一種基于Salvo的通用CAN/LIN網(wǎng)關(guān)

4 網(wǎng)關(guān)軟件
CAN總線與LIN總線比較相似，協(xié)議數(shù)據(jù)單元比較接近，網(wǎng)關(guān)軟件數(shù)據(jù)處理量不大；而且，網(wǎng)關(guān)軟件本身功能相對(duì)單一，一般不需要操作系統(tǒng)支持。但本文討論的是一個(gè)通用網(wǎng)關(guān)，針對(duì)不同場(chǎng)合系統(tǒng)功能需要適當(dāng)?shù)牟眉艉蛿U(kuò)充，有操作系統(tǒng)的支持更便于系統(tǒng)功能的裁剪和擴(kuò)充，提高系統(tǒng)的可移植性，增加系統(tǒng)通用性。另外，有操作系統(tǒng)的支持系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間大大縮短，而且可靠性也大大提高。
4.1 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Salvo
系統(tǒng)軟件開發(fā)采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOS會(huì)占用部分系統(tǒng)硬件資源，目前大多數(shù)RTOS 適用于ARM 或X86 等可配備豐富硬件資源的微處理器系統(tǒng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Salvo 占用系統(tǒng)硬件資源少，且功能強(qiáng)大，適合硬件資源相對(duì)貧乏的單片機(jī)，尤其是存儲(chǔ)器資源貧乏的PIC 系列單片機(jī)。Salvo 占用程序存儲(chǔ)器容量取決于用戶調(diào)用的系統(tǒng)函數(shù)，一般典型系統(tǒng)占用1～2K 程序存儲(chǔ)器。占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量取決于用戶定義的變量、任務(wù)和事件的數(shù)量，以PIC16 系列單片機(jī)為例，每個(gè)全局變量占10b，任務(wù)占5b，事件占3b，一般典型系統(tǒng)占用50～100b 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。
Salvo 是一個(gè)基于優(yōu)先級(jí)任務(wù)切換，支持事件驅(qū)動(dòng)的多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。Salvo 共支持16 個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)，且多個(gè)任務(wù)可以共用一個(gè)優(yōu)先級(jí)，任務(wù)按優(yōu)先級(jí)高低切換，對(duì)于多個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，以時(shí)間片循環(huán)方式切換。Salvo 支持任務(wù)和事件的數(shù)量不限，取決于RAM 的大小。
4.2 任務(wù)分割及功能確定
基于RTOS 的軟件開發(fā)主要工作是任務(wù)分割、任務(wù)功能確定和任務(wù)代碼編寫。任務(wù)分割的基本原則是任務(wù)內(nèi)的內(nèi)聚度強(qiáng)而任務(wù)間的偶合性弱。為減少Salvo在任務(wù)切換時(shí)占用過(guò)多的系統(tǒng)資源，任務(wù)分割盡量減少任務(wù)數(shù)，系統(tǒng)分割成5個(gè)任務(wù)（參見(jiàn)圖4）：

CAN_TXD任務(wù)：由ENCANTXD信號(hào)觸發(fā)，將經(jīng)PDU_Conversion任務(wù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到CAN模塊的發(fā)送緩沖寄存器，并啟動(dòng)CAN發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)。
CAN_RXD任務(wù)：由ISR_CANRXD中斷服務(wù)程序發(fā)送ENCANRXD事件觸發(fā)，接收CAN模塊接收緩沖器的數(shù)據(jù)，發(fā)送CANTOLIN信號(hào)觸發(fā)PDU_Conversion任務(wù)。
LIN_RXD任務(wù)：由ISR_LINRXD中斷服務(wù)程序發(fā)送ENLINRXD事件觸發(fā)，接收USART模塊發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)。根據(jù)LIN協(xié)議分析標(biāo)識(shí)場(chǎng)確定報(bào)文的內(nèi)容和長(zhǎng)度，分析校驗(yàn)和場(chǎng)確定報(bào)文的正確性，發(fā)送LINTOCAN信號(hào)觸發(fā)PDU_Conversion任務(wù)。
LIN¬_TXD任務(wù)：由ENLINTXD信號(hào)觸發(fā)，將經(jīng)PDU_Conversion任務(wù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到USART模塊，并控制USART模塊安LIN協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。
PDU_Conversion任務(wù)：由LINTOCAN或CANTOLIN信號(hào)觸發(fā)，將服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU轉(zhuǎn)換成CAN協(xié)議數(shù)據(jù)單元或LIN協(xié)議數(shù)據(jù)單元，并通過(guò)ENCANTXD信號(hào)或ENNLINTXD信號(hào)觸發(fā)CAN_TXD任務(wù)或LIN_TXD任務(wù)向CAN總線或LIN總線發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.3 任務(wù)間通信及任務(wù)優(yōu)先級(jí)
現(xiàn)場(chǎng)總線一般對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，為提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)的延時(shí)，系統(tǒng)采用中斷方式接收CAN總線和LIN總線的數(shù)據(jù)。若CAN總線上有節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)的CAN模塊接收器接收數(shù)據(jù)，存于信息集中緩沖器MAB，同時(shí)根據(jù)接收屏蔽器信息，比較接收過(guò)濾器與接收信息標(biāo)示區(qū)是否相符，若相符將信息集中緩沖器信息裝入接收緩沖器（RXB0或RXB1，PIC18F4680的CAN模塊有兩個(gè)接收緩沖器），并通過(guò)中斷標(biāo)志寄存器PIR3的RXB0IF或RXB1IF（CAN模塊接收緩沖器中斷標(biāo)志位）申請(qǐng)中斷，CPU進(jìn)入ISR_CANRXD中斷服務(wù)程序，在ISR_CANRXD中發(fā)送ENCANRXD事件觸發(fā)CAN_RXD任務(wù)啟動(dòng)。CAN_RXD任務(wù)讀取接收緩沖器中SDU數(shù)據(jù)，存入一個(gè)CANSDU全局?jǐn)?shù)組，并發(fā)送CANTOLIN信號(hào)觸發(fā)PDU_Conversion任務(wù)啟動(dòng)。PDU_Conversion任務(wù)接收全局?jǐn)?shù)組CANSDU數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成LIN總線的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，存于LINPDU全局?jǐn)?shù)組，并發(fā)送ENLINTXD信號(hào)觸發(fā)LIN_TXD任務(wù)啟動(dòng)。LIN_TXD任務(wù)接收全局?jǐn)?shù)組LINPDU數(shù)據(jù)，控制USART模塊按LIN總線協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)。以上是CAN/LIN網(wǎng)關(guān)從CAN總線接收數(shù)據(jù)發(fā)送到LIN總線的各任務(wù)同步及通信過(guò)程，CAN/LIN網(wǎng)關(guān)從LIN總線接收數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線的各任務(wù)同步及通信過(guò)程基本與其相似。