CAN總線接口擴展設計與驅動開發

摘要 介紹了一種基于S3C6410的CAN總線接口擴展方案，通過SPI接口對CAN接口進行擴展，并給出具體的硬件電路。重點研究了WINCE系統下獨立CAN控制器MCP2515的驅動程序。結合CAN總線技術規范和MCP2515的特點設計了相關的軟件代碼，編寫了CAN流接口驅動程序，實驗結果表明，在WINCE系統下能夠較好實現CAN總線的通信。
關鍵詞 CAN；SPI；S3C6410；流接口驅動；WINCE

CAN是博世公司開發的一種串行通訊總線，主要是為解決現代汽車中不斷增加的電子器件相互間的信息交換問題。CAN總線的數據通信在工業應用中相比其他總線在可靠性、實時性和靈活性等方面具有較大優勢，憑借其優良的性能及獨特的設計，在嵌入式開發中有著廣泛的應用。隨著現代汽車電子網絡化的不斷發展，車載顯示屏需要顯示的內容也在不斷增加。文中的車載顯示屏采用的是WINCE操作系統，主處理器芯片是S3C6410，針對該處理器不包含CAN總線控制器，文中采用CAN總線控制器芯片MCP2515對該處理器進行接口擴展，并設計了WINCE系統下CAN的流接口驅動程序。

1 硬件設計
系統硬件電路如圖1所示，其中主處理器芯片采用三星公司的S3C6410，CAN總線控制器和收發器分別采用MCP2515和MCP2551。

圖1中SPIMOSI、SPIMISO、SPICLK和SPICS是處理器SPI接口的數據線和控制線，INT16是MCP2515的中斷引腳，與處理器的外部中斷引腳相連。S3C6410是一款采用ARM1176JZF—S內核的高性能32位處理器，其主頻穩定工作在667 MHz，且芯片內擁有兩路SPI串行總線控制器，這可實現與CAN總線控制器MCP2515的通信。
Microchip公司的MCP2515是一款帶有SPI接口的CAN總線控制器。完全支持CAN V2．0B技術規范，該器件能發送、接收標準和擴展數據幀以及遠程幀。MCP2515自帶的兩個驗收屏蔽寄存器和6個驗收濾波寄存器可過濾掉不必要的報文，并且內部包含了兩個接收緩沖器和3個發送緩沖器。
MCP2551是一個可容錯的高速CAN器件，可作為CAN協議控制器和物理總線接口。MCP2551可為CAN協議控制器提供差分收發能力，符合ISO-11898標準。

2 軟件設計
基于WINCE的設備驅動目前有3種：本機設備驅動程序、總線驅動程序和流接口驅動程序。系統采用流接口驅動程序，工作結構框圖如圖2所示。

2．1 地址映射
在WINCE下，由于有MMU管理單元，因此不能使用物理地址，而只能采用虛擬地址(VA)來訪問該寄存器，調用WINCE系統函數MmMapIoSpa ce()將物理地址轉化為程序可直接訪問的虛擬地址。
需要映射的物理地址為：PHYSICAL_ADDRESSioPhysicalBase={0，0}；映射的地址長度為：sizeof(S3C6410_GPIO_REG)；調用MmMapIoSp ace()函數：v_pIOPregs=MmMapIoSpace(ioPhysicalBase，sizeof(S3C6410_GPIO_REG)，FALSE)；然后可通過修改v_pIOPregs的值改變SPI寄存器，實現SPI通信。
2．2 SPI接口編程
SPI接口一共有4個多功能復用引腳，可通過這些引腳的賦值來完成SPI接口的初始化工作，使其正常啟動，從而MCU能夠調用SPI接口函數實現對MCP2515的操作。接口函數主要南Spi_Write和Spi_Read組成。程序流程設計如圖3所示。