从入门小白成长为嵌入式高手（二）——CAN通信协议（大疆3508电机驱动）（RoboMater篇）（上）

大疆的C620电调内部自带PID闭环控制，当使用PWM控制大疆3508电机搭配的C620电调时，只需要给电调发送占空比信号，电调内部会自动进行PID控制计算，形成转速闭环。电调会根据接收到的PWM信号脉宽来确定目标转速，同时通过内部的传感器（如霍尔传感器等）实时检测电机的实际转速，将实际转速与目标转速进行比较，然后通过PID算法调整输出，以保证电机转速稳定在目标值附近。

（2）、CAN通信驱动

硬件连接：将大疆开发板（如A型、C型）的CAN接口（如CAN1或CAN2）的CAN_H和CAN_L线分别连接到C620调速器的CAN_H和CAN_L接口，C620调速器输出端连接M3508电机。

软件设置：CAN总线初始化：使用STM32CubeMX配置CAN外设，启用CAN模块，设置波特率（M3508常用1Mbps，需与电调一致），并配置接收过滤器。例如，设置接收标准ID为0x200~0x207的报文，过滤器模式为屏蔽位模式，FIFO0模式。

发送控制指令：M3508电机的控制指令通过标准数据帧发送，ID为“0x200 + 电机编号”，数据域为8字节，包含目标电流值。如向1号电机发送目标电流值，可先将电流值转换为字节数组，再通过HAL库函数HAL_CAN_AddTxMessage发送。

接收反馈数据：M3508电机会返回包含转子位置、转速、电流的反馈帧，ID为“0x200 + 电机编号”。可通过设置接收中断回调函数HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback，在回调函数中处理接收到的数据，获取电机的状态信息。

PID闭环控制：由于使用CAN控制时，C620电调不执行内部的速度PID控制，需要外部控制器进行PID运算。可在控制循环中，根据电机的目标转速和实际转速，通过PID算法计算出目标电流值，再通过CAN总线下发给电机，从而实现速度闭环控制。

二、CAN通信协议

1.CAN通信简介

CAN通信全称控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。

CAN总线是两根差分信号线，分别是CAN_H和CAN_L，这是CAN通信实现抗干扰、远距离传输的核心。

CAN_H（CAN High）：高电平信号线，显性电平约3.5V，隐性电平约2.5V；

CAN_L（CAN Low）：低电平信号线，显性电平约1.5V，隐性电平约2.5V；

通信时靠两者的电压差（约2V）传输信号，差分设计能大幅抵御电磁干扰，适配工业/车载/机器人等复杂环境。

CAN总线本质是“差分闭环”设计，开环是异常/简化场景，闭环是标准工作状态，核心差异在信号回路和可靠性。

（1）. 闭环结构（标准工作模式）

定义：CAN_H与CAN_L构成完整差分回路，两端接120Ω终端电阻，信号通过两线电压差传输。

特点：抗干扰极强、传输距离远、信号稳定，是汽车、机器人（RoboMaster）等工业/嵌入式场景的标准用法。

（2）. 开环结构（异常/简化模式）

定义：仅用CAN_H或CAN_L单线传输，或未接终端电阻、总线断开，无完整差分回路。

特点：抗干扰极差、传输距离极短（仅几米）、易丢包，仅用于调试排查（如测试收发器是否输出信号）或极端简化场景（不推荐正式使用）。

2.CAN通信格式

以CAN 2.0核心的数据帧（标准帧+扩展帧）为例：

（一）、数据帧的完整组成段落（从左到右传输顺序）

1. 帧起始（SOF）

位数：1位

逻辑值：固定为显性位（逻辑0）

核心功能：标志一帧数据的开始，同时触发总线上所有节点的时钟同步（CAN总线是异步通信，靠SOF校准时序）

规则：只有当总线处于空闲状态（隐性位，逻辑1）时，才能发送SOF，避免帧冲突

2. 仲裁段（Arbitration Field）

核心功能：定义帧的ID（标识数据用途），同时决定总线竞争优先级（显性位优先级高于隐性位，ID越小优先级越高）

标准帧（11位ID）：

组成：11位标识符（ID10~ID0） + 1位远程传输请求位（RTR）

细节：RTR=0（显性）表示数据帧，RTR=1（隐性）表示远程帧；ID是核心，比如大疆电调的控制帧会用特定ID标识“转速指令”“状态反馈”

