CANopen移植到STM32F4平台

前言
1 物品准备
2 相关软件安装
- 2.1 CAN上位机
- 2.2 对象字典生成工具objdictedit环境配置
3 将CANopen移植到STM32F407
- 3.1 基础代码移植
- - 3.11 h文件移植
  - 3.12 c文件移植
- 3.2 建立自己的底层驱动文件
- 3.3 建立词典
- 3.4工程配置
- - 3.41 c文件添加
  - 3.42 头文件路径添加
  - 3.43 c99标准选择
  - 3.44 调试串口设置
  - 3.45 程序启动
4 末尾

本专题相关教程：
基于STM32F4的CANOpen移植教程

基于STM32F4的CANopen快速SDO通信

linux下CANopen for python的使用

基于Linux C的CANopen移植

CANopen补充–时间计算出错

CANopen补充–主站检测节点是否在线

前言

为了在STM32F4上能够运行CANopen（CanFestival），跟着网上的教程操作，发现总是不够详细。主要是配置和代码运行部分基本没有解释。为了后来者能够少走弯路，便有了这篇教程。关于CANopen协议本身本文不做过多介绍，主要是介绍如何使用软件和代码修改。

本文配套资料下载地址：https://pan.baidu.com/s/1FMp7xuJ1r3gJTPB0wf3Yrw?pwd=osxs
提取码：osxs

废话不多说，GOGOGO。

1 物品准备

名称	用途
USB-CAN模块/USB-CAN盒子	用以监听数据（如实在没有的话，代码里添加串口反馈也勉强能测试）
Canfestival- 3 源代码	CANopen源代码 /本文资料里有
STM32F4 裸工程	移植目标平台代码,这里用正点原子的空白工程即可 /本文资料里有
CANopen轻松入门.pdf-周立功	pdf书籍，用以学习CANopen协议 /本文资料里有

USB-CAN模块，比如下面这个，买啥都行，有这个功能就ok。

USB-CAN盒子，如下，相比模块，多了一些功能（我用的就这个，不过好像多的功能我并没有用上）

CANopen轻松入门.pdf-周立功链接下载地址

2 相关软件安装

2.1 CAN上位机

如果使用USB-CAN盒子，找店家要上位机资料即可。比如我用的这款资料如下：

驱动：驱动下载
驱动安装教程：驱动安装视频

上位机软件：上位机下载地址

打开设备-选择设备-选择对应波特率即可。

如果是普通的USB-CAN模块，找店家应该也有资料。使用CANpro协议平台分析软件即可，这个网上搜很容易搜得到。附一个我随便找的链接：CANPro协议分析平台官方下载

同理，启动-选择设备（不对就反复选）-选择波特率。

2.2 对象字典生成工具objdictedit环境配置

CANopen需要使用到字典，路径：源代码/objdictgen/objdictedit.py。这是个基于python2.7才能运行的程序，因此我们先装环境。

安装环境，遇到了很多坑。主要是网上教程很多偏老，跟着操作，各种bug。最终成功的一个搭配是

软件名字	备注
python-2.7.15.amd64.msi
wxPython3.0-win64-3.0.2.0-py27.exe	使用2.8会导致在安装下边软件的时候，提示包缺失
Gnosis_Utils-1.2.2.zip

安装教程参考：CanFestival中对象字典编辑器objdictedit的正确打开环境_lei_g的博客-CSDN博客_canfestival中对象字典编辑器的打开

备注：python2.7和自己之前安装的如python3.7是不冲突的。

要使用objdictedit，可以使用这个方式固定到任务栏。方便以后打开。

选择默认程序–>更多应用–>在这台电脑上查找其他应用–>选择python2.7文件夹里的python.exe

当打开下边程序的时候，在桌面任务栏选择：固定到任务栏。那么以后都可以右键这个图标，点击上边的objdictedit.py即可打开软件。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-8awyPdNN-1646308038808)(C:\Users\FEN\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220303104232531.png)]

3 将CANopen移植到STM32F407

首先，这是我给大家准备的礼物，截图如下：

名称	说明
CanFestival-3源码	内含1个官方源码与3个分支，我们使用Mongo-canfestival，因为它有对于cm4内核的支持
CANopen裸工程	本教程所使用的空白代码
CANopen最终移植代码	本教程所使用的移植好的最终代码
USBCAN调试软件	USB-CAN盒子的上位机
字典工具安装	字典工具安装所需文件

