嵌入式培訓是天天學嗎_西安萬達嵌入式培訓學校_基于uclinux 的CAN 總線嵌入式驅動編程

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嵌入式培訓是天天學嗎_西安萬達嵌入式培訓學校_基于uclinux 的CAN 總線嵌入式驅動編程,   

  

介紹了uc 操作系統(tǒng)的內(nèi)核結構以及設備驅動編程的基本原理，并對CAN 總線的嵌入式系統(tǒng)進行了硬件設計及軟件驅動編程，提出CAN 總線技術應用于嵌入式系統(tǒng)的一種方案。

1 引言

早期應用于八位軟件設計的嵌入式系統(tǒng)主要為前后臺系統(tǒng)（或超循環(huán)系統(tǒng)），程序大約在幾千行以內(nèi)，由兩部分組成,即其應用程序是一個無限的循環(huán)，循環(huán)中調(diào)用函數(shù)完成相應的操作，屬于后臺行為；其中斷服務程序處理異步事件，屬于前臺行為.隨著嵌入式系統(tǒng)功能越來越龐雜，如友好的人機界面、網(wǎng)絡化、遠程監(jiān)控等.各種任務的優(yōu)先級不同，傳統(tǒng)的設計方法無法完成，程序長達數(shù)萬行，程序員必須同繁瑣的底層硬件打交道，這樣效率低下.電子技術的發(fā)展為嵌入式微處理器提供了更多的外設，通用的如串口、并口、以太網(wǎng)口、現(xiàn)場總線、USB口等.基于免費自由軟件發(fā)展而來的嵌入式系統(tǒng)uc，是一種免費的嵌入式操作系統(tǒng).uc系統(tǒng)具有內(nèi)核小、效率高、源碼開放、性能穩(wěn)定、大量的開發(fā)工具、良好的開發(fā)環(huán)境等特點，并且各種應用程序豐富，是進行嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的最優(yōu)秀工具之一.

2 uclinux操作系統(tǒng)簡介

uclinux 系統(tǒng)主要由用戶進程、系統(tǒng)調(diào)用接口、uclinux 內(nèi)核、硬件控制器等四部分組成.用戶進程是用戶根據(jù)自己的設計和功能要求開發(fā)的應用程序，通過調(diào)用系統(tǒng)的功能函數(shù)來實現(xiàn)系統(tǒng)功能；系統(tǒng)調(diào)用接口通過系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)內(nèi)核的接口，這些調(diào)用和服務也可以看成是系統(tǒng)內(nèi)核的一部分；uclinux 內(nèi)核是操作系統(tǒng)的靈魂，它抽象了許多硬件細節(jié)，將所有的硬件抽象成統(tǒng)一的虛擬接口，使程序可以以一種統(tǒng)一的方式進行數(shù)據(jù)處理，它主要包括基于優(yōu)先級的進程調(diào)度、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡接口、進程間通訊等五部分；硬件控制器則包含了系統(tǒng)需要的所有可能的物理設備.以上四個部分之間的每個子系統(tǒng)都只能跟鄰近的系統(tǒng)進行通信。

uclinux 的設備管理系統(tǒng)是嵌入式操作系統(tǒng)的重要組成部分，它可以分為：下層、與設備相關的，即所謂的設備驅動程序，直接與相應的設備打交道，并向上提供一組訪問接口；以及上層、與設備無關，根據(jù)輸入輸出請求，通過特定設備驅動提供的接口，與設備進行通信.如通用的串口、網(wǎng)卡等驅動程序在uclinux 中都可以找到.

3 uclinux驅動編程原理

uclinux嵌入式系統(tǒng)不能象一樣動態(tài)加載驅動程序模塊，而只能同內(nèi)核一起編譯，與應用程序、驅動程序一起固化到可擦寫的上，驅動程序長駐內(nèi)存，是靜態(tài)驅動程序.uclinux系統(tǒng)根據(jù)設備性質的不同，將設備分為四種類型：字符設備（）、塊設備（）、網(wǎng)絡接口（net）和設備驅動程序模塊.在下載的uclinux源代碼包中，可以在uclinux/linux/drivers目錄下面看到通用設備如,,net, , , 等.系統(tǒng)對于每個設備都對應一個主設備號和一個次設備號，不同的設備可以對應相同的主設備號，應用程序訪問設備通過不同的次設備號來識別和區(qū)別設備.在系統(tǒng)/dev目錄下通過輸入ls -l命令可以查到系統(tǒng)已注冊的設備，因此編寫新的驅動程序時必須向系統(tǒng)注冊

