畢國(guó)興，贠海濤

(青島理工大學(xué)汽車(chē)與交通學(xué)院，山東青島 266520)

CAN是博世公司開(kāi)發(fā)的一種串行通訊總線，主要是為解決現(xiàn)代汽車(chē)中不斷增加的電子器件相互間的信息交換問(wèn)題。CAN總線的數(shù)據(jù)通信在工業(yè)應(yīng)用中相比其他總線在可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性等方面具有較大優(yōu)勢(shì)［1］，憑借其優(yōu)良的性能及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，在嵌入式開(kāi)發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代汽車(chē)電子網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展，車(chē)載顯示屏需要顯示的內(nèi)容也在不斷增加。文中的車(chē)載顯示屏采用的是WINCE操作系統(tǒng)，主處理器芯片是S3C6410，針對(duì)該處理器不包含CAN總線控制器，文中采用CAN總線控制器芯片MCP2515對(duì)該處理器進(jìn)行接口擴(kuò)展，并設(shè)計(jì)了WINCE系統(tǒng)下CAN的流接口驅(qū)動(dòng)程序［2］。

1 硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件電路如圖1所示，其中主處理器芯片采用三星公司的S3C6410，CAN總線控制器和收發(fā)器分別采用 MCP2515 和 MCP2551［3］。

圖1中 SPIMOSI、SPIMISO、SPICLK 和 SPICS是處理器SPI接口的數(shù)據(jù)線和控制線，INT16是MCP2515的中斷引腳，與處理器的外部中斷引腳相連。S3C6410是一款采用ARM1176JZF－S內(nèi)核的高性能32位處理器，其主頻穩(wěn)定工作在667 MHz，且芯片內(nèi)擁有兩路SPI串行總線控制器，這可實(shí)現(xiàn)與CAN總線控制器 MCP2515 的通信［4］。

圖1 S3C6410的CAN總線擴(kuò)展電路圖

Microchip公司的MCP2515是一款帶有SPI接口的CAN總線控制器。完全支持CAN V2.0B技術(shù)規(guī)范，該器件能發(fā)送、接收標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀以及遠(yuǎn)程幀。MCP2515自帶的兩個(gè)驗(yàn)收屏蔽寄存器和6個(gè)驗(yàn)收濾波寄存器可過(guò)濾掉不必要的報(bào)文，并且內(nèi)部包含了兩個(gè)接收緩沖器和3個(gè)發(fā)送緩沖器。

MCP2551是一個(gè)可容錯(cuò)的高速CAN器件，可作為CAN協(xié)議控制器和物理總線接口。MCP2551可為CAN協(xié)議控制器提供差分收發(fā)能力，符合ISO－11898標(biāo)準(zhǔn)［5］。

2 軟件設(shè)計(jì)

基于WINCE的設(shè)備驅(qū)動(dòng)目前有3種:本機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、總線驅(qū)動(dòng)程序和流接口驅(qū)動(dòng)程序。系統(tǒng)采用流接口驅(qū)動(dòng)程序，工作結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示［6］。

圖2 流接口驅(qū)動(dòng)程序框圖

2.1 地址映射

在WINCE下，由于有MMU管理單元，因此不能使用物理地址，而只能采用虛擬地址(VA)來(lái)訪問(wèn)該寄存器［2］，調(diào)用 WINCE系統(tǒng)函數(shù) MmMapIoSpace()將物理地址轉(zhuǎn)化為程序可直接訪問(wèn)的虛擬地址［7］。

需要映射的物理地址為:PHYSICAL_ADDRESS ioPhysicalBase={0，0};映射的地址長(zhǎng)度為:sizeof(S3C6410_GPIO_REG);調(diào)用MmMapIoSpace()函數(shù):v_pIOPregs=MmMapIoSpace(ioPhysicalBase，sizeof(S3C6410_GPIO_REG)，F(xiàn)ALSE);然后可通過(guò)修改v_pIOPregs的值改變SPI寄存器，實(shí)現(xiàn)SPI通信。