扩展帧（29位ID）：

组成：11位基础ID（ID28~ID18） + 1位替代远程请求位（SRR，隐性1） + 1位ID扩展标志（IDE，隐性1） + 18位扩展ID（ID17~ID0） + 1位RTR位

细节：SRR用于替代标准帧的RTR位，避免格式冲突；IDE=1区分扩展帧（标准帧IDE=0），确保标准帧优先级高于同基础ID的扩展帧

3. 控制段（Control Field）

位数：4位（标准帧+扩展帧一致）

组成：2位保留位（r0、r1，默认显性0，预留未来扩展） + 2位数据长度码（DLC[3:0]）

核心功能：告知接收方“数据段有多少字节”

细节：DLC取值0~8，对应数据段长度0~8字节（比如DLC=3表示数据段3字节）；即使DLC=8但实际数据不足8字节，也需填充至8字节（或按协议约定处理）

4. 数据段（Data Field）

长度：0~8字节（CAN 2.0），CAN FD可扩展至0~64字节

核心功能：存储实际要传输的业务数据（比如传感器数值、设备控制指令）

细节：字节顺序按“高位在前（MSB）”或“低位在前（LSB）”约定（比如大疆协议通常指定MSB）；每个字节8位，无校验位（靠后续CRC保障）

5. CRC段（CRC Field）

组成：15位CRC校验序列（CRC[14:0]） + 1位CRC界定符（CRC Delimiter，隐性1）

核心功能：检测数据传输错误（比如总线干扰导致的位翻转）

细节：CRC校验基于“帧起始+仲裁段+控制段+数据段”的所有位计算；接收节点会同步计算，若结果与发送的CRC序列不一致，判定为错误并触发错误帧

6. ACK段（Acknowledgment Field）

组成：1位应答槽（ACK Slot） + 1位应答界定符（ACK Delimiter，隐性1）

核心功能：确认“接收节点已正确接收帧”

规则：发送方在应答槽发送隐性1；只要总线上有一个接收节点正确接收，就会发送显性0填充应答槽（表示“确认收到”）；若应答槽仍为隐性1，发送方判定为“接收失败”，会重发该帧

7. 帧结束（EOF）

位数：7位

逻辑值：固定为隐性位（逻辑1）

核心功能：标志一帧数据传输结束，告知所有节点“本帧已完成”

规则：EOF期间总线必须保持隐性，若出现显性位，会被判定为错误（比如帧中断）

（二）、其他帧类型的关键段落补充

远程帧：无数据段，仲裁段RTR=1（隐性），DLC表示“请求的数据长度”，其余段落（SOF、控制段、CRC、ACK、EOF）与数据帧一致

错误帧：无SOF、仲裁段等常规结构，由6位错误标志（主动错误=显性0，被动错误=隐性1） + 8位错误界定符（隐性1）组成

过载帧：无SOF，由6位过载标志（显性0） + 8位过载界定符（隐性1）组成，用于请求发送方延迟传输

帧间隔：由3位间歇场（隐性1） + 总线空闲场（任意长度隐性1）组成，仅用于分隔“数据帧/远程帧”与下一帧，避免信号叠加

3.大疆电机CAN数据帧报文格式

（1）.电调接收报文数据格式（对应芯片发送报文格式）

标准帧格式：用于向电调发送控制指令控制电调的电流输出，两个标识符(0x200和0x1FF)各自对应控制4个ID的电调。控制电流值范围
-16384~0~16384，对应电调输出的转矩电流范围-20～0～20A。

电调ID一般设置为1-7，ID8一般不用。当ID设为8时，电机会自校准，疯狂转。具体原因就是电调反馈频率为1000hz，一条CAN报文108Bit，总线挂载7个电机，外加两个控制报文，108×9×1000=0.972Mbps，刚好是1M波特率上限。如果需要增加控制电机的数量，可以通过上位机（RM Assistant）来降频处理。