Android系統下CAN總線(xiàn)驅動(dòng)程序的設計與實(shí)現

摘要 嵌入式操作系統Android下CAN驅動(dòng)程序的實(shí)現，不但需要在Linux內核中添加CAN驅動(dòng)設備，還要實(shí)現Android HAL層的調用。以S5PV 210微處理器與CAN總線(xiàn)控制器MCP2515為例，分析了Android設備驅動(dòng)原理，以及Android下CAN設備驅動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)流程和方法，設計了相關(guān)的重要數據結構和代碼，實(shí)現了CAN總線(xiàn)的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。
關(guān)鍵詞 CAN總線(xiàn)；Android；Android HAL

Android是指“機器人”，由Google公司于2007年11月5日發(fā)布的基于Linux平臺的開(kāi)源手機操作系統，是首個(gè)為移動(dòng)終端打造的真正開(kāi)放和完整的移動(dòng)軟件。Android是一個(gè)開(kāi)放平臺，在嵌入式移動(dòng)設備領(lǐng)域里具有良好的應用前景，但在不同的設備上往往有不同的硬件支持，要在A(yíng)ndroid中添加這些硬件應用，不是單純地在Linux內核中添加驅動(dòng)模塊，還必須在用戶(hù)空間和應用框架中添加對應的支持。
控制器局域網(wǎng)絡(luò )(Control Area Network，CAN)，屬于現場(chǎng)總線(xiàn)的范疇，是德國B(niǎo)osch公司在20世紀80年代初，為解決現代汽車(chē)中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信總線(xiàn)。由于CAN總線(xiàn)的數據通信具有良好的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性，CAN已經(jīng)在汽車(chē)工業(yè)、航空工業(yè)、工業(yè)控制等領(lǐng)域中得到了廣泛應用。文中以S5PV210微處理器為硬件平臺，通過(guò)擴展其SPI接口，實(shí)現了CAN控制器MCP 2515在A(yíng)ndroid操作系統下的驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。

1 系統硬件結構
系統數據的收發(fā)都要通過(guò)CAN總線(xiàn)模塊，CAN總線(xiàn)模塊設計框圖如圖1所示，S5PV210通過(guò)SPI接口實(shí)現與MCP2515的連接，MCP2515的CAN輸入輸出引腳和CAN總線(xiàn)收發(fā)器MCP2551接在一起，構成一個(gè)完整的CAN總線(xiàn)收發(fā)模塊。

1．1 S5PV210的SPI接口
接口協(xié)議(Setial Peripheral Interface，SPI)是Motorola公司推出的一種使用時(shí)鐘線(xiàn)和2根數據線(xiàn)傳輸數據的同步串行協(xié)議，即串行外設接口。S5PV210提供的SPI接口主要用于S5PV210與外圍低速器件之間進(jìn)行同步串行數據傳輸，可以實(shí)現全雙工通信，傳輸速度最高可達5 Mbit·s-1。SPI總線(xiàn)接口主要用于主從分布式的通信網(wǎng)絡(luò )，由4根線(xiàn)即可完成主從之間的數據通信，這4根線(xiàn)分別為：時(shí)鐘線(xiàn)(SCLK)、數據輸入線(xiàn)(SI)、數據輸出線(xiàn)(SO)和片選線(xiàn)(CS)，其中CS的有效與否完全由主控制器決定，時(shí)鐘信號也由主控制器發(fā)出。
1．2 CAN控制器MCP2515
MCP2515是Microchip生產(chǎn)的一款獨立CAN協(xié)議控制器。MCP2515支持CAN1．2、CAN2．0A、主動(dòng)和被動(dòng)CAN2．0B等版本的協(xié)議，能夠發(fā)送和接收標準和擴展報文，它還同時(shí)具備驗收過(guò)濾以及報文管理功能。圖2為MCP2515的結構框圖。該器件主要由3個(gè)部分組成：(1)CAN協(xié)議引擎。(2)為器件及其運行進(jìn)行配置的控制邏輯和SRAM寄存器。(3)SPI協(xié)議模塊。

1．3 CAN收發(fā)器MCP2551
MCP2551是一個(gè)可容錯的高速CAN器件，可作為CAN協(xié)議控制器和物理總線(xiàn)接口。MCP2551可為CAN協(xié)議控制器提供差分收發(fā)能力，它完全符合ISO—11898標準，且滿(mǎn)足24 V電壓要求。它的工作速率達1 Mbit·s-1。