STM32 驱动 CAN 拉线传感器：从接线到代码全解析

前言：CAN 接口拉线位移传感器 STM32 驱动实操方案来啦！欧艾迪传感器实测，从 CAN 帧自定义结构、完整驱动代码到距离计算公式，封装发送 / 解析函数 + 中断自动处理，还避了总线匹配、数据解析的坑，液压、仓储、工控场景直接移植～

概述：本文将以欧艾迪拉线位移传感器，CAN接口，1024分辨率的，量程长度为1m为例。默认ID地址为1（站号），线性精度为0.1%，CAN 编码器出厂时的默认配置，波特率默认为 500K，，采用数据帧，地址设置为1.（默认的），数据长度最大为8.数据传输根据编码器的协议，填写数据域内容。数据域的内容为多字节时，低字节在前。例如： A、主机向 1 号编码器发送指令： “读取编码器值”，数据域长度 4；数据域： 0x04（数据长度） + 0x01（编码器地址） + 0x01（指令码） + 0x00（数据 1）

标识符ID	Data[0]	Data[1]	Data[2]	Data[3]	Data[4]	Data[5]	Data[6]	Data[7]
0x01	0x04	0x01	0x01	0x00	NULL	NULL	NULL	NULL

返回的数据：数据域长度 7；数据域： 0X07（数据长度） + 0X01（编码器地址） + 0X01（指令码） + 0x00012345（数据）

标识符ID	Data[0]	Data[1]	Data[2]	Data[3]	Data[4]	Data[5]	Data[6]	Data[7]
0x01	0x07	0x01	0x01	0x45	0x23	0x01	0x00	NULL

接线定义如下：

先看看CAN 数据帧结构

字节位置	字段名称	功能说明	取值范围
字节 0	Data_Len	实际有效数据的长度（非 CAN 帧 DLC，仅标识 “数据段” 的字节数）	0~5
字节 1	Device_Addr	设备地址（区分不同设备：如声纳 0x01、电机 0x02、控制器 0x03）	0x00~0xFF
字节 2	Cmd	指令码（如读取数据 0x01、设置参数 0x02、启动 0x03、停止 0x04、反馈状态 0x05）	0x00~0xFF
字节 3~7	Data	有效数据段（最多 5 字节，根据 Data_Len 填充，未使用字节填 0）	0x00~0xFF

说明：CAN 帧 DLC 固定为 8（方便统一处理），实际有效数据由 Data_Len 标识，未使用的字节填 0，避免解析混乱。

二、完整 CAN 驱动代码（适配自定义帧结构）

1. 头文件（can_driver.h）

#ifndef __CAN_DRIVER_H

#define __CAN_DRIVER_H

#include “stm32f4xx_hal.h” // 根据你的STM32型号替换（f1/f7/h7等）

/* CAN句柄（与CubeMX配置的句柄名一致） */

extern CAN_HandleTypeDef hcan1;

/* CAN基础配置 */

#define CAN_BAUDRATE 500000 // 机器人常用500Kbps

#define CAN_DEFAULT_ID 0x123 // 通用通信ID（可按设备分组修改）

/* 自定义帧结构相关宏 */

#define CAN_FRAME_TOTAL_LEN 8 // CAN帧总长度（固定8字节）

#define MAX_DATA_LEN 5 // 数据段最大字节数（字节3~7共5字节）

/* 接收数据结构体：解析后的数据存储 */

typedef struct {

uint8_t data_len; // 解析出的有效数据长度

uint8_t dev_addr; // 解析出的设备地址

uint8_t cmd; // 解析出的指令码

uint8_t data[MAX_DATA_LEN]; // 解析出的有效数据

} CAN_Receive_Data_t;

/* 函数声明 */

// CAN初始化（含过滤器、中断配置）

HAL_StatusTypeDef CAN_Init_Config(void);

// 发送自定义结构的CAN数据（封装：地址+指令+数据）

HAL_StatusTypeDef CAN_Send_Custom_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t cmd, uint8_t *data, uint8_t data_len);

// 解析接收的CAN帧（解析为自定义结构）

uint8_t CAN_Parse_Custom_Frame(uint8_t *rx_buf, CAN_Receive_Data_t *parse_data);

// CAN接收中断回调函数

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan);

#endif

源文件（can_driver.c）

#include “can_driver.h”

#include <string.h>

/* CAN句柄（需与CubeMX生成的代码一致） */

CAN_HandleTypeDef hcan1;

/* 接收缓冲区与解析后的数据存储 */

uint8_t can_rx_raw_buf[CAN_FRAME_TOTAL_LEN] = {0}; // 原始接收缓冲区

CAN_Receive_Data_t can_parse_data; // 解析后的结构化数据

/**

* @brief CAN初始化配置（过滤器+中断）

* @retval HAL状态：HAL_OK/HAL_ERROR

HAL_StatusTypeDef CAN_Init_Config(void)

