基于PCI總線CAN卡設計與實現

由于PCI9052可以啟動局部總線的讀寫，CAN卡不再需要微控制器，采用CAN通信控制器即可，本CAN卡采用SJA1000。SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN模式，具有FIFO、支持熱插拔等功能，不但可以實現CAN總線接口功能，而且芯片可以根據晶振的頻率，輸出可編程的CLKOUT信號，該信號正好可作為PCI9052的局部總線的總線頻率，節省了器件，方便了設計。CAN總線的總線頻率可為12MHz、16MHz或24MHz，PCI9052自動實現局部總線與PCI總線的訪問同步。CAN總線收發器采用82C250。該芯片是CAN總線控制器和物理總線的接口，可以提供對CAN總線的差動發送和接受能力，具有抗瞬間干擾、保護總線的能力，可以通過調整CAN總線上通訊脈沖的邊沿斜率來降低射頻干擾。
由于PCI設備在計算機中的硬件資源是系統動態分配的，因此在設計出基本的硬件框架后，要進行PCI配置設計。CAN卡的硬件資源為映射SJA1000內部寄存器的內存映射空間和一個中斷源。PCI9052提供5個局部地址空間，可以選用其中的一個作為SJA1000的地址空間，分配32個8位地址。同時設置相應的初始化，PCI配置寄存器中的寄存器PCIBAR2設置為0XFFFFFFE0，向系統請求分配內存的數量為32，類型為不可預讀，其它寄存器的值可設置為0。設置局部地址空間的范圍為0X00000000~0X00000020。PCI9052提供2個局部中斷源，利用LINTi1即可，注意的是：LINTi1信號線沒有驅動能力，SJA1000的INT引腳也沒有驅動能力，因此該信號線必須加上拉電阻，否則該信號線的電平不確定，工作肯定不正常。SJA1000提供電平觸發中斷信號，因此PCI9052的中斷觸發模式設置為電平觸發。利用PCI9052的局部設備片選CS0#作為SJA1000的片選信號。CS0#片選信號的起始地址和地址范圍由CS0 Base Address寄存器設置，值為0X00000002。另外，PCI9052的LRDYi#信號為局部總線數據準備信號，SJA1000的寄存器地址映射成地址，數據傳輸不存在延遲等待，因此LRDYi#引腳可接地，表示SJA1000的寄存器總是立即可讀寫。PCI9052寄存器的初始值由串行EEPROM提供，在PCI9052加電后讀取。EEPROM必須采用支持連讀功能的芯片，本設計采用Microchip的92LC46B。用PLX公司提供的開發工具PlxMon可對90LC46B進行讀寫。
PCI9052的硬件調試可采用PlxMon。利用它可以對PCI設備的配置資源進行檢驗。利用PLX提供的SDK，可以對PCI9052的局部寄存器、局部總線及EEPROM進行讀寫，這樣可以調試硬件。借助開發工具，不必開發PCI設備的調試軟件，可節省很多時間。同時，SDK也為驅動程序的開發提供了程序框架，加快了開發進度。
CAN卡的電路框圖如圖1所示。 2 軟件設計
軟件設計包括驅動程序的設計和COM組件程序設計。
由于PCI設備的中斷、I/O端口、映射內存等資源都是動態分配的，必須編寫驅動程序管理硬件，才能供用戶編程使用。為了通用性和兼容性，CAN卡驅動程序的開發采用支持Windows XP、Windows2000和Windows98的WDM驅動程序。開發工具采用Visual C++6.0和Win2000 DDK。由于CAN卡上沒有微控制器，因此對CAN總線端口的所有操作都是由驅動程序來完成的。這不僅可以由計算機來實現復雜的功能，例如，錯誤檢測、斷點續傳等，同時節省了硬件，而且有利于CAN卡的升級--只要更換驅動程序即可。驅動程序的功能主要是配置SJA1000的CAN接口、收發CAN總線上的數據、對CAN總線進行實時監測、接收用戶程序的收發命令。收發數據和ＣＡＮ總線錯誤均采用中斷處理，驅動程序可以快速響應，通過事件(Event)內核對象直接通知給用戶程序。由于WDM驅動程序運行在系統的內核態，編寫非常復雜，限于篇幅，僅給出軟件的框圖(見圖2)。為了方便用戶的使用，還應編寫相應的API函數或ActiveX控件等其它應用層的程序提供給用戶。由于ActiveX控件基于先進的COM技術，具有良好的封裝性、使用靈活性等特點，可使用戶編程簡單、方便，因此在CAN卡的設計中編寫了ActiveX控件。ActiveX控件負責與驅動程序的通信，通過控件的事件把CAN卡接收的數據通知給用戶程序，利用控件的屬性設置CAN通信控制器，按照設置的方法發送用戶程序的數據。
根據以上的設計，開發了名為Can1000的CAN卡。經使用證明，該卡設計簡單明了、性能較高、成本低廉、驅動程序和ActiveX控件使用方便，達到了設計和用戶的要求。

參考文獻
1 PCI 9052 Data Book. PLX公司,2001
2 Winows2000 DDK Documents． 微軟公司,2000
3 Chris Cant著,孫義等譯．Windows WDM設備驅動程序開發指南．北京：機械工業出版社，
2000
4 陽憲惠． 現場總線技術及其應用．北京：清華大學出版社1999