基于LPC2294的CAN總線主節(jié)點設(shè)計
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2．4 CAN接口電路
LPC2294內(nèi)部集成了4路CAN控制器。每個總線上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達1 Mb／s，兼容CAN2．0B。LPC2294沒有集成CAN收發(fā)器，無法將TTL電平轉(zhuǎn)換為CAN總線的差分電平信號。因此主節(jié)點采用了帶有隔離功能的CTM1050T作為CAN收發(fā)器。在CAN總線兩端須連接120Ω的電阻，以匹配總線阻抗，提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性。以下是1路CAN收發(fā)器的電路圖，其余3路連接方式與此一樣。
2．5 以太網(wǎng)電路
主節(jié)點采用RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器。RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網(wǎng)控制器，已集成了RTL8019內(nèi)核和一個16 kB的SDR AM存儲器。它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8 bit或16 bit的傳輸。網(wǎng)絡(luò)接口采用帶網(wǎng)絡(luò)變壓器的HR901170A。RTL8019AS使用的片選線為nCS3，地址范圍為0x8300 0000-0x83FF FFFF，由于只有256 B的寄存器，因此可操作地址范圍為0x8300 0000-0x8300 00FF。RTL8019AS使用20M晶振。
3 軟件設(shè)計
3．1 U-Boot移植
U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開放源碼項目。從FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步發(fā)展演化而來，支持多種嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核與微處理器系列。U-Boot的啟動過程：初始化目標(biāo)板硬件。給嵌入式操作系統(tǒng)提供板上硬件資源信息，加載、引導(dǎo)嵌入式操作系統(tǒng)。主節(jié)點使用U-Boot-2009-01，它不僅支持ARM-720T內(nèi)核，而且間接提供了對LPC2294的板級支持。U-Boot的移植過程：首先通過修改star t．s文件設(shè)定系統(tǒng)主頻：然后針對U-Boot所支持的LPC2292硬件資源配置信息作必要的修改，如外部存儲器控制器(EMC)、以太網(wǎng)控制器等的硬件連接信息；接下來修改串口驅(qū)動代碼使之與系統(tǒng)主頻匹配；最后通過配置菜單配置U-Boot，主要配置所需要的命令和所要支持的硬件。
3．2 μCLinux移植
LPC2294沒有MMU單元，不能運行定制的Linux，只能使用μCLinux。主節(jié)點移植的μCLinux版本號為2．6．25。從該版本開始，μCLinux支持CAN總線驅(qū)動。移植過程如下：
1)打Philips公司針對該芯片提供的官方補丁；
2)修改NANDFLASH部分的驅(qū)動程序；
3)配置μCLinux內(nèi)核；
4)交叉編譯內(nèi)核。
所需源碼及補丁文件如表2所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/161091.htm
移植需要修改的部分驅(qū)動代碼：
1)修改arch／arm／math-lpc22xx／head．s因為μCLinux假設(shè)運行前已由BootLoader完成基本硬件初始化工作，因此不再進行系統(tǒng)時鐘頻率、串口初始化等基本硬件的初始化。在head．s文件中包括初始化存儲器控制器、系統(tǒng)分頻器PLL等部分代碼，需要更改這部分代碼，使之與U-Boot中Lowlevel_init．s文件的描述一致。另外μCLinux運行前必須由BootLoader將其內(nèi)核裝入內(nèi)存偏移量為0x80000000的地方，因此要保證在μCLinux源碼中的對應(yīng)設(shè)置與啟動引導(dǎo)程序的初始化設(shè)置相同。
2)修改NANDFLASH驅(qū)動代碼
μCLinux內(nèi)核從2．6．14開始更改了NANDFLASH的驅(qū)動代碼，使驅(qū)動更加智能化，不再需要寫讀寫函數(shù)，只需要實現(xiàn)讀寫時序函數(shù)。時序函數(shù)只關(guān)心如何來發(fā)送指令到NANDFLASH，例如寫指令周期需要對ALE線使能，那么μCLinux下的讀寫函數(shù)會給這個時序函數(shù)發(fā)送一段指令中包含使能ALE線的指令，然后將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)總線上，CLE的實現(xiàn)與之相類似。
3．3 CAN控制器驅(qū)動設(shè)計
對于微處理器來說，CAN控制器完全是基于事件觸發(fā)的，即CAN控制器會在本身狀態(tài)發(fā)生改變時，會將狀態(tài)變化的結(jié)果告訴微處理器。所以微處理器處理CAN控制器時，可以采用中斷的方式，也可以采用輪詢查看CAN控制器狀態(tài)的方式來對CAN控制器做出相應(yīng)的處理。在μCLinux下CAN驅(qū)動程序設(shè)計包括初始化函數(shù)、讀函數(shù)、寫函數(shù)、中斷服務(wù)函數(shù)等設(shè)計，使用文件指針注冊設(shè)備，用戶程序則通過對設(shè)備文件的操作來收發(fā)CAN總線數(shù)據(jù)。CAN驅(qū)動程序主要功能包括：
1)CAN控制器的初始化CAN控制器的初始化工作包括硬件使能CAN、設(shè)置管腳連接、軟件復(fù)位、設(shè)置CAN報警界限、設(shè)置總線波特率、設(shè)置中斷工作方式、設(shè)置CAN驗收過濾器的工作方式以及啟動等。
2)CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送先將數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)，然后對發(fā)送寄存器賦值以啟動發(fā)送。CAN控制器只負責(zé)發(fā)送，并不保證發(fā)送成功。因此要知道是否發(fā)送成功，須查詢TCS狀態(tài)位，或配合發(fā)送成功中斷來判斷。
3)CAN總線數(shù)據(jù)接收CAN總線數(shù)據(jù)接收通過讀取狀態(tài)寄存器查詢當(dāng)前緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)讀出并放到CAN接收環(huán)形數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，當(dāng)用戶程序需要數(shù)據(jù)時則從該緩存區(qū)中讀出。
4)CAN中斷處理 通過中斷獲知CAN控制器的當(dāng)前狀態(tài)，然后做出相應(yīng)的處理，包括接收中斷處理、發(fā)送中斷處理以及異常中斷處理。中斷處理由中斷服務(wù)函數(shù)實現(xiàn)。
4 結(jié)論
本文提出一種基于LPC2294微控制器，使用μCLinux作為操作系統(tǒng)的CAN主節(jié)點軟硬件設(shè)計方案。主節(jié)點通過擴展SRAM、FLASH提高了系統(tǒng)的性能，采用帶隔離功能的CAN收發(fā)器增強了CAN總線節(jié)點的抗干擾能力，外接以太網(wǎng)控制器實現(xiàn)了計算機遠程監(jiān)控。基于μCLinux的軟件系統(tǒng)既提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、應(yīng)用軟件的開發(fā)效率，又使得眾多的Linux平臺軟件可容易地移植到主節(jié)點，增強系統(tǒng)的功能。通過制作了樣機并進行實驗，驗證了這一方案的有效性。
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