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)軟件本身功能相對單一,一般不需要操作系統(tǒng)支持。但本文討論的是一個通用網(wǎng)關(guān),針對不同場合系統(tǒng)功能需要適當?shù)牟眉艉蛿U充,有操作系統(tǒng)的支持更便于系統(tǒng)功能的裁剪和擴充,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)時間大大縮短,而且可靠性也大大提高。
4.1 實時操作系統(tǒng)Salvo
系統(tǒng)軟件開發(fā)采用實時操作系統(tǒng)RTOS會占用部分系統(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)。實時操作系統(tǒng)Salvo 占用系統(tǒng)硬件資源少,且功能強大,適合硬件資源相對貧乏的單片機,尤其是存儲器資源貧乏的PIC 系列單片機。Salvo 占用程序存儲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 程序存儲器。占用數(shù)據(jù)存儲器容量取決于用戶定義的變量、任務和事件的數(shù)量,以PIC16 系列單片機為例,每個全局變量占10b,任務占5b,事件占3b,一般典型系統(tǒng)占用50~100b 數(shù)據(jù)存儲器。
Salvo 是一個基于優(yōu)先級任務切換,支持事件驅(qū)動的多任務實時操作系統(tǒng)。Salvo 共支持16 個任務優(yōu)先級,且多個任務可以共用一個優(yōu)先級,任務按優(yōu)先級高低切換,對于多個同一優(yōu)先級的任務,以時間片循環(huán)方式切換。Salvo 支持任務和事件的數(shù)量不限,取決于RAM 的大小。
4.2 任務分割及功能確定
基于RTOS 的軟件開發(fā)主要工作是任務分割、任務功能確定和任務代碼編寫。任務分割的基本原則是任務內(nèi)的內(nèi)聚度強而任務間的偶合性弱。為減少Salvo在任務切換時占用過多的系統(tǒng)資源,任務分割盡量減少任務數(shù),系統(tǒng)分割成5個任務(參見圖4):
CAN_TXD任務:由ENCANTXD信號觸發(fā),將經(jīng)PDU_Conversion任務轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送到CAN模塊的發(fā)送緩沖寄存器,并啟動CAN發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)。
CAN_RXD任務:由ISR_CANRXD中斷服務程序發(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信號觸發(fā)PDU_Conversion任務。
LIN_RXD任務:由ISR_LINRXD中斷服務程序發(fā)送ENLINRXD事件觸發(fā),接收USART模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)。根據(jù)LIN協(xié)議分析標識場確定報文的內(nèi)容和長度,分析校驗和場確定報文的正確性,發(fā)送LINTOCAN信號觸發(fā)PDU_Conversion任務。
LIN¬_TXD任務:由ENLINTXD信號觸發(fā),將經(jīng)PDU_Conversion任務轉(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:由LINTOCAN或CANTOLIN信號觸發(fā),將服務數(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ENCANTXD信號或ENNLINTXD信號觸發(fā)CAN_TXD任務或LIN_TXD任務向CAN總線或LIN總線發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.3 任務間通信及任務優(yōu)先級
現(xiàn)場總線一般對實時性要求較高,為提高系統(tǒng)的實時性,減少數(shù)據(jù)在網(wǎng)關(guān)的延時,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,同時根據(jù)接收屏蔽器信息,比較接收過濾器與接收信息標示區(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模塊有兩個接收緩沖器),并通過中斷標志寄存器PIR3的RXB0IF或RXB1IF(CAN模塊接收緩沖器中斷標志位)申請中斷,CPU進入ISR_CANRXD中斷服務程序,在ISR_CANRXD中發(fā)送ENCANRXD事件觸發(fā)CAN_RXD任務啟動。CAN_RXD任務讀取接收緩沖器中SDU數(shù)據(jù),存入一個CANSDU全局數(shù)組,并發(fā)送CANTOLIN信號觸發(fā)PDU_Conversion任務啟動。PDU_Conversion任務接收全局數(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全局數(shù)組,并發(fā)送ENLINTXD信號觸發(fā)LIN_TXD任務啟動。LIN_TXD任務接收全局數(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總線的各任務同步及通信過程,CAN/LIN網(wǎng)關(guān)從LIN總線接收數(shù)據(jù)發(fā)送到CAN總線的各任務同步及通信過程基本與其相似。
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