μC／OS-II的CAN驅(qū)動程序設(shè)計

5．1．2 發(fā)送中斷
當(dāng)發(fā)送中斷處理函數(shù)通過TX_CNT判斷出報文發(fā)送函數(shù)的消息隊(duì)列中有待發(fā)送報文時，通過函數(shù)OSSemPost(CAN_TX_OVER)向其發(fā)送信號量，通知其可以發(fā)送報文了。若TX_CNT為0，說明消息隊(duì)列中沒有待發(fā)送的報文，則不發(fā)送信號量。
5．1．3 總線錯誤中斷
CANl BEI HANDLE()通過查詢中斷和捕獲寄存器來判斷是何種錯誤類型，并將它記錄下來以便于系統(tǒng)診斷。
由于CANl_RI_HANDLE()和OSSemPost()都可能就緒等待中的任務(wù)，所以為了保證系統(tǒng)能夠嚴(yán)格按照優(yōu)先級來執(zhí)行任務(wù)。程序采用OSIntEx-it()函數(shù)進(jìn)行中斷級任務(wù)切換，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后運(yùn)行一個具有最高級別的任務(wù)，而不是返回被中斷的任務(wù)。
5．2 應(yīng)用層面臨的問題及解決方法
下面將結(jié)合應(yīng)用層面臨的實(shí)際問題，對報文處理和報文發(fā)送函數(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。
①CAN節(jié)點(diǎn)將CAN中斷設(shè)為FIQ中斷，而其他中斷設(shè)為不同優(yōu)先級的IRQ中斷。由于FIQ中斷能夠打斷IRQ中斷，所以節(jié)點(diǎn)在任何情況下都能盡快地響應(yīng)CAN中斷，提高了系統(tǒng)的實(shí)時性。
編寫的CAN中斷服務(wù)程序應(yīng)該越短越好，在不影響系統(tǒng)性能的情況下盡量將中斷服務(wù)任務(wù)放到中斷服務(wù)程序外執(zhí)行，以便盡早退出FIQ中斷模式，從而使節(jié)點(diǎn)能夠響應(yīng)新的中斷，減少系統(tǒng)中的中斷延時。其中，接收中斷處理是最占用節(jié)點(diǎn)資源的，它不僅需要根據(jù)I-CAN協(xié)議對報文進(jìn)行解析，還需要執(zhí)行報文指定的功能，所以必須放到中斷服務(wù)程序外執(zhí)行。解決的辦法是，通過μC／OS-II中的OSTaskCreate()函數(shù)建立一個報文處理任務(wù)，這個任務(wù)由一個請求消息隊(duì)列函數(shù)OSQPend()和一個報文解析處理函數(shù)組成。報文處理函數(shù)如下：

如果需要發(fā)送CAN報文，首先要查詢是否有可用的發(fā)送緩沖區(qū)：若有則可用就直接發(fā)送，無須通過消息隊(duì)列作為中介，從而提高程序運(yùn)行效率；若都被鎖定，則調(diào)用OSQPost()將報文發(fā)送到報文發(fā)送函數(shù)的消息隊(duì)列MESSAGE_TX中，并執(zhí)行TX_CNT++操作。
②在繁忙的CAN網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)可能會由于仲裁丟失而無法及時將數(shù)據(jù)傳輸，因此必須要對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，等待節(jié)點(diǎn)獲得總線使用權(quán)時再發(fā)送出去。LPC2368的CAN控制器有一個三態(tài)發(fā)送緩沖區(qū)，最多能夠存儲3個報文。若3個緩沖區(qū)都處于鎖定狀態(tài)(報文正在等待發(fā)送或正
處于發(fā)送過程)，而又有一個報文需要發(fā)送，則需要額外的緩沖區(qū)先將它存儲起來，以待節(jié)點(diǎn)獲得總線使用權(quán)時再發(fā)送。
定義一個指針數(shù)組，把建立的消息數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的首地址存入這個數(shù)組中，然后再調(diào)用OSQCreate()函數(shù)來創(chuàng)建一個用于存儲發(fā)送報文的消息隊(duì)列MESSAGE TX，最后通過OSTaskCreate()函數(shù)建立一個負(fù)責(zé)發(fā)送報文的任務(wù)。該任務(wù)由一個請求消息隊(duì)列函數(shù)OSQPend()和一個請求信號量函數(shù)OSSemPend()組成。報文發(fā)送函數(shù)如下：

