导读：很多初学者直接复制网上 CAN 初始化代码，只修改波特率参数，遇到通讯不上、只能发不能收、部分 ID 收不到报文等问题完全无从下手。本章讲解 CAN 位时序、波特率计算，过滤器掩码底层逻辑，提供完整可直接工程使用的初始化代码，同时拆解每一个配置参数的实际含义。

4.1 CAN 波特率与时序基础

CAN 总线通讯的首要前提：总线上所有节点波特率必须完全一致，只要任意一个节点波特率不匹配，整个网络就会出现乱码、丢包、BusOff。

常见工程波特率：

波特率	典型应用场景	最大总线长度
1000Kbps	短距离，板间、机器人底盘	40m
500Kbps	车载设备、工业模块	100m
250Kbps	中等距离工控组网	250m
125Kbps	远距离分布式设备	500m

CAN 的一个 bit 位，由多个时间量子tq组成。

• tq：时间量子，CAN 控制器的最小时间单位，由 APB 时钟 + 预分频器计算得来。
• 一个完整 bit = SYNC_SEG + BS1 + BS2

位段组成

1. SYNC_SEG（同步段）：固定 1 个tq。用于总线节点同步跳变沿，总线上检测到电平跳变就在此段完成同步。
2. BS1（位段 1）：可以设置 1‑16 个tq，包含 PROP_SEG + PHASE_SEG1，用于补偿网络物理延迟。
3. BS2（位段 2）：可以设置 1‑8 个tq，PHASE_SEG2，补偿相位误差。

公式：一个 bit 总时间量子数 = 1 (SYNC_SEG) + BS1 + BS2 波特率 = 外设时钟 / (预分频器 * (1 + BS1 + BS2))

工程惯例：推荐 1+BS1+BS2 = 16 tq，这是行业最常用配置，兼容性最好。 例：APB1 时钟 36M（STM32F103），目标 500K 波特率。 目标：每 bit 16 tq。 每 bit 时间 = 1 / 500000 = 2us 每个 tq = 2us /16 = 125ns 预分频 = 36M * 125ns = 4.5，取整数预分频 4。 此时：tq = 4 / 36M = 111.11ns；16tq =1.7778us，波特率≈562.5K，不是标准 500K。 所以调整总 tq=18：1+BS1+BS2 =18；BS1=13，BS2=4，预分频 4。 波特率 = 36M/(418)=500K，得到标准 500K。

STM32F103 经典配置表（APB1=36MHz）

目标波特率	Prescaler 预分频	BS1	BS2	总 tq
1000K	4	6	3	1+6+3=10
500K	4	13	4	1+13+4=18
250K	8	13	4	18
125K	16	13	4	18

注意：STM32 不同系列 APB1 时钟不一样，F4 APB1 最大 42M，F1 是 36M，不能直接复制别人的 BS1 BS2 和预分频，要按照自己芯片时钟计算。

4.2 过滤器与掩码深度原理

CAN 控制器硬件过滤器，作用：硬件层面过滤不需要的报文，减少 CPU 中断压力。如果不配置过滤器，收到总线上全部报文；配置过滤器之后，只有 ID 匹配的报文才存入 FIFO，触发接收中断。

很多人记不住掩码公式，这里讲透匹配逻辑：

(接收报文ID & 掩码Mask) == (过滤ID & 掩码Mask)

• Mask 掩码位 = 1：对应 ID 位必须严格相等，才匹配通过
• Mask 掩码位 = 0：对应 ID 位不管是 0 还是 1，都忽略，直接放行

举工程实例（标准帧 11bit ID）： 实例 1：只想接收 ID=0x200 的报文。 ID Filter=0x200，Mask=0x7FF（二进制 111 1111 1111）。掩码全部置 1，每一位 ID 必须完全等于 0x200，其他 ID 全部过滤丢弃。

实例 2：接收 0x100 ~ 0x10F 这一组 ID，只看高 7bit，低 4bit 忽略。 ID Filter=0x100；Mask=0x7F0。 Mask 低 4bit=0，代表低 4bit 不做校验；只要 ID 高 7 位等于 0x100，无论低 4 位是什么全部接收。 报文 ID=0x101、0x105、0x10F 都会匹配进入接收 FIFO。

掩码通俗记忆：掩码为 1 代表管，掩码为 0 代表不管。

过滤器两种工作模式：

1. 列表模式：每个过滤器存完整 ID，只接收这几个 ID；适合少量固定 ID。
2. 掩码模式（屏蔽模式）：Filter+Mask 组合匹配一组 ID；适合接收连续 ID 区间。

STM32CAN 拥有 14 个过滤器（Filter0~Filter13），可以分配给 CAN1、CAN2；支持 32 位模式、16 位模式，支持标准帧和扩展帧。

常见踩坑

1. 过滤器配置错误：想要接收 0x100，但是 Mask 写 0，总线上所有报文全部进来，CPU 中断爆满。
2. 过滤器模式选错：列表模式却传入 Mask，匹配逻辑错乱。
3. 过滤器序号冲突：双 CAN 芯片，过滤器归属分配错误，收不到报文。
4. 过滤器开启之后，不符合条件报文硬件直接丢弃，软件收不到。调试阶段，建议先配置 Mask=0x0，接收全部报文，确认通讯正常后再收紧过滤条件。

4.3 STM32 HAL 库 CAN 完整初始化代码

硬件前提：hcan 实例，PA11 CAN_RX PA12 CAN_TX，APB1 时钟 36M，波特率 500K。 代码包含：CAN 初始化、过滤器配置、开启接收中断。

#include "can.h"

