CAN/GPRS無線車載網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.2 ARM-Linux 下SPI 驅(qū)動(dòng)程序編寫
使用 S3C2410 自帶的SPI 通道0 與MCP2510 進(jìn)行通信，其SPI 驅(qū)動(dòng)程序流程[3]如下：
(1)寫SPPRE0 寄存器，設(shè)置波特率。
(2)寫SPCON0 寄存器，設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸為0,0SPI 模式。
(3)向SPIDAT0 寄存器寫10 次0xFF，以初始化MCP2510。
(4)設(shè)置GPIO 引腳，用來充當(dāng)片選，設(shè)定低電平以激活MCP2510。
(5)檢查SPSTA0 寄存器的發(fā)送狀態(tài)位REDY 是否為1，若是，則可以向SPTDAT0 寄存器寫數(shù)據(jù)并發(fā)送出去。
(6)SPCON0 寄存器的TAGD 不使能，向SPTDAT0 寄存器寫入0xFF，在確認(rèn)REDY 有效后，可從SPRDAT0 寄存器中讀數(shù)據(jù)；TAGD 使能，確認(rèn)REDY 后，也可從SPRDAT0 寄存器中讀數(shù)據(jù)。
(7)設(shè)置GPIO 引腳，信號(hào)設(shè)為高電平，片選不使能。
4.3 ARM-Linux 下CAN 驅(qū)動(dòng)程序編寫
因?yàn)?CAN 應(yīng)用層協(xié)議是基于CAN2.0B 技術(shù)規(guī)范設(shè)計(jì)的，所以通信報(bào)文采用CAN2.0B擴(kuò)展幀格式。
初始化：(1)發(fā)送0xc0 復(fù)位指令，MCP2510 復(fù)位；(2)進(jìn)入配置模式，設(shè)置CAN 總線波特率，關(guān)中斷；(3) 設(shè)置屏蔽寄存器RXM(0、1)SID(L/H)、RXM(0、1)EID(8/0)和濾波寄存器RXF(0～5)SID(L/H)、RXF(0、1)EID(8/0)并啟動(dòng)；(4)設(shè)置CAN 設(shè)備為普通模式并切換到正常模式；(5)清空接收和發(fā)送緩沖區(qū)。(6)開啟接收或發(fā)送緩沖區(qū)，開啟中斷。發(fā)送報(bào)文：(1)寫標(biāo)識(shí)符寄存器TXB(0～2)SID(L/H)、TXB(0～2)EID(8/0)；(2)向發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)長度寄存器TXB(0～2)DLC 寫入要發(fā)送的報(bào)文長度；(3) 寫數(shù)據(jù)時(shí)，需依次向MCP2510 發(fā)送0x02 寫指令、發(fā)送緩沖器數(shù)據(jù)寄存器TXB(0～2)DM 的8 位地址碼和需要發(fā)送的報(bào)文數(shù)據(jù)；（4）必須進(jìn)行發(fā)送有效性檢測(cè)，即：檢測(cè)發(fā)送緩沖器控制寄存器TXB(0～2)CTRL 的TXREQ 位。為1 時(shí)，說明正在發(fā)送報(bào)文，須等待；當(dāng)此報(bào)文發(fā)送完畢后，該位將被自動(dòng)清零，這時(shí)才可寫入下一個(gè)將要發(fā)送的報(bào)文數(shù)據(jù)。接收?qǐng)?bào)文：(1) 向MCP2510 發(fā)送0xA0 狀態(tài)讀指令，并不斷檢測(cè)中斷標(biāo)志寄存器CANINTF，當(dāng)發(fā)現(xiàn)RX(0、1)IF 位為1，說明接收緩沖器已收到報(bào)文；(2)這時(shí)可從接收緩沖器標(biāo)識(shí)符寄存器中讀出幀的ID，從接收緩沖器數(shù)據(jù)長度寄存器RX(0、1)BDLC 讀出收到的報(bào)文長度；(3)讀數(shù)據(jù)時(shí)，需依次向MCP2510 發(fā)送0x03 讀指令、接收緩沖器數(shù)據(jù)寄存器RXB(0、1)DM 的8 位地址碼后MCP2510 才會(huì)將數(shù)據(jù)通過SO 引腳發(fā)送出來。讀完數(shù)據(jù)，RX(0、1)IF 位需清零。
4.4 ARM-Linux 下串口驅(qū)動(dòng)程序修改及加載
因?yàn)槲覀兪褂玫氖桥c 16c550 寄存器兼容的UART 控制器芯片SC16C550，所以需要加載其在Linux 下的驅(qū)動(dòng)程序serial_8250.c。但SC16C550 芯片是通過外部總線和S3C2410 微處理器連接的，所以在驅(qū)動(dòng)程序的serial8250_isa_init_ports 函數(shù)中需加入對(duì)SC16C550 芯片所在Bank 空間的初始化，包括設(shè)置讀/寫時(shí)序、速度和總線寬度等信息[4]。
4.5 ARM-Linux 下GPRS 聯(lián)網(wǎng)
