基于WinCE環(huán)境的CAN適配卡驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

WinCE是一種為多種嵌入式系統(tǒng)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的緊湊、高效、可升級(jí)的操作系統(tǒng)，WinCE 采用標(biāo)準(zhǔn)模式，其最主要的特征：為有限的硬件資源提供了多線程、多任務(wù)和完全優(yōu)先級(jí)的計(jì)算環(huán)境。

WinCE操作系統(tǒng)支持兩種類型的驅(qū)動(dòng)程序：^[1]本地驅(qū)動(dòng)程序(Build-In)，是把設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為獨(dú)立任務(wù)實(shí)現(xiàn)，直接在頂層任務(wù)中實(shí)現(xiàn)硬件操作，完成特有專用的驅(qū)動(dòng)程序；流接口驅(qū)動(dòng)程序，WinCE的I/O系統(tǒng)將設(shè)備程序作為內(nèi)核過(guò)程實(shí)現(xiàn)，這種方式便于實(shí)現(xiàn)I/O子系統(tǒng)的層次模型，便于文件系統(tǒng)一起把設(shè)備作為特殊文件處理，提供統(tǒng)一的管理、統(tǒng)一的界面和統(tǒng)一的使用方法，并把設(shè)備、文件及網(wǎng)絡(luò)通信組織成為一致的更高層次的抽象，為用戶提供統(tǒng)一的系統(tǒng)服務(wù)和用戶接口。驅(qū)動(dòng)程序封裝了將這些命令轉(zhuǎn)換為它所控制的設(shè)備上的適當(dāng)操作所需的全部信息。流接口驅(qū)動(dòng)程序有在啟動(dòng)時(shí)加載和動(dòng)態(tài)加載兩種方式。本文實(shí)現(xiàn)的在WinCE環(huán)境下流結(jié)構(gòu)的PC/104-CAN驅(qū)動(dòng)程序是在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)加載的。

2. CAN總線技術(shù)簡(jiǎn)介

CAN總線是德國(guó)Bosch公司開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，CAN總線屬于總線式串行通訊網(wǎng)絡(luò)，具有總線為多主方式工作且無(wú)需站地址節(jié)點(diǎn)信息、CAN網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)信息分成不同的優(yōu)先級(jí)、總線沖突仲裁時(shí)間低和總線的通信介質(zhì)選擇靈活等優(yōu)點(diǎn)^[2]。

CAN適配卡的核心工作單元是它的控制器，控制器SJA1000的組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 SJA1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)方框圖

其中，接口管理邏輯（IML）：^[3]它接收來(lái)自微控制器的命令，控制CAN寄存器的尋址，并向微控制器提供中斷和狀態(tài)信息；發(fā)送緩存器：存貯發(fā)送到CAN網(wǎng)絡(luò)上的完整信息；位流處理器（BSP）：是一個(gè)控制發(fā)送緩存器和接收緩存器與CAN總線之間控制數(shù)據(jù)流的程序裝置，同時(shí)具有執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)、仲裁、總線填充和錯(cuò)誤處理的能力；位定時(shí)邏輯（BTL）單元：主要監(jiān)視串口的CAN總線，并處理與總線有關(guān)的位時(shí)序，使SJA1000同步于CAN總線上的位流；錯(cuò)誤管理邏輯（EML）：主要完成接收BSP的出錯(cuò)報(bào)告，并按照CAN協(xié)議完成錯(cuò)誤界定， 從而使BSP和IML進(jìn)行錯(cuò)誤統(tǒng)計(jì)。

CAN適配卡的硬件網(wǎng)絡(luò)工作環(huán)境示意圖如圖2所示。

圖2 CAN適配卡應(yīng)用系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

圖2 中，通用微機(jī)的操作系統(tǒng)是WinCE，上位通用微機(jī)通過(guò)PC/104總線與CAN接口適配卡相連，CAN接口適配卡與具有CAN接口的串行芯片通過(guò)CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所采用的協(xié)議是CAN協(xié)議。在CAN協(xié)議中，報(bào)文的表示、傳送和控制主要由4種類型的幀來(lái)完成^[4]：數(shù)據(jù)幀，攜帶數(shù)據(jù)信息，由發(fā)送器發(fā)送到接收器；遠(yuǎn)程幀，主要用于請(qǐng)求發(fā)送具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀，是通過(guò)總線發(fā)送的；出錯(cuò)幀標(biāo)識(shí)總線錯(cuò)誤，由檢測(cè)出總線錯(cuò)誤的任何總線單元產(chǎn)生；超載幀主要為當(dāng)前的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀提供附加延遲。