3.1 基础代码移植

打开我们的空白工程，界面如图，空空如也。需要说明的是，个人喜欢把所有头文件放入main.h，这样其他外设文件只用包含main.h即可。

文件夹如下：

我们新建一个文件夹，名为CANopen，用于存放所有与CANopen有关的代码。

里面再新建几个子文件夹。

说明如下：

文件夹名	说明
dictionary	存放字典和其对应的.c /.h 文件
hardware	外设的驱动文件，如定时器，CAN，还有配置文件
inc	由CANopen源代码移植过来的h文件
src	由CANopen源代码移植过来的c文件

3.11 h文件移植

进入源代码/include目录，先将该目录下19个h文件，都复制到新工程/CANopen/inc 里，再复制cm4文件夹（内含3个h文件）更名为stm32。如下：

修改一下stm32/canfestival.h文件,添加3行语句，防止递归调用。

进入源代码\examples\AVR\Slave目录，把config文件，移植到新工程/CANopen/hardware

并对config做一点修改。

3.12 c文件移植

进入源代码/src目录，将该目录下除了symbols.c之外的12个c文件，复制到新工程/CANopen/src 里。

删除dcf.c文件下第59、98行前面的“inline”关键字

3.2 建立自己的底层驱动文件

在裸工程/CANopen/hardware下新建定时器、CAN的c/h文件。其中定时器用于时间获取，CAN是通信基础。

需要说明的是，CANopen源代码里含有timer.c 文件，为了命名不冲突，我这里起名加了后缀。比如使用定时器3，就建立timer3.c。

如图，我们使用了can1，timer2， config.h为之前移植的文件，不用管。

文件	说明
can1	中断优先级为1（无所谓）；波特率设置为1M（1M或者500K都行，要与config.h一致）
timer2	中断优先级1（无所谓）；时钟84M，分频840,即基础频率为100K（要求与timerscfg.h里的配置即可），重装载值为65535，即0.65s一次溢出中断

