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STM32F103_HAL库+寄存器学习笔记21 - CAN接收过滤器：CPU减负神器，提升系统效率的第一道防线

news 2025/4/28 16:57:42

在STM32F103的CAN总线应用中，硬件过滤器（Filter）承担着关键角色。本章将从寄存器层面深入剖析CAN接收过滤器的工作机制与配置方法，帮助理解如何高效筛选关键信息，减轻CPU负担。通过合理使用过滤器，不仅能提升系统整体运行效率，还能显著降低接收溢出风险。文章将结合HAL库操作与直接寄存器配置，全面构建底层视角下的CAN接收优化思路。

CAN接收过滤器的作用

当总线上来的每一帧CAN报文到达CAN接收器时，先用硬件进行"筛选"，只留下感兴趣的报文，才存入FIFO（FIFO0或FIFO1）和SRAM，其他无关的报文直接丢弃，不打扰CPU。

需要的报文 → 硬件自动搬入FIFO队列，触发中断或等待软件取走
不需要的报文 → 直接被硬件丢弃，不占用CPU，不占用SRAM

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为什么一定要学会使用CAN接收过滤器？

减少CPU负担

CAN总线是广播式通讯（所有节点都能接收到所有消息）;
如果不用过滤器，所有的报文（不管有没有用）都会进入FIFO，CPU必须逐条检查ID、丢弃无关数据，极大浪费性能。
尤其是总线上有大量节点、流量很大时，如果不用过滤器，CPU完全忙不过来，很快FIFO溢出。

防止FIFO溢出()

STM32F1的CAN模块，FIFO只有3个邮箱容量，如果无关报文都塞进来，真正有用的报文可能还没到，FIFO就满了，造成丢帧。
硬件过滤器提前丢掉不关心的报文，让FIFO只存自己关心的ID的数据，提高可靠性。

快速响应重要数据()

重要的报文，比如控制指令、状态回报，需要快速响应。
通过过滤器配置，只接收这些关键信息，提升系统响应速度和确定性。

本次实验

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如上所示，本次实验旨在使用CAN滤波器1与CAN滤波器2对CAN总线报文进行过滤，使开发板仅接收特定的CAN ID。开发板只有接收到以上CANID时，才会触发系统中断。

项目地址：
github:

HAL库: https://github.com/q164129345/MCU_Develop/tree/main/stm32f103_hal_library21_Can_Rx_Filter
寄存器方式: https://github.com/q164129345/MCU_Develop/tree/main/stm32f103_reg_library21_Can_Rx_Filter

gitee(国内):

HAL库: https://gitee.com/wallace89/MCU_Develop/tree/main/stm32f103_hal_library21_Can_Rx_Filter
寄存器方式: https://gitee.com/wallace89/MCU_Develop/tree/main/stm32f103_reg_library21_Can_Rx_Filter

一、过滤器方案的4种组合

组合	FM1R 位值	FS1R 位值	每个 Bank 可过滤的内容	典型用途
① Mask 32-bit	0（Mask 模式）	1（32 bit）	1 条 “ID + 掩码” （完整 11 bit 置于 [31:21]，可用掩码一次性选中一段 ID）	只接收0x200 ~ 0x20F这类连续 ID 归到同一通道
② List 32-bit	1（List 模式）	1（32 bit）	2 个离散 ID	只关心极少数关键帧（如 0x123、0x456）
③ Mask 16-bit	0（Mask 模式）	0（16 bit×4）	2 组 “ID + 掩码” （每组占 16 bit）	只接收两段不同 ID 区间(0x200_{0x20F或0x300}0x30F)
④ List 16-bit	1（List 模式）	0（16 bit×4）	4 个离散 ID	批量白名单(只接收)：0x100/101/102/103
总之，不考虑拓展帧，只考虑11bit标准帧时，组合3～组合4是最优解决方案。

二、用组合③Mask 16-bit实现只接收0x200_{0x20F与0x300}0x30F

2.1、寄存器CAN_FM1R与寄存器CAN_FS1R

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如上所示，将寄存器CAN_FS1R的FSCx设置0，寄存器CAN_FM1R的FBMx设置0时，CAN过滤器x进入组合③Mask 16-bit模式。

2.2、代码(HAL库)

2.2.1、myCanDrive.c

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2.3、测试代码

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如上所示，CAN分析仪发送CANID0x200~0x20F到开发板。然后，全局变量g_RxCount = 16证明开发板收到16个CAN报文。

如上所示，CAN分析仪发送CANID0x100 - 0x10F到开发板。全局变量g_RxCount仍然为16，未发生变化，证明未接收到CAN报文。CANID0x100~0x10F被过滤了，这是我们的目的。
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如上所示，CAN分析仪发送CANID0x300~0x30F到开发板。全局变量g_RxCount变成32，证明开发板收到16个CAN报文。
实验证明，CAN过滤波器2只能接收两个区间的CANID，分别是0x200_{0x20F与0x300}0x30F。

2.4、代码（寄存器方式）

2.4.1、myCanDrive_reg.c

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2.5、测试代码

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如上所示，程序的效果跟HAL库一样，开发板只能接收CANID:0x200_{0x20F与0x300}0x30F。其他CANID都没办法进入FIFO1触发CAN接收挂号中断。

三、用组合④List 16-bit实现只接收4个白名单CANID

3.1、寄存器CAN_FM1R与寄存器CAN_FS1R

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3.2、代码（HAL库）

3.2.1、myCanDrive.c

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3.3、测试代码

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如上所示，使用CAN分析仪发送CANID0x058~0x067，一共16帧CAN报文给开发板。从全局变量g_RxCount看来，开发板只收到一个CANID(0x058)的报文。

如上所示，使用CAN分析仪发送CANID0x158~0x167，一共16帧CAN报文给开发板。从全局变量g_RxCount看来，开发板只收到一个CANID(0x158)的报文。
同理，0x258和0x358的实验结果相同。

3.4、代码（寄存器方式）

3.4.1、myCanDrive_reg.c

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3.5、测试代码

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如上所示，使用CAN分析仪一共发送54条不同CANID的CAN报文给开发板。从全局变量g_RxCount = 4看到，开发板只收到4个CAN报文（CANID分别是0x058、0x158、0x258、0x358）。

如上所示，原来滤波器2的滤波器功能还是正常的。说明滤波器1与滤波器2一起工作，筛选合适的CANID到FIFO1。实验成功！！