GPRS 通過PPP(Point-to-Point Protocol，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議)來完成聯(lián)網(wǎng)。PPP 是在直接連接的串行鏈路上創(chuàng)建和運(yùn)行IP 網(wǎng)際協(xié)議或其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一個(gè)方案。在ARM-Linux 下對(duì)PPP的支持需要內(nèi)核和應(yīng)用程序配合管理。對(duì)于Linux2.6 內(nèi)核，在配置內(nèi)核時(shí)需要選擇對(duì)PPP的支持，如：在Network device support 菜單下，選擇支持PPP 協(xié)議、PPP 異步/同步串口通信和PPP 壓縮。此外，還需要移植Linux 下PPP 的應(yīng)用程序工具包，即把交叉編譯后得到的pppd、chat 程序加入根文件系統(tǒng)。在根文件系統(tǒng)的/etc/ppp 目錄下，還需編寫3 個(gè)腳本文件：options(pppd 配置腳本)、gprs-connect(pppd 連接腳本)、gprs-disconnect(pppd 斷開腳本)。在options 腳本中需指定串口控制臺(tái)設(shè)備/dev/ttse/0、連接波特率115200、連接和斷開腳本的存放路徑； 在gprs-connect 腳本中運(yùn)行chat 程序， 并指定APN 接入點(diǎn)， 如：'AT+CGDCONT=1,IP,CMNET,,0,0'和ISP 呼叫號(hào)碼：'ATD*99***1#'等。這樣系統(tǒng)啟動(dòng)
后，直接使用pppd 命令即可實(shí)現(xiàn)GPRS 無線接入互聯(lián)網(wǎng)。
4.6 CAN 應(yīng)用層協(xié)議與UDP 或TCP 協(xié)議轉(zhuǎn)換
因?yàn)?GPRS 網(wǎng)絡(luò)是建立在TCP/IP 協(xié)議基礎(chǔ)上的，所以通過GPRS 網(wǎng)絡(luò)與Internet 遠(yuǎn)程服務(wù)器通信可以使用UDP 或TCP 協(xié)議。由于S3C2410 上不僅移植了Arm-Linux 操作系統(tǒng)，其本身已支持TCP/IP 協(xié)議，而且我們也把CAN 的應(yīng)用層協(xié)議加載了上去。所以在網(wǎng)關(guān)上無線發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需將汽車CAN 網(wǎng)上的CAN 數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)域中的數(shù)據(jù)加上UDP 或TCP包頭即可發(fā)送出去；當(dāng)在網(wǎng)關(guān)上無線接收數(shù)據(jù)時(shí)，只需去掉UDP 或TCP 數(shù)據(jù)包的包頭，得
到的數(shù)據(jù)可以遵照CAN 應(yīng)用層協(xié)議的報(bào)文格式向CAN 網(wǎng)上發(fā)送。協(xié)議轉(zhuǎn)換如圖4 所示。

4.7 心跳程序的實(shí)現(xiàn)
因?yàn)?CAN/GPRS 無線網(wǎng)關(guān)與Internet 遠(yuǎn)程服務(wù)器通信時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)連接的異常情況，所以需要使用心跳程序來檢測(cè)異常情況的發(fā)生，并通過心跳程序重新?lián)芴?hào)來保證無線通信鏈路的正常連接[5]。我們可以定時(shí)Ping 遠(yuǎn)程服務(wù)器，若能Ping 通，則表示無線通信鏈路工作正常；若多次無法Ping 通，則必須斷開連接，重新?lián)芴?hào)。
5 結(jié)論
本文詳細(xì)介紹了 CAN/GPRS 無線車載網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)，所實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)關(guān)在實(shí)驗(yàn)通信網(wǎng)絡(luò)中能較好地完成汽車內(nèi)部CAN 網(wǎng)數(shù)據(jù)信息與外界的交互任務(wù)，并能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，基本上達(dá)到了工作要求。
本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：在CAN/GPRS 無線車載網(wǎng)關(guān)上能成功地運(yùn)行ARM-Linux 嵌入式操作系統(tǒng)、心跳程序和底層硬件驅(qū)動(dòng)程序，完成了CAN 應(yīng)用層協(xié)議與TCP 或UDP 協(xié)議的轉(zhuǎn)換，使得汽車內(nèi)部CAN 網(wǎng)能與外界進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信。