can与timer的代码移植自源代码/drivers/cm4。cm4是基于stm32F3的，因此有些代码需要修改

cm4.c里面包含can1与timer3的初始化代码以及一些封装好的代码。我们将其各自复制到can1.c和timer3.c。并根据板子情况做修改。

大家可以到移植成功的工程里看看有啥修改。

can1.c

#include "can1.h"static CO_Data *co_data = NULL;//Initialize the CAN hardware
unsigned char CAN1_Init(CO_Data * d, uint32_t bitrate)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef  NVIC_InitStructure;CAN_InitTypeDef        CAN_InitStructure;CAN_FilterInitTypeDef  CAN_FilterInitStructure;/* save the canfestival handle */  co_data = d;/* CAN GPIOs configuration **************************************************//* Enable GPIO clock */RCC_AHB1PeriphClockCmd(CAN_GPIO_CLK, ENABLE);/* Connect CAN pins to AF7 */GPIO_PinAFConfig(CAN_GPIO_PORT, CAN_RX_SOURCE, GPIO_AF_CANx);GPIO_PinAFConfig(CAN_GPIO_PORT, CAN_TX_SOURCE, GPIO_AF_CANx); /* Configure CAN RX and TX pins */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CAN_RX_PIN | CAN_TX_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd  = GPIO_PuPd_UP;GPIO_Init(CAN_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);/* NVIC configuration *******************************************************/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = CANx_RX0_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0x0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0x0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* CAN configuration ********************************************************/  /* Enable CAN clock */RCC_APB1PeriphClockCmd(CAN_CLK, ENABLE);/* CAN register init */CAN_DeInit(CANx);CAN_StructInit(&CAN_InitStructure);/* CAN cell init */CAN_InitStructure.CAN_TTCM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_ABOM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_AWUM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_NART = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_RFLM = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_TXFP = DISABLE;CAN_InitStructure.CAN_Mode = CAN_Mode_Normal;CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;/* CAN Baudrate (CAN clocked at 42 MHz)  42e6 / ( 6 * (1+BS1+BS2))  */CAN_InitStructure.CAN_SJW = CAN_SJW_1tq;if(bitrate == 1000000){CAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_3tq;CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_3tq;}else {    //除去1M频率。剩下都配置为500KCAN_InitStructure.CAN_BS1 = CAN_BS1_6tq;CAN_InitStructure.CAN_BS2 = CAN_BS2_7tq;}CAN_InitStructure.CAN_Prescaler = 6;CAN_Init(CANx, &CAN_InitStructure);/* CAN filter init */CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterNumber = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMode = CAN_FilterMode_IdMask;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterScale = CAN_FilterScale_32bit;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdHigh = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterMaskIdLow = 0x0000;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterFIFOAssignment = 0;CAN_FilterInitStructure.CAN_FilterActivation = ENABLE;CAN_FilterInit(&CAN_FilterInitStructure);/* Enable FIFO 0 message pending Interrupt */CAN_ITConfig(CANx, CAN_IT_FMP0, ENABLE);return 1;
}// The driver send a CAN message passed from the CANopen stack
unsigned char canSend(CAN_PORT notused, Message *m)
{int i, res;CanTxMsg TxMessage = {0};TxMessage.StdId = m->cob_id;TxMessage.IDE = CAN_ID_STD;if(m->rtr)TxMessage.RTR = CAN_RTR_REMOTE;elseTxMessage.RTR = CAN_RTR_DATA;TxMessage.DLC = m->len;for(i=0 ; i<m->len ; i++)TxMessage.Data[i] = m->data[i]; res = CAN_Transmit(CANx, &TxMessage);if(res == CAN_TxStatus_NoMailBox)return 0;    // errorreturn 1;       // succesful
}//The driver pass a received CAN message to the stack
/*
unsigned char canReceive(Message *m)
{
}
*/
unsigned char canChangeBaudRate_driver( CAN_HANDLE fd, char* baud)
{return 0;
}/*** @brief  This function handles CAN1 RX0 interrupt request.* @param  None* @retval None*/void CAN1_RX0_IRQHandler(void){int i;CanRxMsg RxMessage = {0};Message rxm = {0};CAN_Receive(CAN1, CAN_FIFO0, &RxMessage);// Drop extended framesif(RxMessage.IDE == CAN_ID_EXT) //不处理扩展帧return;rxm.cob_id = RxMessage.StdId;if(RxMessage.RTR == CAN_RTR_REMOTE)//远程帧rxm.rtr = 1;rxm.len = RxMessage.DLC;for(i=0 ; i<rxm.len ; i++)rxm.data[i] = RxMessage.Data[i];canDispatch(co_data, &rxm);//CANopen自身的处理函数，因为快速SDO不需要反馈，所以在上边处理后就不需要调用这步了}

can1.h

#ifndef __CAN1_H
#define __CAN1_H#include "sys.h"
#include "main.h"
#include "data.h"
// CAN bus defines for cortex-M4 STM32F407#define CANx                       CAN1
#define CAN_CLK                    RCC_APB1Periph_CAN1
#define CAN_RX_PIN                 GPIO_Pin_11
#define CAN_TX_PIN                 GPIO_Pin_12
#define CAN_GPIO_PORT              GPIOA
#define CAN_GPIO_CLK               RCC_AHB1Periph_GPIOA
#define CANx_RX0_IRQn               CAN1_RX0_IRQn#define GPIO_AF_CANx               GPIO_AF_CAN1
#define CAN_RX_SOURCE              GPIO_PinSource11
#define CAN_TX_SOURCE              GPIO_PinSource12unsigned char CAN1_Init(CO_Data * d, uint32_t bitrate);#endif

