μC/OSII的CAN驅動程序設計
編寫的CAN中斷服務程序應該越短越好,在不影響系統性能的情況下盡量將中斷服務任務放到中斷服務程序外執行,以便盡早退出FIQ中斷模式,從而使節點能夠響應新的中斷,減少系統中的中斷延時。其中,接收中斷處理是最占用節點資源的,它不僅需要根據ICAN協議對報文進行解析,還需要執行報文指定的功能,所以必須放到中斷服務程序外執行。解決的辦法是,通過μC/OSII中的OSTaskCreate()函數建立一個報文處理任務,這個任務由一個請求消息隊列函數OSQPend()和一個報文解析處理函數組成。報文處理函數如下:
voidCAN_RMSG_HANDLE(void* ptmr) {
ptmr = ptmr;
for( ; ; ) {
OSQPend(CAN1_Q_RX,0,CAN_Q_ERROR);//根據ICAN協議解析報文實現報文指定功能
}
}
如果需要發送CAN報文,首先要查詢是否有可用的發送緩沖區:若有則可用就直接發送,無須通過消息隊列作為中介,從而提高程序運行效率;若都被鎖定,則調用OSQPost()將報文發送到報文發送函數的消息隊列MESSAGE_TX中,并執行TX_CNT++操作。
② 在繁忙的CAN網絡中,節點可能會由于仲裁丟失而無法及時將數據傳輸,因此必須要對待發送的數據進行存儲,等待節點獲得總線使用權時再發送出去。LPC2368的CAN控制器有一個三態發送緩沖區,最多能夠存儲3個報文。若3個緩沖區都處于鎖定狀態(報文正在等待發送或正處于發送過程),而又有一個報文需要發送,則需要額外的緩沖區先將它存儲起來,以待節點獲得總線使用權時再發送。
定義一個指針數組,把建立的消息數據緩沖區的首地址存入這個數組中,然后再調用OSQCreate()函數來創建一個用于存儲發送報文的消息隊列MESSAGE_TX,最后通過OSTaskCreate()函數建立一個負責發送報文的任務。該任務由一個請求消息隊列函數OSQPend()和一個請求信號量函數OSSemPend()組成。報文發送函數如下:
void CAN_MESSAGE_SEND(void*ptmr ) {
ptmr = ptmr;
for( ; ; ) {
S = OSQPend(MESSAGE_TX , 0 , Q_ERROR);
OSSemPend(CAN_TX_OVER , 0, SEM_ERROR);
OS_ENTER_CRITICAL( );//進入臨界代碼區
SEND_TX_BUFFER( S );
TX_CNT--;
OS_EXIT_CRITICAL( );
}
}
其中,變量TX_CNT記錄MESSAGE_TX中的報文數目。任務向MESSAGE_TX發送一個報文,TX_CNT就加1;報文發送函數成功發送一個報文,TX_CNT就減1。這樣,中斷服務程序就可以根據TX_CNT來判斷是否有向CAN_TX_OVER發送信號量的必要,減少了不必要的冗余操作。
除非在CAN節點任務中有比將處理好的CAN報文發送出去更重要的任務要做,一般來講,報文發送任務在節點任務中應該具有最高的優先級,以保證CAN系統的實時性。
③ LPC2368的最高運行速率可達72 MHz,而CAN最高傳輸速率為1 Mb/s。一般情況下,即使連續接收到2個報文,CPU也完全有能力在接收完第、2個報文前將第1個報文處理完畢,所以只需要建立一個報文處理任務。
還有些要完成較復雜任務的節點,譬如車載網絡中的中央控制部件(BSI)。在全CAN車載網絡中,它同時連接內部網、車身網和舒適網3個網絡。作為汽車車載網絡系統中樞,BSI任務繁重,對CAN報文的處理經常會被各種中斷和內部任務打斷,所以不能保證及時處理上一次接收的CAN報文。另外,由于消息隊列是采取先進先出(FIFO)或者后進先出(LIFO)的方式來組織報文的,當消息隊列中積攢多個還沒處理的報文時,無法先取出優先級最高的報文進行處理。為了能夠優先處理重要設備發送過來的報文,必須針對系統中每個與本節點有進行CAN通信關系的節點建立一個獨立的報文處理任務。這個任務包含一個獨立的消息隊列,并且發送報文的節點優先級越高,該任務設置的優先級也應該越高。為此CAN1_RI_HANDLE()函數也應該做出相應的修改。修改之后的程序代碼如下所示:
void CAN1_RI_HANDLE() {
RI_DATA.FRAME = CAN1RFS;
RI_DATA.ID = CAN1RID;
RI_DATA.DataA = CAN1RDA;
RI_DATA.DataB = CAN1RDB;//解析報文標識符RI_DATA.ID中的SrcMACID段,根據解析結果使用OSQPost( )將RI_DATA發送到對應節點任務的消息隊列中
CAN1_COMMAND_RRB();//釋放接收緩沖區
}
再結合CAN鏈路層的仲裁機制,就可以保證優先級別高的節點優先發送報文,并被接收節點優先處理。至此,CAN驅動程序的整個脈絡已經非常清晰,其總體流程略——編者注。
結語
本文基于μC/OSII操作系統、針對實時性要求較高的CAN系統編寫的CAN驅動程序簡潔、高效,在不同的應用環境下只需添加相應的用戶代碼,就可以組成完整的CAN驅動程序。但在提高高優先級節點實時性的同時,在一定程度上也降低了低優先級節點的實時性,所以在工程應用中應根據實際需要兼顧高低優先級節點的實時性能。
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