基于WinCE環(huán)境的CAN適配卡驅動(dòng)程序的設計與實(shí)現

WinCE是一種為多種嵌入式系統和產(chǎn)品設計的緊湊、高效、可升級的操作系統，WinCE 采用標準模式，其最主要的特征：為有限的硬件資源提供了多線(xiàn)程、多任務(wù)和完全優(yōu)先級的計算環(huán)境。

WinCE操作系統支持兩種類(lèi)型的驅動(dòng)程序：^[1]本地驅動(dòng)程序(Build-In)，是把設備驅動(dòng)程序作為獨立任務(wù)實(shí)現，直接在頂層任務(wù)中實(shí)現硬件操作，完成特有專(zhuān)用的驅動(dòng)程序；流接口驅動(dòng)程序，WinCE的I/O系統將設備程序作為內核過(guò)程實(shí)現，這種方式便于實(shí)現I/O子系統的層次模型，便于文件系統一起把設備作為特殊文件處理，提供統一的管理、統一的界面和統一的使用方法，并把設備、文件及網(wǎng)絡(luò )通信組織成為一致的更高層次的抽象，為用戶(hù)提供統一的系統服務(wù)和用戶(hù)接口。驅動(dòng)程序封裝了將這些命令轉換為它所控制的設備上的適當操作所需的全部信息。流接口驅動(dòng)程序有在啟動(dòng)時(shí)加載和動(dòng)態(tài)加載兩種方式。本文實(shí)現的在WinCE環(huán)境下流結構的PC/104-CAN驅動(dòng)程序是在系統啟動(dòng)時(shí)加載的。

2. CAN總線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線(xiàn)是德國B(niǎo)osch公司開(kāi)發(fā)的一種串行數據通信協(xié)議，CAN總線(xiàn)屬于總線(xiàn)式串行通訊網(wǎng)絡(luò )，具有總線(xiàn)為多主方式工作且無(wú)需站地址節點(diǎn)信息、CAN網(wǎng)絡(luò )上的節點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級、總線(xiàn)沖突仲裁時(shí)間低和總線(xiàn)的通信介質(zhì)選擇靈活等優(yōu)點(diǎn)^[2]。

CAN適配卡的核心工作單元是它的控制器，控制器SJA1000的組織結構如圖1所示。

圖1 SJA1000的內部結構方框圖

其中，接口管理邏輯（IML）：^[3]它接收來(lái)自微控制器的命令，控制CAN寄存器的尋址，并向微控制器提供中斷和狀態(tài)信息；發(fā)送緩存器：存貯發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò )上的完整信息；位流處理器（BSP）：是一個(gè)控制發(fā)送緩存器和接收緩存器與CAN總線(xiàn)之間控制數據流的程序裝置，同時(shí)具有執行錯誤檢測、仲裁、總線(xiàn)填充和錯誤處理的能力；位定時(shí)邏輯（BTL）單元：主要監視串口的CAN總線(xiàn)，并處理與總線(xiàn)有關(guān)的位時(shí)序，使SJA1000同步于CAN總線(xiàn)上的位流；錯誤管理邏輯（EML）：主要完成接收BSP的出錯報告，并按照CAN協(xié)議完成錯誤界定， 從而使BSP和IML進(jìn)行錯誤統計。

CAN適配卡的硬件網(wǎng)絡(luò )工作環(huán)境示意圖如圖2所示。

圖2 CAN適配卡應用系統的總體結構圖

圖2 中，通用微機的操作系統是WinCE，上位通用微機通過(guò)PC/104總線(xiàn)與CAN接口適配卡相連，CAN接口適配卡與具有CAN接口的串行芯片通過(guò)CAN總線(xiàn)進(jìn)行數據交換，所采用的協(xié)議是CAN協(xié)議。在CAN協(xié)議中，報文的表示、傳送和控制主要由4種類(lèi)型的幀來(lái)完成^[4]：數據幀，攜帶數據信息，由發(fā)送器發(fā)送到接收器；遠程幀，主要用于請求發(fā)送具有相同標識符的數據幀，是通過(guò)總線(xiàn)發(fā)送的；出錯幀標識總線(xiàn)錯誤，由檢測出總線(xiàn)錯誤的任何總線(xiàn)單元產(chǎn)生；超載幀主要為當前的和后續的數據幀提供附加延遲。