模式。只過濾基本ID為00000000000B的數據包，其他標識符的數據包由硬件丟棄。

結語

本文主要研究了STFM32F107VCT6芯片的bxCAN控制器的標識符過濾使用技術。要使用bxCAN控制器的標識符過濾功能，需要首先通過位寬寄存器CANFS1R的FSCx位設置過濾器位寬，之后通過主控寄存器CAN_FMR的FBMx位設置過濾器模式，最終在相應的位寬及過濾器模式下通過過濾器組CAN_FxR1和CAN_FxR2實現標識符的硬件過濾設置。

使用標識符的硬件過濾可以實現復雜的驗收濾波功能，并且硬件過濾不占用CPU的額外資源，上述特點非常適于嵌入式系統的數據收發功能。本文對嵌入式開發過程中使用STM32F107VCT6芯片的bxCAN控制器收發數據具有一定的借鑒作用。