STM32CanFD Library for STM32G4

STM32G4シリーズのFDCANコントローラを、Arduino環境（STM32Duino）で簡単に扱うためのラッパーライブラリです。 STM32 HALライブラリを内部で使用し、Arduinoの Stream インターフェースライクな操作感で CAN FD (Flexible Data-rate) 通信を実現します。

特徴

• CAN FD 対応: 最大64バイトのデータペイロードに対応。
• Bit Rate Switching (BRS) 対応: データフェーズの高速化（例: 仲裁1Mbps / データ5Mbpsなど）をサポート。
• ArduinoライクなAPI: begin(), write(), read(), parsePacket() など、EthernetやWiFiライブラリに近い操作感。
• 自動設定: 170MHzシステムクロック（STM32G4の最大動作周波数）に最適化されたビットタイミング設定およびTDC（送信遅延補償）設定を内蔵。
• メソッドチェーン: 送信パケットの構築を流れるように記述可能。

対応ハードウェア

• MCU: STM32G4シリーズ (Nucleo-G431RB 等)
  • ※ 本ライブラリは 170MHz のカーネルクロックを前提にパラメータ計算されています。
• Transceiver: CAN FD対応トランシーバ (TJA1044, MCP2542FD, TCAN332, TCAN3413 等)

インストール

1. このリポジトリ（フォルダ）を Arduino の libraries フォルダに配置してください。
2. STM32CanFD.h, STM32CanFD.cpp がプロジェクトから参照可能になります。

使い方

1. 初期化

#include "STM32CanFD.h"

STM32CanFD CanFD(FDCAN1);

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // ピン設定 (Rx, Tx)
  // Nucleo-G431RBのデフォルトピン配置: PA11/PA12
  // 自作基板等の場合: PB8/PB9 など
  CanFD.setPins(PB8, PB9);

  // 通信開始
  // begin(仲裁ボーレート, データボーレート)
  // 例: 仲裁 500kbps, データ 2Mbps
  if (!CanFD.begin(500000, 2000000)) {
    Serial.println("FDCAN Init Failed!");
    while (1);
  }
}

2. 送信 (Transmission)

メソッドチェーンを使用してパケットを作成・送信します。

void loop() {
  uint8_t data[] = {0x11, 0x22, 0x33, 0x44};

  // 標準ID (0x123) で CAN FD (BRS有効) パケットを送信
  CanFD.beginPacket(0x123)
       .fd(true)          // FDモード有効, BRS有効
       .write(data, 4);   // データ書き込み

  if (CanFD.endPacket()) {
      Serial.println("Packet sent");
  } else {
      Serial.println("Tx Error or Buffer Full");
  }

  delay(1000);
}

3. 受信 (Reception)

void loop() {
  // パケット受信確認 (戻り値 true で受信あり)
  if (CanFD.parsePacket()) {
    Serial.print("Received ID: 0x");
    Serial.println(CanFD.packetId(), HEX);

    if (CanFD.packetBrs()) Serial.println("BRS: ON");

    Serial.print("Data: ");
    while (CanFD.available()) {
      Serial.print(CanFD.read(), HEX);
      Serial.print(" ");
    }
    Serial.println();
  }
}

API リファレンス

初期化・設定

• STM32CanFD(FDCAN_GlobalTypeDef *instance): コンストラクタ。FDCAN1 等を指定。
• void setPins(uint32_t rxPin, uint32_t txPin): 使用するピンを設定。HAL_GPIO_Init 等の設定と一致させる必要があります。
• bool begin(uint32_t nomBaud, uint32_t dataBaud): 初期化と通信開始。dataBaud に 0 を指定すると Classic CAN モードになります。成功時 true。
• void setMode(uint32_t mode): 動作モード設定。FDCAN_MODE_NORMAL (デフォルト), FDCAN_MODE_EXTERNAL_LOOPBACK 等。

送信

• STM32CanFD &beginPacket(uint32_t id): パケット作成開始。IDを指定。
• STM32CanFD &fd(bool brs): CAN FDモードに設定。brs=true で高速転送有効。
• STM32CanFD &classic(): Classic CAN (2.0B) モードに設定。
• STM32CanFD &standard() / &extended(): IDタイプの設定。
• size_t write(uint8_t byte): データをバッファに書き込む。
• int endPacket(): パケットを送信キューに入れる。成功時 1、失敗時 0。

受信

• bool parsePacket(): 新しいパケットが受信されているか確認。受信時は true を返す。
• int available(): 受信バッファにあるデータのバイト数を返す。
• int read(): 1バイト読み出す。
• uint32_t packetId(): 受信したパケットのIDを取得。
• bool packetExtended(): 拡張IDかどうか。
• bool packetRtr(): リモートフレームかどうか。
• bool packetBrs(): BRSビットが立っていたか（高速転送されたか）。
• uint8_t packetDlc(): データ長コードを取得。

注意事項

1. クロック周波数: 本ライブラリは SystemCoreClock が 170MHz であることを前提にビットタイミング（Prescaler, TimeSeg）を計算しています。異なるクロックで動作させる場合は STM32CanFD.cpp 内の nominalTimings および dataTimings テーブルの修正が必要です。
2. バッファサイズ: STM32G4のFDCANはハードウェア制約により、Tx Buffer/FIFO および Rx FIFO はそれぞれ最大3メッセージ分しか保持できません。送信頻度が高い場合は endPacket() の戻り値をチェックしてください。
3. ピン配置: STM32G4はピンのAlternate Function割り当てが柔軟ですが、ハードウェアの配線と一致する正しいピンを setPins で指定してください。
4. 終端抵抗: CANバスの両端には必ず120Ωの終端抵抗を接続してください。
5. TDC (Transmitter Delay Compensation): 高速通信（データフェーズ）時はTDCが自動的に有効になります。