/**
  * @brief CAN初始化，500K，标准帧，FIFO0接收中断开启
  */
uint8_t CAN_Init_500K(void)
{
  hcan.Instance = CAN1;
  hcan.Init.Prescaler = 4;      //预分频
  hcan.Init.Mode = CAN_MODE_NORMAL; //正常工作模式；回环测试模式CAN_MODE_LOOPBACK
  hcan.Init.SyncJumpWidth = CAN_SJW_1TQ;
  hcan.Init.TimeSeg1 = CAN_BS1_13TQ;
  hcan.Init.TimeSeg2 = CAN_BS2_4TQ;
  hcan.Init.TimeTriggeredMode = DISABLE;
  hcan.Init.AutoBusOff = ENABLE;    //自动恢复BusOff，工程建议开启
  hcan.Init.AutoWakeUp = DISABLE;
  hcan.Init.AutoRetransmission = ENABLE; //传输出错自动重发
  hcan.Init.ReceiveFifoLocked = DISABLE;
  hcan.Init.TransmitFifoPriority = DISABLE;

  if (HAL_CAN_Init(&hcan) != HAL_OK)
  {
      return 1;
  }

  //配置过滤器，过滤器0，掩码模式，接收ID=0x100以及0x100~0x10F一组报文示例
  CAN_FilterTypeDef  sFilterConfig;
  sFilterConfig.FilterBank = 0;
  sFilterConfig.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; //掩码模式
  sFilterConfig.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;
  sFilterConfig.FilterIdHigh = 0x100 << 5;  //标准ID左移5位，STM32寄存器要求
  sFilterConfig.FilterIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterMaskIdHigh = 0x7F0 <<5; //掩码
  sFilterConfig.FilterMaskIdLow = 0x0000;
  sFilterConfig.FilterFIFOAssignment = CAN_RX_FIFO0;
  sFilterConfig.FilterActivation = ENABLE;
  sFilterConfig.SlaveStartFilterBank = 14;

  if(HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan, &sFilterConfig) != HAL_OK)
  {
      return 2;
  }

  //开启FIFO0消息挂起中断
  if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING)!=HAL_OK)
  {
      return 3;
  }

  //启动CAN外设
  if(HAL_CAN_Start(&hcan)!=HAL_OK)
  {
      return 4;
  }

  return 0;
}

重要知识点：STM32 标准 ID 写入 FilterIdHigh 的时候需要左移 5 位。 寄存器格式：11 位标准 ID 放在 bit22~bit12，所以赋值 ID << 5。很多教程没有讲这个点，复制代码过滤器完全失效。

回环自测模式（开发无硬件时软件自测 CAN 代码）

//把初始化Mode改为CAN_MODE_LOOPBACK
hcan.Init.Mode = CAN_MODE_LOOPBACK;

回环模式下，MCU 内部自发自收，不需要外接 TJA1050 收发器，用来验证初始化、发送接收回调、过滤器逻辑是否正确，调试软件逻辑非常好用。

注意：回环模式只是内部仿真，无法和外部真实 CAN 设备通讯。调试完务必切回 CAN_MODE_NORMAL。

4.4 常用参数配置说明

1. AutoBusOff = ENABLE：当进入 Bus‑Off，硬件自动尝试恢复总线；如果关闭，BusOff 之后必须软件手动调用 HAL_CAN_Init 重新初始化。工业项目建议开启。
2. AutoRetransmission = ENABLE：传输出错硬件自动重发；关闭则出错放弃报文。绝大多数场景开启。
3. FilterBank 过滤器编号，F1 系列一共 0‑13 共 14 组过滤器。

4.5 完整收发函数整合（承接第二章）

把第二章的安全发送函数放进来，组成完整业务调用接口。

extern CAN_HandleTypeDef hcan;

/**
 * @brief CAN安全发送标准数据帧
 * @param std_id 标准ID
 * @param data 数据缓冲区
 * @param len 0~8
 * @retval 0成功，1参数错误，2总线故障，3发送失败
 */
uint8_t CAN_Send_StdData(uint16_t std_id,uint8_t *data,uint8_t len)
{
    if(len>8 || data == NULL)
    {
        return 1;
    }
    if(hcan.State != HAL_CAN_STATE_READY)
    {
        return 2;
    }

    CAN_TxHeaderTypeDef tx_header={0};
    uint32_t tx_mailbox;

    tx_header.StdId = std_id;
    tx_header.IDE = CAN_ID_STD;
    tx_header.RTR = CAN_RTR_DATA;
    tx_header.DLC = len;
    tx_header.TransmitGlobalTime = DISABLE;

    if(HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan,&tx_header,data,&tx_mailbox) == HAL_OK)
    {
        return 0;
    }
    return 3;
}

调用示例，主循环发送 ID=0x200，4 字节数据：

uint8_t send_buf[4]={0x11,0x22,0x33,0x44};
CAN_Send_StdData(0x200,send_buf,4);

4.6 本章调试排错清单

1. 发送成功，但是收不到外部设备报文：

• 检查波特率 BS1 BS2 预分频，确认芯片 APB 时钟；
• 检查过滤器 ID、掩码，标准 ID 是否左移 5 位；
• 确认中断是否开启，HAL_CAN_ActivateNotification 是否调用；

1. 能收到报文，但是只有部分 ID 进来：过滤器掩码条件过严，调大掩码（掩码值减小）；
2. 回环模式收发正常，接上外部硬件完全不通：检查 Mode 是不是忘记切回 NORMAL；硬件收发器、120Ω 电阻。
3. 频繁 BusOff：优先排查硬件接线，不要单纯调软件参数。

---

第四章到此结束。