timer3.c

#include "timer3.h"TIMEVAL last_counter_val = 0;
TIMEVAL elapsed_time = 0;// Initializes the timer, turn on the interrupt and put the interrupt time to zero
void TIM3_Init(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;/* TIM3 clock enable */RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);/* Enable the TIM3 gloabal Interrupt */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/* Compute the prescaler value */uint16_t PrescalerValue =840-1; //84M频率/840为100k(与timerscfg.h配置一致即可)，即10us间隔/* Time base configuration */TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_SR_UIF);/* TIM3 enable counter */  //这里需要启动定时器TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);/* Preset counter for a safe start */TIM_SetCounter(TIM3, 1);/* TIM Interrupts enable */TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);
}//Set the timer for the next alarm.
void setTimer(TIMEVAL value)
{uint32_t timer = TIM_GetCounter(TIM3);        // Copy the value of the running timerelapsed_time += timer - last_counter_val;last_counter_val = 65535-value;TIM_SetCounter(TIM3, 65535-value);TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);//printf("setTimer %lu, elapsed %lu\r\n", value, elapsed_time);
}//Return the elapsed time to tell the Stack how much time is spent since last call.
TIMEVAL getElapsedTime(void)
{uint32_t timer = TIM_GetCounter(TIM3);        // Copy the value of the running timerif(timer < last_counter_val)timer += 65535;TIMEVAL elapsed = timer - last_counter_val + elapsed_time;//printf("elapsed %lu - %lu %lu %lu\r\n", elapsed, timer, last_counter_val, elapsed_time);return elapsed;
}// This function handles Timer 3 interrupt request.
void TIM3_IRQHandler(void)
{//printf("--\r\n");if(TIM_GetFlagStatus(TIM3, TIM_SR_UIF) == RESET)return;last_counter_val = 0;elapsed_time = 0;TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_SR_UIF);TimeDispatch();
}

timer3.h

#ifndef __TIMER3_H
#define __TIMER3_H#include "sys.h"
#include "main.h"void TIM3_Init(void);#endif

2022年3月18日记：
定时器实现函数存在缺陷，当超过一个功能需要调用时间时，会存在干涉。各位如果除了心跳报文发送之外，没用到其他需要时间的功能（节点掉线检测/pdo之类），那么可以忽略。不然可以看一下这个CANopen补充–时间计算出错。

3.3 建立词典

我们起名字为Master，使用心跳管理，这样我们待会便可以通过心跳报文来判断移植成功与否。

在字典里设置心跳报文间隔为1000ms（0x3E8）。这样，它每隔1000ms就会发送一个心跳报文。

点击保存，将生成的.od文件放入CANopen/dictionnary文件夹。

再点击建立词典，同样将生成的.c文件放入CANopen/dictionnary文件夹。

效果如下：

文件	说明
.od文件	词典工程文件，用于配置，不会被工程调用
.c .h	词典文件对应的c和h文件。需要被工程调用

3.4工程配置

文件都弄好了，我们打开keil软件，将这些文件都加入到工程。

3.41 c文件添加

在Groups里新建两个文件夹。需要说明的时候，为了美观，这里把词典文件和外设驱动文件放在一起了。

文件夹	说明
CANopen	含CANopen/src
CANopen_Driver	含CANopen/hardware 和CANopen/dictionary。

3.42 头文件路径添加

3.43 c99标准选择

由于源码很多地方，把定义语句放在赋值语句之后，这只在C99标准之后允许，因此勾选C99模式。

3.44 调试串口设置

使用工程自带的USART1。

警告，在项目中正常运行后，一定要关闭调试功能，不然串口发送数据会严重降低相应速度！！！！！

我们打开applicfg.h ，如果找不到，直接全局搜索：MSG(…) 便可定位到啦。

第一，添加debug的定义再次警告，在项目中正常运行后，记得关闭（把定义注释掉）；第二，把打印函数里的\n 改成\r\n。

如图是串口反馈的效果，还是挺直观的。没有USB-CAN的同学可以通过串口调试助手来观察。

3.45 程序启动

首次，在main.h里添加相关头文件

main函数添加canopen初始化。包含定时器3、串口1、can1的初始化

#include "sys.h"
#include "main.h"     int main(void)
{ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_4);//设置系统中断优先级分组4delay_init(168);     //初始化延时函数TIM3_Init();USART1_Init(115200);CAN1_Init(&Master_Data,1000000);unsigned char nodeID = 0x00;                   //主站IDsetNodeId(&Master_Data, nodeID);setState(&Master_Data, Initialisation);       //节点初始化setState(&Master_Data, Operational);        while(1){delay_ms(1000);}
}

下载，启动！

使用软件观察。

心跳没有问题，nice
如果大家有需要让主站检测节点是否掉线的需要，可以看CANopen补充–主站检测节点是否在线。

4 末尾

到这里便移植成功啦。下一篇教程基于STM32F4的CANopen快速SDO通信（超级详细）

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