{

CAN_FilterTypeDef can_filter_config;

/* 1. 配置CAN过滤器（接收指定ID的报文） */

can_filter_config.FilterBank = 0;

can_filter_config.FilterMode = CAN_FILTERMODE_IDMASK;

can_filter_config.FilterScale = CAN_FILTERSCALE_32BIT;

can_filter_config.FilterIdHigh = (CAN_DEFAULT_ID << 5) & 0xFFFF; // 标准ID高位

can_filter_config.FilterIdLow = 0x0000;

can_filter_config.FilterMaskIdHigh = (0x7FF << 5) & 0xFFFF; // 匹配所有11位标准ID

can_filter_config.FilterMaskIdLow = 0x0000;

can_filter_config.FilterFIFOAssignment = CAN_FILTER_FIFO0;

can_filter_config.FilterActivation = ENABLE;

can_filter_config.SlaveStartFilterBank = 14; // F4系列固定14，其他型号可查手册

if (HAL_CAN_ConfigFilter(&hcan1, &can_filter_config) != HAL_OK)

{

return HAL_ERROR;

}

/* 2. 启动CAN外设 + 启用接收中断 */

if (HAL_CAN_Start(&hcan1) != HAL_OK)

{

return HAL_ERROR;

}

if (HAL_CAN_ActivateNotification(&hcan1, CAN_IT_RX_FIFO0_MSG_PENDING) != HAL_OK)

{

return HAL_ERROR;

}

return HAL_OK;

}

/**

* @brief 发送自定义结构的CAN数据帧

* @param dev_addr：设备地址（如声纳0x01、电机0x02）

* @param cmd：指令码（如读取数据0x01、设置参数0x02）

* @param data：有效数据缓冲区（最多5字节）

* @param data_len：有效数据长度（0~5）

* @retval HAL状态：HAL_OK/HAL_ERROR

HAL_StatusTypeDef CAN_Send_Custom_Frame(uint8_t dev_addr, uint8_t cmd, uint8_t *data, uint8_t data_len)

{

CAN_TxHeaderTypeDef tx_header;

uint32_t tx_mailbox;

uint8_t tx_buf[CAN_FRAME_TOTAL_LEN] = {0}; // 发送缓冲区（初始化全0）

/* 1. 参数校验：避免越界 */

if (data_len > MAX_DATA_LEN || (data_len > 0 && data == NULL))

{

return HAL_ERROR;

}

/* 2. 封装自定义帧结构 */

tx_buf[0] = data_len; // 字节0：有效数据长度

tx_buf[1] = dev_addr; // 字节1：设备地址

tx_buf[2] = cmd; // 字节2：指令码

if (data_len > 0)

{

memcpy(&tx_buf[3], data, data_len); // 字节3~7：填充有效数据

}

/* 3. 配置CAN发送头（标准帧、8字节数据） */

tx_header.StdId = CAN_DEFAULT_ID; // 11位标准ID

tx_header.ExtId = 0x00; // 无扩展ID

tx_header.RTR = CAN_RTR_DATA; // 数据帧

tx_header.IDE = CAN_ID_STD; // 标准帧

tx_header.DLC = CAN_FRAME_TOTAL_LEN; // DLC固定为8

tx_header.TransmitGlobalTime = DISABLE;

/* 4. 发送数据 */

return HAL_CAN_AddTxMessage(&hcan1, &tx_header, tx_buf, &tx_mailbox);

}

/**

* @brief 解析接收的CAN原始数据帧为自定义结构

* @param rx_buf：CAN原始接收缓冲区（8字节）

* @param parse_data：解析后的结构化数据（输出参数）

* @retval 0：解析失败，1：解析成功

uint8_t CAN_Parse_Custom_Frame(uint8_t *rx_buf, CAN_Receive_Data_t *parse_data)

{

/* 参数校验 */

if (rx_buf == NULL || parse_data == NULL)

{

return 0;

}

/* 1. 提取基础字段 */

parse_data->data_len = rx_buf[0];

parse_data->dev_addr = rx_buf[1];

parse_data->cmd = rx_buf[2];

/* 2. 校验数据长度合法性（避免越界） */

if (parse_data->data_len > MAX_DATA_LEN)

{

memset(parse_data->data, 0, MAX_DATA_LEN); // 非法长度清空数据

return 0;

}

/* 3. 提取有效数据段 */

memset(parse_data->data, 0, MAX_DATA_LEN); // 先清空

if (parse_data->data_len > 0)

{

memcpy(parse_data->data, &rx_buf[3], parse_data->data_len);

}

return 1;

}

/**

* @brief CAN接收中断回调函数（自动触发，解析数据）

* @note 接收到报文后，自动解析为自定义结构并处理

void HAL_CAN_RxFifo0MsgPendingCallback(CAN_HandleTypeDef *hcan)

