详解CAN通信的标识符掩码和标识符列表两种过滤机制

CAN 通信的应用非常广泛，本文不涉及CAN通信的基础配置，重点分析一下STM32和GD32的CAN通信两种ID过滤方式。

首先，不管是STM32还是GD32，实现CAN通信ID过滤的机制和原理一定是一样的，只是用到的寄存器有差别。

1. ID过滤原理：
在CAN协议里，报文的标识符不代表节点的地址，而是跟报文的内容相关的。因此，发送者以广播的形式把报文发送给所有的接收者。节点在接收报文时，根据标识符的值决定软件是否需要该报文。
为满足这一需求，在互联型产品中，bxCAN控制器为应用程序提供了28个位宽可变的、可配置的过滤器组(27_{0）；在其它产品中，bxCAN控制器为应用程序提供了14个位宽可变的、可配置的过滤器组(13}0)，以便只接收那些软件需要的报文。硬件过滤的做法节省了CPU开销，否则就必须由软件过滤从而占用一定的CPU开销。

每个过滤器组x由2个32位寄存器，在STM32中是由CAN_FxR0和CAN_FxR1组成。在GD32中是由器CAN_FxDATA0和CAN_ FxDATA1组成。

2. ID过滤方式：
掩码模式、列表模式。
不管是掩码模式还是列表模式，目的肯定都是为了让数据接收方接收特定ID的数据，但是既然分了两种模式，肯定有他们的不同的目的。

3.ID过滤方式1——掩码模式：
在掩码模式下，标识符寄存器和屏蔽寄存器一起，指定报文标识符的任何一位，应该按照“必须匹配”或“不用关心”处理。
举个例子：
假如是标准帧模式，以16位宽度为例，预设的ID=0x0001，当期望接收所有ID尾号为1的数据，那么设置对应的掩码为MASK=0x0001即可。
为什么呢？将ID的0x0001和MASK的0x0001解析成2进制：
预设ID：0000 0000 0000 0001；
MASK：0000 0000 0000 0001；
MSAK值的1的位表示：接收的ID必须与预设ID的位一致；
MASK值为0的位表示：接收的ID可以不与预设ID的位一致；
因此示例的MASK仅限制了ID的最后1位与预设ID的最后1为一致即可，其余的位不做限制，只要满足这样形式的ID数据，都能通过示例的过滤机制，从而被接收方正确接收，此处可知，掩码的作用就是要以预设ID为模板，决定过滤掉哪些类型的ID；

也就是说：
为了过滤出一组标识符，应该设置过滤器组工作在掩码模式。

注意，示例选用了标准帧模式，以16位宽度进行过滤，因此原本一个过滤器组的2个32位寄存器就分成了4个16位的空间，分别去保存预设的ID和相应的掩码：
格式如下：
预设ID1：【占用寄存器1的低16位】；
ID1的掩码：【占用寄存器1的高16位】；
同理：
预设ID2：【占用寄存器2的低16位】；
ID2的掩码：【占用寄存器2的高16位】；

由此可知，此种方式下，最多可预设2种ID，可过滤出多个ID；
STM32与GD32的过滤器机制一模一样：
（1）STM32参考手册的16位掩码模式过滤器如下：
在这里插入图片描述
（2）GD32参考手册的16位掩码模式过滤器如下：

注意，此种模式下，在配置时需要将对应的ID和掩码数据分别写进寄存器的STID区域，如上图所示，在16位空间中，STID区域处于高11位，因此需要将预设ID和掩码数据左移5位后写进寄存器。代码如下：

/*** @brief    can外设配置* @param    None* @retval   返回值*/
void can_config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;CAN_InitTypeDef CAN_InitStructure;CAN_FilterInitTypeDef CAN_FilterInitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_CAN1, ENABLE);/*CAN1_RX -- PA11CAN1_TX -- PA12*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);CAN_DeInit(CAN1);CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE; //不生成时间戳CAN_InitStructure.CAN_ABOM = ENABLE;  //自动总线关闭管理CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE; //自动唤醒模式CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE; //仲裁丢失或出错后的自动重传功能CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE; //接收FIFO加锁模式CAN_InitStructure.CAN_TXFP = ENABLE;  //传输FIFO优先级CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_9tq;CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS1_8tq;CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 40; // 波特率36000000/18/40 = 50KHzCAN_Init(CAN1, &CAN_InitStructure);CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_16bit;if (can.device_mode == DEVICE_MASTER) //识别所有0x0xx类型的从设备地址{CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = CAN_ID_BASE_SLAVE << 5; //ID1CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x700 << 5;		   //ID1_MASKCAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = CAN_ID_DEFAULT << 5;	   //ID2CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x7FF << 5;		   //ID2_MASK}else //仅识别与本设备地址匹配的地址,保证主设备对从设备实现一对一通讯,也识别0x0000广播{CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = can.std_id << 5; //ID1CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x7FF << 5;	//ID1_MASKCAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0x0000 << 5;		//ID2CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x7FF << 5;	//ID2_MASK}CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = CAN_Filter_FIFO0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);CAN_ITConfig(CAN1, CAN_IT_FMP0, ENABLE); //FIFO0消息挂号中断nvic_set(USB_LP_CAN1_RX0_IRQn, IRQ_PRIO_CAN1);
}

4. ID过滤方式2——列表模式：
在标识符列表模式下，屏蔽寄存器也被当作标识符寄存器用。因此，不是采用一个标识符加一个屏蔽位的方式，而是使用2个标识符寄存器。接收报文标识符的每一位都必须跟过滤器标识符相同。通俗一点讲就是：接收的ID必须与预设的ID一模一样才能通过过滤，最终被接收到。

举个例子：
假如是标准帧模式，以16位宽度为例，预设的ID=0x0001，当期望仅接收与预设ID一致的数据，那么只要发送的ID与预设ID一样就可以被接收到，其余类型的ID数据都被过滤掉，接收方将接收不到此类数据。

也就是说：
为了过滤出一个标识符，应该设置过滤器组工作在标识符列表模式。

注意，示例选用了标准帧模式，以16位宽度进行过滤，因此原本一个过滤器组的2个32位寄存器就分成了4个16位的空间，分别去保存预设的ID：
格式如下：
预设ID1：【占用寄存器1的低16位】；
预设ID2：【占用寄存器1的高16位】；
预设ID3：【占用寄存器2的低16位】；
预设ID4：【占用寄存器2的高16位】；

由此可知，此种方式下，最多可预设4种ID，可过滤出4个ID；
STM32与GD32的过滤器机制一模一样：
（1）STM32参考手册的16位列表模式过滤器如下：
在这里插入图片描述
（2）GD32参考手册的16位列表模式过滤器如下：

注意，此种模式下，在配置时需要将对应的4个ID分别写进寄存器的STID区域，如上图所示，在16位空间中，STID区域处于高11位，因此需要将预设ID数据左移5位后写进寄存器。示例代码如下：

CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdList;     //??????  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_16bit;    //?????16?  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = std_id<<5;  //4???CAN ID?????4????  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = std_id1<<5;  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = std_id<<5;  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = std_id1<<5;  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = CAN_Filter_FIFO0;           //?????????FIFO0?  CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;//激活过滤器0