該設備.在uclinux系統(tǒng)中，通過register_chrdev函數(shù)實現(xiàn)注冊.

uclinux系統(tǒng)將所有硬件抽象成虛擬的文件系統(tǒng)，所有的字符設備、塊設備都支持文件操作接口，因此可以對這種虛擬的設備文件系統(tǒng)進行文件操作.通常對設備文件進行的操作有、、write、等，即打開、讀、寫、釋放文件.每一個設備驅動程序實質上是用來完成特定任務的一組函數(shù)集. 驅動程序擁有一個稱為fileoperation 的數(shù)據(jù)結構,其中包含指向驅動程序內(nèi)部大多數(shù)函數(shù)的指針.引導系統(tǒng)時，內(nèi)核調(diào)用每一個驅動程序的初始化函數(shù)，將驅動程序的主設備號以及程序內(nèi)部的函數(shù)地址結構的指針傳輸給內(nèi)核.這樣，內(nèi)核就能通過設備驅動程序的主設備號索引訪問驅動程序內(nèi)部的子程序，完成打開、讀、寫等操作.程序員經(jīng)常面臨的一項工作就是為系統(tǒng)的新設備編寫驅動程序.

在控制系統(tǒng)中，為了便于數(shù)據(jù)通訊，在底層常采用現(xiàn)場總線，目前CAN總線廣泛應用于過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及等領域，下面介紹CAN總線應用于嵌入式系統(tǒng)的驅動編程.

4 CAN 總線的性能特點

CAN（ Area ）即控制器局域網(wǎng)絡.CAN 總線目前已形成國際標準 version2.0.該技術規(guī)范包括A 和B 兩部分.2.0A 給出了CAN 報文標準格式，而2.0B 給了出廠標準和擴展兩種格式.CAN 總線是應用最廣泛的現(xiàn)場總線之一，CAN為多主方式工作，網(wǎng)絡上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡上節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點信息；CAN 網(wǎng)絡上的節(jié)點信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求；CAN 采用非破壞性總線仲裁技術，當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)；CAN 只需通過報文濾波即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”，CAN 的直接通信距離最遠可達10km（速率5kbps 以下）；通信速率最高可達1Mbps（此時通信距離最長為40m）.CAN 上的節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅動電路，目前可達110個；采用短幀結構，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果；CAN 的通信介質可為雙絞線、同軸或光纖等.CAN 總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性.

5 CAN總線的嵌入式系統(tǒng)硬件設計

本設計選用公司的作為嵌入式系統(tǒng)的微處理器芯片，該處理器是16/32位微處理控制器，內(nèi)含由ARM公司設計的16/32位 處理器核，適用于價格及功耗敏感的場合.除內(nèi)核外，該微處理器的片內(nèi)外圍功能模塊包括：2個帶緩沖描述符的通道；2個通道；2個GDMA通道；2個32位器及可編程I/O口.CAN控制器選用公司的，該芯片與電氣兼容，帶64字節(jié)先進先出（）堆棧，兼容協(xié)議CAN2.0B，支持11位和29位識別碼，位速率可達1Mbps，時鐘頻率，芯片內(nèi)含寄存器，可由用戶配置CAN總線波特率，設置驗收屏蔽標識碼，可配置系統(tǒng)為PeliCAN 模式或BasicCAN模式，出錯告警等.

該系統(tǒng)采用作為收發(fā)器，其硬件連線如圖（1）所示.AD0~AD7與的p0~p7連線，/cs接p12，ALE接p13，/RD接p14，/wr接p15，/int接XINTREQ0.

  

圖1 硬件連線  

6 驅動軟件設計

  

圖2 CAN總線初始化框圖

本設計中，CAN總線驅動程序是作為一個模塊放在linux/deriver//文件夾里面，軟件流程如圖（2）所示，其設計詳細介紹如下.

