目錄

概述

一、CAN過濾器核心概念

二、過濾器配置步驟（以標準ID為例）

三、不同模式的配置示例

四、高級配置技巧

五、調試與問題排查

六、關鍵計算公式

總結

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概述

在STM32微控制器中，CAN過濾器可以配置為標識符屏蔽模式和標識符列表模式。標識符屏蔽模式通過設置標識符和屏蔽器來過濾CAN幀，而標識符列表模式則允許配置多個標識符來接收特定的CAN幀。通過配置CAN過濾器，可以實現復雜的CAN消息過濾需求，例如根據CAN幀的標識符、數據內容等條件來篩選需要的消息。在使用STM32的CAN過濾器時，需要了解具體微控制器型號的CAN過濾器配置方法和寄存器設置，以確保正確地配置CAN過濾器以滿足所需的功能和性能要求。

一、CAN過濾器核心概念

1. 過濾器作用

• 消息過濾：僅接收符合特定ID規則的CAN幀，減少CPU中斷負載

• 硬件加速：由CAN控制器硬件完成過濾，無需軟件參與

• 靈活配置：支持標準幀（11位ID）和擴展幀（29位ID）

2. 過濾器組結構

• 組成單元：每個過濾器組包含兩個32位寄存器（FilterBank）

• 工作模式：

  模式	說明	應用場景
  掩碼模式	指定ID必須匹配的位	接收ID范圍（如0x100-0x1FF）
  列表模式	指定允許的精確ID列表	接收特定ID（如0x123和0x456）

3. 寄存器映射

typedef struct {__IO uint32_t FR1; // 過濾器寄存器1（高32位）  __IO uint32_t FR2; // 過濾器寄存器2（低32位）  
} CAN_FilterTypeDef;

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二、過濾器配置步驟（以標準ID為例）

1. 配置過濾器參數

CAN_FilterTypeDef filter;filter.FilterBank = 0;                 // 使用過濾器組0  
filter.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK; // 掩碼模式  
filter.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT; // 32位寬模式  
filter.FilterIdHigh = 0x123 << 5;      // 標準ID左移5位（對齊寄存器）  
filter.FilterIdLow = 0x0000;  
filter.FilterMaskIdHigh = 0x7FF << 5;  // 掩碼：檢查所有ID位  
filter.FilterMaskIdLow = 0x0000;  
filter.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0; // 匹配報文存入FIFO0  
filter.FilterActivation = ENABLE;  

2. 應用過濾器配置

HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan, &filter);

3. 驗證配置
通過讀取寄存器確認配置：

uint32_t fr1 = hcan.Instance->sFilterRegister[0].FR1;  
printf("FR1: 0x%08X\n", fr1);

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三、不同模式的配置示例

1. 接收標準ID 0x123（列表模式）

filter.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDLIST;  
filter.FilterIdHigh = 0x123 << 5;  // ID1 = 0x123  
filter.FilterIdLow = 0x456 << 5;   // ID2 = 0x456  
filter.FilterMaskIdHigh = 0;       // 列表模式掩碼無效  

2. 接收擴展ID 0x18FF12A5（掩碼模式）

filter.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;  
filter.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;  
filter.FilterIdHigh = (0x18FF12A5 >> 13) & 0xFFFF; // 高16位  
filter.FilterIdLow = ((0x18FF12A5 << 3) | CAN_ID_EXT) & 0xFFFF; // 低16位+IDE位  
filter.FilterMaskIdHigh = 0x1FFFFFFF >> 13;        // 全掩碼  

3. 組合多個ID范圍（使用多組過濾器）

// 組0：接收0x100-0x1FF  
filter.FilterBank = 0;  
filter.FilterIdHigh = 0x100 << 5;  
filter.FilterMaskIdHigh = 0x700 << 5; // 掩碼高3位  // 組1：接收0x300-0x3FF  
filter.FilterBank = 1;  
filter.FilterIdHigh = 0x300 << 5;  
filter.FilterMaskIdHigh = 0x700 << 5;  

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四、高級配置技巧

1. 雙CAN控制器過濾

// CAN1使用過濾器組0-13，CAN2使用14-27  
filter.SlaveStartFilterBank = 14;  

2. FIFO分配策略

• FIFO0優先：處理高優先級消息

• 負載均衡：交替分配過濾器到FIFO0和FIFO1

3. 動態過濾器更新

HAL_CAN_DeactivateNotification(&hcan, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING);  
HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan, &new_filter); // 更新過濾器  
HAL_CAN_ActivateNotification(...);  

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五、調試與問題排查

1. 常見問題

• 收不到消息：

  • 檢查過濾器ID/掩碼計算是否正確

  • 確認過濾器已激活（FilterActivation=ENABLE）

• 誤收消息：

  • 檢查掩碼模式是否覆蓋多余位

  • 使用邏輯分析儀捕獲總線原始數據

2. 調試指令

// 打印當前過濾器配置  
void PrintFilterConfig(uint8_t filter_num) {  uint32_t fr1 = hcan.Instance->sFilterRegister[filter_num].FR1;  uint32_t fr2 = hcan.Instance->sFilterRegister[filter_num].FR2;  printf("Filter%d: FR1=0x%08X FR2=0x%08X\n", filter_num, fr1, fr2);  
}

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六、關鍵計算公式

1. 標準ID寄存器對齊

\text{FilterIdHigh} = (\text{StandardID} \ll 5)  

2. 擴展ID拆分

\begin{align*}
\text{FR1} &= (\text{ExtID} \gg 13) \& 0xFFFF \\
\text{FR2} &= ((\text{ExtID} \& 0x1FFF) \ll 3) | \text{IDE} | \text{RTR}  
\end{align*}

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總結

合理配置CAN過濾器可顯著提升系統效率，要點包括：

1. 模式選擇：范圍過濾用掩碼模式，精確匹配用列表模式

2. 寄存器對齊：注意ID左移位數（標準ID左移5位，擴展ID需拆分）

3. 資源管理：STM32F4有28組過濾器，需合理分配

4. 動態調整：運行時根據需要更新過濾器配置

示例代碼基于STM32 HAL庫實現，實際開發中需根據具體芯片型號調整寄存器偏移量。對于安全關鍵系統，建議啟用雙重過濾器驗證機制。