基于嵌入式Linux的CAN总线驱动设计与实现

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1、万方数据第34卷第8期2008年8月电子工蠢师ELECTRONICEN(．INEERV01．34No．8Aug．2008基于嵌入式Linux的CAN总线驱动设计与实现周宇，徐寅林，李杰(南京师范大学物理科学与技术学院，江苏省南京市210097)摘要：CAN(控制器局域网)总线技术在嵌入式系统开发中有着广泛应用，虽然CAN总线通信控制芯片众多，但是要在嵌入式操作系统下扩展CAN总线设备需要设计相应的驱动程序。文中针对CAN总线的技术特点，并结合嵌入式Linux操作系统的优点和嵌入式处理器$3C2410丰富的片内资源，实现了在$3C2410上CAN总线

2、设备的硬件扩展设计，介绍了嵌入式Linux系统上的CAN设备驱动程序的开发流程以及设计方法和技巧，并描述了CAN设备驱动程序的具体实现。关键词：嵌入式Linux；CAN总线；驱动程序中图分类号：TF3360引言CAN(控制器局域网)是由德国BOSCH公司开发，并最终成为国际标准(ISO11898)，是国际上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线由于其成本低、可靠性高、抗干扰能力强、连接方便和通信速率高等优点，在嵌人式系统开发中有着广泛应用。同时，随着ARM芯片以及嵌入式Linux操作系统的成熟与完善，使CAN通信的开发更便利，应用更广泛。目前市场上的

3、CAN总线控制芯片众多，但基本上都不带Linux驱动程序，要实现CAN通信，必须自己在嵌入式处理器上开发CAN驱动程序。本文在嵌入式处理$3C2410(Linux2．6．8．1内核)上实现了基于CAN总线的开发；并介绍了CAN驱动程序的方法与过程。1系统硬件结构及原理1．1系统结构硬件系统组成为：三星公司的$3C2410处理器，总线控制器采用Microchip公司的MCP2510，总线收发器件采用PCA82C250。三星公司的32位RISC处理器$3C2410具有低价位、低功耗、高性能等优点。采用了ARM920T内核，具有5级整数流水线，工作频率可

4、达到266MHz，运行速度可达到1．1MIPS／MHz。$3C2410提供了丰富的内部资源，包括1个LCD控制器(支持STN和TFT带有触摸屏的液晶显示屏)、SDRAM控制器、3通道的UART、4通道的DMA，并带有2个SPI模块接口。MCP2510是一款独立的CAN协议控制器，完全支持CAN总线V2．0A／B技术规范。其特性如下：完收稿日期：2008-01-21；修回日期：2008-02-24。·50·全支持CAN总线V2．0A和V2．0B技术规范，通信速率位1Mbit／s；o～8字节报文长度，支持远程帧；2个支持过滤器的接收缓冲区，3个发送缓冲

5、区；可编程位传输速率可达1Mbit／s；拥有用于自检的回环模式；SPI高速串行总线，速率最大可达5MHz。PCA82C250是CAN协议控制器与物理总线之间的接口，它向总线提供了差动的发送能力，并向CAN控制器提供差动的接受能力。系统中$3C2410处理器作为节点控制器，MCP2510芯片用做CAN控制器。MCP2510通过SPI接口与$3C2410进行数据传输，MCP2510再通过CAN收发器PCA82C250连接到CAN总线上，CAN总线上可挂接多个节点，$3C2410通过MCP2510与CAN总线上的其他节点控制器进行通信。系统原理见图1。图

6、1系统实现原理1．2硬件电路及接口原理$3C2410微处理器包括2路SPI，每路分别有2个8个转移寄存器，用于发送和接受数据。MCP2510连接到$3C2410的SPl0口。其原理如图2所示。万方数据第34卷第8期周宇，等：基于嵌入式Linux的CAN总线驱动设计与实现·计算机与自动化技术·图2硬件电路设计图2中，MCP2510使用3．3V电压供电，可直接与$3C2410通过SPI总线连接。使用$3C2410的外部中断8(EXINT8)作为中断引脚，低电平有效。在中断函数中，具体的中断事件通过SPI接口对MCP2510寄存器访问来确定。为了提高系统

7、的抗干扰性能，在CAN控制器与CAN收发器之间加入光电耦合器，在提高系统稳定性的同时也解决了MCP2510与PCA82C250之间电平兼容问题。将以往常用CANH与CANL之间的120Q电阻改良为2个等值的60Q电阻与一个旁路电容的形式，更有效提高了系统的抗干扰能力。2软件设计与实现2．1Linux设备驱动Linux系统内核通过设备驱动程序与外围设备进行交互，设备驱动程序是Linux内核的一部分，它是一组数据结构和函数，这些数据结构和函数通过定义的接口控制1个或多个设备。Linux驱动程序支持3种类型的设备：字符设备、块设备、网络设备。字符设备是L

8、inux最简单的设备，可以像文件一样访问。MCP2510CAN控制器集成了CAN协议的物理层与数据链路层，CAN控制器属于