{

CAN_RxHeaderTypeDef rx_header;

if (hcan->Instance == CAN1)

{

/* 1. 读取原始接收数据 */

if (HAL_CAN_GetRxMessage(hcan, CAN_RX_FIFO0, &rx_header, can_rx_raw_buf) == HAL_OK)

{

/* 2. 解析为自定义结构 */

if (CAN_Parse_Custom_Frame(can_rx_raw_buf, &can_parse_data) == 1)

{

/* 3. 此处添加业务逻辑（示例：根据设备地址和指令处理） */

// 比如：声纳设备（0x01）的读取数据指令（0x01）

if (can_parse_data->dev_addr == 0x01 && can_parse_data->cmd == 0x01)

{

// 处理声纳返回的数据：can_parse_data->data

// 示例：打印解析结果（需串口支持）

// printf(“声纳数据：长度=%d, 数据=0x%02X\r\n”, can_parse_data->data_len, can_parse_data->data[0]);

}

// 比如：电机设备（0x02）的启动指令（0x03）

else if (can_parse_data->dev_addr == 0x02 && can_parse_data->cmd == 0x03)

{

// 执行电机启动逻辑

}

主函数调用示例（main.c）

#include “can_driver.h”

#include “stdio.h”

int main(void)

{

/* 初始化HAL库、系统时钟、外设 */

HAL_Init();

SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();

MX_CAN1_Init(); // CubeMX生成的CAN底层初始化

/* 初始化CAN驱动 */

if (CAN_Init_Config() != HAL_OK)

{

Error_Handler();

}

/* 示例1：发送指令给声纳（设备地址0x01，读取数据指令0x01，无附加数据） */

uint8_t sonar_data[] = {0};

CAN_Send_Custom_Frame(0x01, 0x01, sonar_data, 0);

/* 示例2：发送指令给电机（设备地址0x02，设置转速指令0x02，数据=100（0x64）） */

uint8_t motor_data[] = {0x64}; // 转速100

CAN_Send_Custom_Frame(0x02, 0x02, motor_data, 1);

while (1)

{

/* 接收数据在中断回调中自动解析处理 */

HAL_Delay(10);

}

距离计算公式如下：

L＝（X-1000)＊轮周长/分辨率（单位 mm），分辨率是1024.

X是读出的值。

工作原理

● 拉绳位移传感器的功能是把机械运动转换成可以计量、记录或传送的电信号（通信信号）。

● 拉绳位移传感器安装在固定位置上，拉绳缚在移动物体上。拉绳直线运动和移动物体运动轴线对准。

● 拉绳位移传感器由可拉伸的不锈钢绳绕在拉线盒主体内的轮毂上，此轮毂与旋转编码器连接在一起，拉动拉绳头即可带动编码器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号，即测量输出信号，从而可以得出运动物体的位移、方向或速率

三、关键代码解释

帧结构封装（发送侧）：

- CAN_Send_Custom_Frame函数封装了所有自定义帧的组装逻辑，你只需传入 “设备地址、指令、数据、数据长度”，无需手动拼接字节，降低出错概率；
- 自动校验数据长度（最大 5 字节），避免超出 CAN 帧的有效数据段范围；
- 未使用的字节自动填 0，保证帧结构的统一性。

帧结构解析（接收侧）：

- CAN_Parse_Custom_Frame函数将 8 字节原始数据解析为CAN_Receive_Data_t结构体，直接提取 “长度、地址、指令、数据”，无需手动索引字节；
- 增加数据长度合法性校验，避免因非法帧导致数组越界（环境易出现干扰帧）。

中断接收处理：

回调函数中先读取原始数据，再解析为结构化数据，最后根据 “设备地址 + 指令” 分流处理业务逻辑（如声纳数据、电机控制），符合机器人多设备通信的实际需求。

四、调试与适配注意事项

设备地址与指令码规划提前定义所有设备的地址（如声纳 0x01、深度传感器 0x03、主控 0x00）和指令码（如 0x01 读取、0x02 设置、0x03 反馈），避免冲突；
波特率与硬件保持总线两端波特率一致（500Kbps），必须接 120Ω 终端电阻，CAN_TX/RX 引脚配置为复用功能；
多 ID 扩展若需按设备分组设置不同 CAN ID，可修改CAN_DEFAULT_ID为变量，在发送函数中传入不同 ID；
数据类型扩展若需传输 16 位 / 32 位数据（如声纳距离、电机转速），可在 “数据段” 中拼接字节（如 2 字节表示 16 位整数），解析时再重组：

// 示例：将2字节数据重组为16位整数（大端模式）

uint16_t distance = (can_parse_data->data[0] << 8) | can_parse_data->data[1];