2.2 SPI接口編程

SPI接口一共有4個(gè)多功能復(fù)用引腳，可通過(guò)這些引腳的賦值來(lái)完成SPI接口的初始化工作，使其正常啟動(dòng)，從而 MCU能夠調(diào)用 SPI接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)MCP2515的操作。接口函數(shù)主要由Spi_Write和Spi_Read組成。程序流程設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 SPI接口操作流程圖

2.3 CAN初始化

CAN控制器MCP2515正常運(yùn)行之前，需要完成初始化。初始化工作是在函數(shù)Init_MCP2515內(nèi)完成的。首先設(shè)置CAN通信的波特率，隨后屏蔽中斷，設(shè)置屏蔽和接收寄存器，接著是清除接收和發(fā)送緩沖區(qū)，最后打開(kāi)中斷。

2.4 CAN收發(fā)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)CAN通信協(xié)議的特性，CAN的收發(fā)程序中均包含標(biāo)識(shí)符(ID)和數(shù)據(jù)。下面介紹了接收程序，在MCP2515中包含了兩個(gè)接收緩沖器RXB0和RXB1，且每個(gè)接收緩沖器配有多個(gè)驗(yàn)收過(guò)濾寄存器。文中在中斷方式下，通過(guò)設(shè)置驗(yàn)收過(guò)濾寄存器對(duì)符合條件的報(bào)文數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，函數(shù)流程設(shè)計(jì)如圖4所示。

2.5 流接口函數(shù)編寫(xiě)

MCP2515的流接口驅(qū)動(dòng)程序編譯后生成DLL，然后建立CANBus.def文件將其中的接口函數(shù)導(dǎo)出。這一文件中包含 CAN_Init()、CAN_IOControl()以及CAN_PowerUp()等一組標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，這些函數(shù)是用于完成標(biāo)準(zhǔn)的文件I/O函數(shù)和電源管理等。最終要將此文件添加到本驅(qū)動(dòng)程序的工程中。

因此在對(duì)設(shè)備進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，首先要先通過(guò)CreatFile()函數(shù)調(diào)用CAN_Open()打開(kāi)設(shè)備，在此過(guò)程中CAN_Open()函數(shù)用到了初始化函數(shù)CAN_Init()返回的句柄，而CAN_Read()和CAN_Write()函數(shù)需要CreatFile()成功執(zhí)行后返回的句柄。在應(yīng)用程序中可通過(guò)ReadFile()和WriteFile()函數(shù)來(lái)調(diào)用CAN_Read()和CAN_Write()來(lái)對(duì)設(shè)備進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

2.6 注冊(cè)表

具體的流接口驅(qū)動(dòng)程序和注冊(cè)表是分不開(kāi)的，在WINCE內(nèi)核中添加注冊(cè)表文件CANBus.reg，內(nèi)容為

［HKEY_LOCAL_MACHINEDriversBuiltInCANBus］

"Prefix"="CAN"

"Dll"="CANBus.dll"

"Order"=dword:1

"Index"=dword:1

圖4 接收函數(shù)流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

討論了ARM11處理器S3C6410的CAN總線接口擴(kuò)展的方法，利用該處理器內(nèi)部集成的SPI接口擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出了詳細(xì)的硬件電路，并設(shè)計(jì)了基于WINCE系統(tǒng)的CAN接口流驅(qū)動(dòng)程序。試驗(yàn)驗(yàn)證CAN網(wǎng)絡(luò)通信完全正常，證明了該方案的可實(shí)施性。

［1］ 鄔寬明.CAN總線原理和應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1996.

［2］ 張冬泉.Windows CE實(shí)用開(kāi)發(fā)技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版杜，2006.

［3］ 武安河，部銘，于洪濤.windows 2000/XP WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2003.

［4］ 楊軍波，須文波.基于WINCE環(huán)境的CAN適配卡驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2005(21):26－28.

［5］ 王丹，華紅艷，趙嵩.基于雙層CAN總線的聲納數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.電子科技，2010，23(9):14 －17.

［6］ 李玲娟，畢瑞英.網(wǎng)格環(huán)境中基于元數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的資源發(fā)現(xiàn)方法［J］.西安郵電學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1):97－100.

［7］ 張妮，畢雪芹，田萍果.CAN總線在汽車(chē)行駛記錄儀中的應(yīng)用［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2010(9):132－135.