嵌入式WinCE中CAN總線(xiàn)控制器的驅動(dòng)設計

　　0 引 言

　　近年來(lái)，由于消費電子、計算機、通信(3c)一體化趨勢日趨明顯，嵌入式系統再度成為研究和應用的熱點(diǎn)。嵌入式操作系統(：Real-time Embedded OperatingSystem，RTOs或EOs)作為一種實(shí)時(shí)的、支持嵌入式系統應用的操作系統軟件，成為嵌入式系統(包括硬、軟件系統)極為重要的組成部分，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅動(dòng)軟件、系統內核、設備驅動(dòng)接口、通信協(xié)議、圖形界面、標準化瀏覽器Browser等。Windows CE操作系統就是微軟公司從整體上為有限資源平臺設計的多線(xiàn)程、完整優(yōu)先權、多任務(wù)的操作系統Win CE支持各種處理器產(chǎn)品家族，包括x86，Xscale，ARM，MIPS和SH系列。它的模塊化設計允許它對從掌上電腦到專(zhuān)用工業(yè)控制器的用戶(hù)電子設備進(jìn)行定制，選擇系統模塊和組件的多少決定了所需內存的大小。

　　Windows CE操作系統之所以能夠支持各種各樣的硬件設備，是因為對每一款硬件設備，都有其對應的設備驅動(dòng)程序，否則這款硬件就無(wú)法在Windows CE下正常工作。win CE提供了4種設備模型，其中2種是專(zhuān)門(mén)用于Win CE的模型，另外2種外部模型來(lái)自其他的操作系統?；赪in CE的兩種模型是本機的設備驅動(dòng)程序和流接口的驅動(dòng)程序；兩種外部模型用于通用串行總線(xiàn)(USB)和網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)器接口標準(NDIS)驅動(dòng)程序。下面針對Win CE系統下基于三星公司的ARM9內核芯片S3c2410的CAN總線(xiàn)控制器SJAl000，以流接口驅動(dòng)程序形式進(jìn)行設計。

　　l CAN總線(xiàn)及控制器工作原理

　　控制器局域網(wǎng)CAN是由ISO定義的串行通信總線(xiàn)，主要用于各種過(guò)程檢測及控制。它是一種多主總線(xiàn)，通信介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1 Mb／s。cAN總線(xiàn)通信接口中集成了CAN協(xié)議的物理層和數據鏈路層功能，可完成對通信數據的成幀處理，包括位填充、數據塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。它的基本設計規范要求有高位速率和高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。由于cAN串行通信總線(xiàn)具有這些特性，它很自然的在汽車(chē)制造業(yè)以及航空工業(yè)中受到廣泛應用。

　　SJAl000是一種獨立控制器用于移動(dòng)目標和一般工業(yè)環(huán)境中的區域網(wǎng)絡(luò )控制(CAN)。它是Philips半導體公司的PC．A82(；200 CAN控制器(BasicCAN)的替代產(chǎn)品。而且它增加了一種新的工作模式(PeliCAN)，這種模式支持具有很多新特性的CAN2．0B協(xié)議。其內部體系結構如下圖1所示。

　　CAN核心模塊控制CAN幀的發(fā)送和接收。接口管理邏輯負責連接外部主控制器，該控制器可以是衛星控制器件或任何其他器件。經(jīng)過(guò)SJAl000復用的地址／數據總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)寄存器和控制讀／寫(xiě)選通信號都在這處理。SJAl000的發(fā)送緩沖器能夠存儲一個(gè)完整的報文(擴展或標準的)。當主控制器初始化發(fā)送，接口管理邏輯會(huì )使CAN核心模塊從發(fā)送緩沖器讀CAN報文。當收到一個(gè)報文時(shí)，CAN核心模塊將串行位流轉換成用于驗收濾波器的并行數據。通過(guò)這個(gè)可編程的濾波器，SJAl000能確定主控制器要接收哪些報文。所有收到的報文由驗收濾波器驗收并存儲在接收FIFO。儲存報文的多少由工作模式?jīng)Q定，最多能存儲32個(gè)報文。

　　2 流接口驅動(dòng)程序工作機制

　　相比于本機設備驅動(dòng)程序，流接口驅動(dòng)程序表現為一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫，由設備管理器統一加載、管理和卸載。與具有單獨目的的內部設備驅動(dòng)程序相比，所有的流接口驅動(dòng)程序都是用同一組接口并調用同一個(gè)函數集——流接口函數。win CE的文件系統通過(guò)這些人口點(diǎn)函數與流接口驅動(dòng)進(jìn)行通信，從而達到應用程序訪(fǎng)問(wèn)驅動(dòng)程序、操作硬件的目的。流接口驅動(dòng)程序要實(shí)現的DLL接口見(jiàn)表1。

