基于USB的CAN總線(xiàn)適配器設計

SJA1000和PDIUSBD12都有完善的中斷機

微控制器可以通過(guò)讀它們的中斷寄存器獲得總線(xiàn)事件。為了提高固件的運行效率，主程序對系統進(jìn)行實(shí)始化后開(kāi)放中斷，在中斷服務(wù)程序中對事件進(jìn)行分析和必要的處理，并設置相應的變量標志和數據緩沖區。主程序則循環(huán)查詢(xún)變量標志，調用相應的子程序進(jìn)行處理。這種程序結構使得主程序能夠在前臺處理各種數據傳送任務(wù)，同時(shí)又可以通過(guò)中斷在后臺及時(shí)處理總線(xiàn)事件。

2.1.1 CAN協(xié)議實(shí)現

SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN兩種協(xié)議模式。在適配器設計中采用了BasicCAN模式。中斷設為電平中斷方式，SJA1000中斷服務(wù)程序框圖如圖2所示。

2.1.2 USB1.1協(xié)議實(shí)現

PDIUSBD12支持所有的四種USB數據傳輸方式。在適配器的設計中使用了控制傳輸、中斷傳輸和批量傳輸?？刂苽鬏斨兄挥脕?lái)傳遞控制信息，固定使用端點(diǎn)0；中斷傳輸使用端點(diǎn)1，用來(lái)傳送CAN網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)信息；批量傳輸用來(lái)實(shí)現主機和CAN網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間的數據傳送，使用端點(diǎn)2。圖3是PDIUSBD12中斷服務(wù)程序框圖。

2.2 驅動(dòng)程序設計

USB驅動(dòng)程序屬于WDM(Windows driver module)類(lèi)型。WDM驅動(dòng)程序是分層的，引入了FDO（Function Device Object）和PDO（Physical Device Object）兩個(gè)新類(lèi)來(lái)描述硬件，每一個(gè)物理硬件有一個(gè)PDO，但是可以有多個(gè)FDO，在驅動(dòng)程序中直接操作的是PDO和FDO。系統通過(guò)全局唯一標識符GUID實(shí)現驅動(dòng)程序的識別。應用程序和WDM驅動(dòng)程序通信時(shí)，系統為每個(gè)用戶(hù)請求打包形成一個(gè)I/O請求包發(fā)送到驅動(dòng)程序。

圖4是Windows中USB的通信層次結構模型。圖4系統軟件方塊中的底部是Windows系統提供的驅動(dòng)程序，包括主控制器驅動(dòng)程序（OPENHCI.SYS或者UHCD.SYS）、HUB驅動(dòng)程序（USBHUB.SYS）是一個(gè)類(lèi)驅動(dòng)程序（USBD.SYS）。

Windows2000下驅動(dòng)程序的設計工具是VC++和Win2000DDK，但是直接使用DDK編程有相當大的難度。目前有第三方軟件廠(chǎng)商提供了一些驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具，如Jungo公司的WinDriver、Compuware公司的DriverStudio等。這些工具仍然是基于WindowsDDK的，但是進(jìn)行了新的封裝，提供了驅動(dòng)程序設計向導。

適配器設計中采用了DriverStudio作為驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具。利用其中的DriverWorks一步步地作出選擇并修改少量參數，即可生成驅動(dòng)程序框架和測試臺應用程序框架，對USB設備的通用性部分支持得很好。在程序框架，對USB設備的通用性部分支持得很好。在VC++中對向導生成的代碼作修改，并對設備特殊功能部分添加處理代碼，然后用VC++編譯為*.SYS文件，就是一個(gè)完整的驅動(dòng)程序。SoftIce是DriverStudio的另一個(gè)調試工具，可以對驅動(dòng)程序進(jìn)行操作系統內核級的跟蹤與調試。

生成驅動(dòng)程序后，編寫(xiě)相應的INF文件是重要的一步。INF文件在操作系統發(fā)現新硬件之后向系統指明應該安裝的驅動(dòng)程序、系統向設備提供的服務(wù)以及注冊表項要修改的內容。

基于USB接口的CAN總線(xiàn)適配器經(jīng)過(guò)試驗運行證明：在中小規模和短時(shí)大數據塊傳送時(shí)，能夠很好地完成網(wǎng)絡(luò )通信任務(wù)。USB接口是計算機外設的發(fā)展趨勢，目前主要用在中低速場(chǎng)合。隨著(zhù)USB2.0規范的推出，又逐漸向高速應用發(fā)展。因此將現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和計算機接口相連的適配器具有廣泛的應用前景。