基于LPC2294的CAN總線(xiàn)主節點(diǎn)設計
加入技術(shù)交流群
2．4 CAN接口電路
LPC2294內部集成了4路CAN控制器。每個(gè)總線(xiàn)上的數據傳輸速率高達1 Mb／s，兼容CAN2．0B。LPC2294沒(méi)有集成CAN收發(fā)器，無(wú)法將TTL電平轉換為CAN總線(xiàn)的差分電平信號。因此主節點(diǎn)采用了帶有隔離功能的CTM1050T作為CAN收發(fā)器。在CAN總線(xiàn)兩端須連接120Ω的電阻，以匹配總線(xiàn)阻抗，提高數據通信的抗干擾性及可靠性。以下是1路CAN收發(fā)器的電路圖，其余3路連接方式與此一樣。
2．5 以太網(wǎng)電路
主節點(diǎn)采用RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器。RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網(wǎng)控制器，已集成了RTL8019內核和一個(gè)16 kB的SDR AM存儲器。它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8 bit或16 bit的傳輸。網(wǎng)絡(luò )接口采用帶網(wǎng)絡(luò )變壓器的HR901170A。RTL8019AS使用的片選線(xiàn)為nCS3，地址范圍為0x8300 0000-0x83FF FFFF，由于只有256 B的寄存器，因此可操作地址范圍為0x8300 0000-0x8300 00FF。RTL8019AS使用20M晶振。
3 軟件設計
3．1 U-Boot移植
U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開(kāi)放源碼項目。從FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步發(fā)展演化而來(lái)，支持多種嵌入式操作系統內核與微處理器系列。U-Boot的啟動(dòng)過(guò)程：初始化目標板硬件。給嵌入式操作系統提供板上硬件資源信息，加載、引導嵌入式操作系統。主節點(diǎn)使用U-Boot-2009-01，它不僅支持ARM-720T內核，而且間接提供了對LPC2294的板級支持。U-Boot的移植過(guò)程：首先通過(guò)修改star t．s文件設定系統主頻：然后針對U-Boot所支持的LPC2292硬件資源配置信息作必要的修改，如外部存儲器控制器(EMC)、以太網(wǎng)控制器等的硬件連接信息；接下來(lái)修改串口驅動(dòng)代碼使之與系統主頻匹配；最后通過(guò)配置菜單配置U-Boot，主要配置所需要的命令和所要支持的硬件。
3．2 μCLinux移植
LPC2294沒(méi)有MMU單元，不能運行定制的Linux，只能使用μCLinux。主節點(diǎn)移植的μCLinux版本號為2．6．25。從該版本開(kāi)始，μCLinux支持CAN總線(xiàn)驅動(dòng)。移植過(guò)程如下：
1)打Philips公司針對該芯片提供的官方補??；
2)修改NANDFLASH部分的驅動(dòng)程序；
3)配置μCLinux內核；
4)交叉編譯內核。
所需源碼及補丁文件如表2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/161091.htm
移植需要修改的部分驅動(dòng)代碼：
1)修改arch／arm／math-lpc22xx／head．s因為μCLinux假設運行前已由BootLoader完成基本硬件初始化工作，因此不再進(jìn)行系統時(shí)鐘頻率、串口初始化等基本硬件的初始化。在head．s文件中包括初始化存儲器控制器、系統分頻器PLL等部分代碼，需要更改這部分代碼，使之與U-Boot中Lowlevel_init．s文件的描述一致。另外μCLinux運行前必須由BootLoader將其內核裝入內存偏移量為0x80000000的地方，因此要保證在μCLinux源碼中的對應設置與啟動(dòng)引導程序的初始化設置相同。
2)修改NANDFLASH驅動(dòng)代碼
μCLinux內核從2．6．14開(kāi)始更改了NANDFLASH的驅動(dòng)代碼，使驅動(dòng)更加智能化，不再需要寫(xiě)讀寫(xiě)函數，只需要實(shí)現讀寫(xiě)時(shí)序函數。時(shí)序函數只關(guān)心如何來(lái)發(fā)送指令到NANDFLASH，例如寫(xiě)指令周期需要對ALE線(xiàn)使能，那么μCLinux下的讀寫(xiě)函數會(huì )給這個(gè)時(shí)序函數發(fā)送一段指令中包含使能ALE線(xiàn)的指令，然后將數據寫(xiě)到數據總線(xiàn)上，CLE的實(shí)現與之相類(lèi)似。
3．3 CAN控制器驅動(dòng)設計
對于微處理器來(lái)說(shuō)，CAN控制器完全是基于事件觸發(fā)的，即CAN控制器會(huì )在本身狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，會(huì )將狀態(tài)變化的結果告訴微處理器。所以微處理器處理CAN控制器時(shí)，可以采用中斷的方式，也可以采用輪詢(xún)查看CAN控制器狀態(tài)的方式來(lái)對CAN控制器做出相應的處理。在μCLinux下CAN驅動(dòng)程序設計包括初始化函數、讀函數、寫(xiě)函數、中斷服務(wù)函數等設計，使用文件指針注冊設備，用戶(hù)程序則通過(guò)對設備文件的操作來(lái)收發(fā)CAN總線(xiàn)數據。CAN驅動(dòng)程序主要功能包括：
1)CAN控制器的初始化CAN控制器的初始化工作包括硬件使能CAN、設置管腳連接、軟件復位、設置CAN報警界限、設置總線(xiàn)波特率、設置中斷工作方式、設置CAN驗收過(guò)濾器的工作方式以及啟動(dòng)等。
2)CAN總線(xiàn)數據發(fā)送先將數據送到發(fā)送緩沖區，然后對發(fā)送寄存器賦值以啟動(dòng)發(fā)送。CAN控制器只負責發(fā)送，并不保證發(fā)送成功。因此要知道是否發(fā)送成功，須查詢(xún)TCS狀態(tài)位，或配合發(fā)送成功中斷來(lái)判斷。
3)CAN總線(xiàn)數據接收CAN總線(xiàn)數據接收通過(guò)讀取狀態(tài)寄存器查詢(xún)當前緩沖區中是否有數據，當有數據時(shí)將數據讀出并放到CAN接收環(huán)形數據存儲區中，當用戶(hù)程序需要數據時(shí)則從該緩存區中讀出。
4)CAN中斷處理 通過(guò)中斷獲知CAN控制器的當前狀態(tài)，然后做出相應的處理，包括接收中斷處理、發(fā)送中斷處理以及異常中斷處理。中斷處理由中斷服務(wù)函數實(shí)現。
4 結論
本文提出一種基于LPC2294微控制器，使用μCLinux作為操作系統的CAN主節點(diǎn)軟硬件設計方案。主節點(diǎn)通過(guò)擴展SRAM、FLASH提高了系統的性能，采用帶隔離功能的CAN收發(fā)器增強了CAN總線(xiàn)節點(diǎn)的抗干擾能力，外接以太網(wǎng)控制器實(shí)現了計算機遠程監控。基于μCLinux的軟件系統既提高了系統的穩定性、應用軟件的開(kāi)發(fā)效率，又使得眾多的Linux平臺軟件可容易地移植到主節點(diǎn)，增強系統的功能。通過(guò)制作了樣機并進(jìn)行實(shí)驗，驗證了這一方案的有效性。
評論