　　在實(shí)際的開(kāi)發(fā)中，上述接口名稱(chēng)中的XXX三個(gè)字母被具體設備的設備文件名所代替。流接口驅動(dòng)程序通過(guò)編譯后，生成DLL文件，即動(dòng)態(tài)鏈接庫文件。

　　3 CAN總線(xiàn)控制器sJAl000驅動(dòng)程序設計

　　CAN總線(xiàn)控制器SJAl000驅動(dòng)采用流接口驅動(dòng)程序模型，要實(shí)現的流接口函數分別為CAN_Init，CAN_Deinit，CAN_Open，CAN_Close，CAN_Read，CAN_write，CAN_IOControl等。應用程序使用CreatFile()函數以文件的方式打開(kāi)CAN控制器驅動(dòng)，以獲取驅動(dòng)文件的句柄，然后使用該句柄調用DeviceloControl()，ReadFile()，WriteFile()函數來(lái)CAN控制器的各種功能。

　　由于篇幅有限，下面僅針對CAN_Init，CAN_Read和CAN_IntrThread函數的實(shí)現進(jìn)行詳細的設計。

　　3．1 CAN_Init函數的設計實(shí)現

　　當用戶(hù)開(kāi)始使用CAN總線(xiàn)控制器時(shí)，設備管理器調用這個(gè)函數來(lái)初始化控制器設備SJAl000。這個(gè)函數是通過(guò)設備管理器提供的ActiveDeviceEx()函數來(lái)調用的。函數執行后，如果成功就返回設備的句柄。CAN_Init函數的流程如圖2所示。

　　3．2 CAN_Read函數的設計實(shí)現

　　根據CAN協(xié)議規范，報文的接收由CAN控制器SJAl000獨立完成，收到的報文放在接收緩沖器?？梢园l(fā)送給主控制器的報文由狀態(tài)寄存器的接收緩沖器狀態(tài)標志“RBS'’和接收中斷標志“RI”標出(如果使能)。主控制器會(huì )將這條信息發(fā)送到本地的報文存儲器，然后釋放接收緩沖器并對報文操作。發(fā)送過(guò)程能被SJAl000的中斷請求或查詢(xún)SJAl000的控制段狀態(tài)標志來(lái)控制。cAN_Read函數操作成功則返回實(shí)際讀取的字節數，否則返回值為-1。CAN_Read函數程序的流程圖如圖3所示。

　　3．3 CAN_IntrThread函數的設計實(shí)現

　　在SJAl000控制器中，報文的發(fā)送和接收是采用中斷方式來(lái)完成的。內核函數InterruptInitialize()外部中斷事件和將邏輯中斷號綁定，這一步就會(huì )使能該中斷。當該中斷發(fā)生時(shí)，ISR就觸發(fā)該事件生效。完成以上工作后，驅動(dòng)程序中的IST就可以使用WaitForsin-gleObject()函數等待中斷的發(fā)生。中斷處理結束后，IST需要調用InterruptDone()告訴操作系統中斷處理結束。中斷服務(wù)線(xiàn)程CAN_IntrThread函數程序流程圖如圖4所示。

　　其他的流接口函數根據win cE流接口驅動(dòng)程序模型進(jìn)行編寫(xiě)。

　　4 驅動(dòng)程序的封裝及加載

　　通過(guò)上面的工作，能夠編譯得到一個(gè)DLL函數，但它的接口函數還沒(méi)有導出，還需要告訴鏈接程序需要輸出什么樣的函數。為此，必須建立一個(gè)def文件，使用WindoWS下自帶的記事本程序編輯一個(gè)文件名為“Can．def”的文件：

　　最后需要編寫(xiě)自己的CEC文件。主要是添加一個(gè)Build Method，任務(wù)是復制注冊表到Win CE的系統目錄下面。加一個(gè)bib File，其主要功能是把編譯的can．dll文件添加到系統內核中去。保存寫(xiě)好的CEC文件，在．Platform Buildm中添加CEC特征到系統選項中去。生成系統時(shí)，添加自己的CEC特性，可以包含剛編寫(xiě)的can驅動(dòng)程序。