模塊首先對引用的庫函數(shù)進行申明，并且定義：

#define IOPMOD （*（volatile unsigned *）0x3ff5000）

#define IOTA （*（volatile unsigned *）0x3ff5008）

#define IOPCON （*（volatile unsigned *）0x3ff5004）

#define EXTDBWTH（*（volatile unsigned *）0x3ff5

#define SYSCFG（*（volatile unsigned *）0x

主要有以下幾個模塊：

void can_（void）

{

SYSCFG =SYSCFG & 0x0fffffffd;

EXTDBWTH =EXTDBWTH& 0x00ff0ff;

IOPMOD=0xf0ff;

IOTA=0x6000; 寄存器地址0,MOD寄存器

IOTA= IO_PDATA&0xdfff; ALE=0 配置MOD寄存器

IOPDATA= IO_PDATA|0x3f; ； 復位模式、使能

IOPDATA=0x6006; ；寄存器地址6，總線器0寄存器

IOPDATA=IO_PDATA&0xdfff; ALE=0配置寄存器

IOPDATA= IO_PDATA|0x3f; 跳轉寬度、波特率設置

……；配置總線器1、驗收代碼寄存器等

IOPDATA=0x6000; 寄存器地址0,MOD寄存器嵌入式復位代碼, 自學嵌入式好學嗎, 嵌入式社區(qū)社會組織, 嵌入式項目怎么接, 嵌入式系統(tǒng)小馬達, 對嵌入式認識, arm嵌入式考點, 嵌入式軟件功能點估算, 嵌入式能聯(lián)網(wǎng)加歌嗎, 嵌入式編譯環(huán)境搭建, 做嵌入式難不難, 嵌入式啟動加載器, 嵌入式折疊床視頻, 嵌入式項目獎金, 整體嵌入式的優(yōu)點, 嵌入式專業(yè)學校排名, 豐田車載導航嵌入式, 嵌入式屬于什么行業(yè), 創(chuàng)建嵌入式的柱形圖, 筆記本的嵌入式, 信科嵌入式實驗, 嵌入式軟件轉互聯(lián)網(wǎng), 嵌入式任務網(wǎng)站, 杭州嵌入式公司推薦, 抽屜嵌入式把手樣式, 嵌入式接管長度, 嵌入式四面通風, 嵌入式安全操作系統(tǒng), 嵌入式分類匯總, 嵌入式大賽智能小車, 昂科威改嵌入式導航, 嵌入式智能應用軟件, 嵌入式燃氣煤氣, 南理工樊衛(wèi)華嵌入式, 學嵌入式專業(yè), 嵌入式設計大賽題目, 嵌入式圖像處理方向, 37歲轉嵌入式, 嵌入式的網(wǎng)絡打印機, 嵌入式培訓怎樣, 嵌入式學習培訓價格, 開利嵌入式風機盤管, 嵌入式系統(tǒng)運用, 樂鑫嵌入式面試,

IOPDATA=IO_PDATA&0xdfff; ALE=0配置MOD寄存器

IOPDATA= IO_PDATA&0xfe;寫復位位，進入工作模式

result = register_chrdev（254,can,&can_fops）；申請主設備號

if （result<0） {

printk（KERN_WARNING CAN:can’t getmajor , result）;

return result;

}

在該驅動程序中，定義結構變量can_fops為應用程序訪問內(nèi)核的接口：

static struct file_operations can_fops = {

: can_,

write: can_write,

: can_,

: can_,

};　

static int can_release（struct inode *inode, struct file *file）

{

MOD_DEC_USE_COUNT; ；用戶減計數(shù)

Return 0;

}

static int can_open（struct inode *inode,struct file *file）

{

Scull_Dev *dev;

Int num = NUM（inode->i_rdev）; 設備號

Int type = TYPE（inode->i_rdev）; 設備類型

If （num>=scull_nr_devs） return -ENODEV;

dev = &scull_devices[num];

flip->private_data = dev;

MOD_INC_USE_COUNT; 用戶數(shù)人工計數(shù)

IOPCON=0x16; //xIRQ0

disable_irq（INT_can）;

if（request_irq（INT_can, &can_rx,

SA_INTERRUPT, can rx isr,can）） {

printk（s3c4510-can: Cant get irq %dn,

INT_sja1000）;

return -EAGAIN;

}

printk（can has get irq 0n）;

enable_irq（INT_can）;

…… ; 配置SJA1000內(nèi)部中斷及屏蔽寄存器

return 0;

}

7 結束語

本文介紹了CAN總線在嵌入式系統(tǒng)中的驅動編程，對CAN總線技術在嵌入式系統(tǒng)中的應用進行了探索.本設計已在通信用遠程中應用.