其中，變量TX_CNT記錄MESSAGE_TX中的報文數(shù)目。任務(wù)向MESSAGE_TX發(fā)送一個報文，TX_CNT就加1；報文發(fā)送函數(shù)成功發(fā)送一個報文，TX _CNT就減1。這樣，中斷服務(wù)程序就可以根據(jù)TX_CNT來判斷是否有向CAN_TX_OVER發(fā)送信號量的必要，減少了不必要的冗余操作。
除非在CAN節(jié)點(diǎn)任務(wù)中有比將處理好的CAN報文發(fā)送出去更重要的任務(wù)要做，一般來講，報文發(fā)送任務(wù)在節(jié)點(diǎn)任務(wù)中應(yīng)該具有最高的優(yōu)先級，以保證CAN系統(tǒng)的實(shí)時性。
③LPC2368的最高運(yùn)行速率可達(dá)72 MHz，而CAN最高傳輸速率為1 Mb／s。一般情況下，即使連續(xù)接收到2個報文，CPU也完全有能力在接收完第、2個報文前將第1個報文處理完畢，所以只需要建立一個報文處理任務(wù)。
還有些要完成較復(fù)雜任務(wù)的節(jié)點(diǎn)，譬如車載網(wǎng)絡(luò)中的中央控制部件(BSI)。在全CAN車載網(wǎng)絡(luò)中，它同時連接內(nèi)部網(wǎng)、車身網(wǎng)和舒適網(wǎng)3個網(wǎng)絡(luò)。作為汽車車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中樞，BSI任務(wù)繁重，對CAN報文的處理經(jīng)常會被各種中斷和內(nèi)部任務(wù)打斷，所以不能保證及時處理上一次接收
的CAN報文。另外，由于消息隊(duì)列是采取先進(jìn)先出(FIF0)或者后進(jìn)先出(LIFO)的方式來組織報文的，當(dāng)消息隊(duì)列中積攢多個還沒處理的報文時，無法先取出優(yōu)先級最高的報文進(jìn)行處理。為了能夠優(yōu)先處理重要設(shè)備發(fā)送過來的報文，必須針對系統(tǒng)中每個與本節(jié)點(diǎn)有進(jìn)行CAN通信關(guān)系的節(jié)點(diǎn)建立一個獨(dú)立的報文處理任務(wù)。這個任務(wù)包含一個獨(dú)立的消息隊(duì)列，并且發(fā)送報文的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級越高，該任務(wù)設(shè)置的優(yōu)先級也應(yīng)該越高。為此CANl_R1_HANDLE()函數(shù)也應(yīng)該做出相應(yīng)的修改。修改之后的程序代碼如下所示：

再結(jié)合CAN鏈路層的仲裁機(jī)制，就可以保證優(yōu)先級別高的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先發(fā)送報文，并被接收節(jié)點(diǎn)優(yōu)先處理。至此，CAN驅(qū)動程序的整個脈絡(luò)已經(jīng)非常清晰，其總體流程略——編者注。

結(jié)語
本文基于μC／OS-II操作系統(tǒng)、針對實(shí)時性要求較高的CAN系統(tǒng)編寫的CAN驅(qū)動程序簡潔、高效，在不同的應(yīng)用環(huán)境下只需添加相應(yīng)的用戶代碼，就可以組成完整的CAN驅(qū)動程序。但在提高高優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)實(shí)時性的同時，在一定程度上也降低了低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)的實(shí)時性，所以在工程應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要兼顧高低優(yōu)先級節(jié)點(diǎn)的實(shí)時性能。