嵌入式uClinux下的CAN總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)

1、uClinux操作系統(tǒng)概述

　　uClinux是Linux2.0的一個(gè)分支，它被設(shè)計(jì)用于沒有MMU的微控制器領(lǐng)域，即被廣泛應(yīng)用于嵌入式Linux領(lǐng)域。uClinux的最大特征就是沒有MMU（內(nèi)存管理單元模塊）。它很適合那些沒有MMU的處理器，如ARM7TDMI，m68ez328等。

　　uClinux具有完全的TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)對(duì)其他許多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都提供支持。這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在uClinux上得到了很好的實(shí)現(xiàn)。uClinux可以稱作是一個(gè)針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

2、Linux驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)概述

　　Linux系統(tǒng)內(nèi)核通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外圍設(shè)備交互，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是Linux內(nèi)核的一部分，它是一組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)通過定義的接口控制一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。

　　和UNIX一樣，Linux中所有的設(shè)備均作為文件來對(duì)待，這些文件一般稱為特殊文件，這樣做的一個(gè)好處是使用戶或應(yīng)用程序可按操縱普通文件的方式進(jìn)行訪問控制硬件設(shè)備。

　　Linux內(nèi)核有三種類型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。Linux的設(shè)備由一個(gè)主設(shè)備號(hào)（major）和一個(gè)次設(shè)備號(hào)（minor）標(biāo)識(shí)。主設(shè)備號(hào)唯一標(biāo)識(shí)了設(shè)備類型，它是塊設(shè)備表或字符設(shè)備表中設(shè)備表的索引。次設(shè)備號(hào)僅由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序解釋，用于識(shí)別同類設(shè)備中，I/O請(qǐng)求所涉及到的那個(gè)設(shè)備。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為3個(gè)主要組成部分：

　?。╨）自動(dòng)配置和初始化子程序，負(fù)責(zé)檢測(cè)所要驅(qū)動(dòng)的硬件設(shè)備是否能正常工作。

　?。?）服務(wù)于I/O請(qǐng)求的子程序，又稱為驅(qū)動(dòng)程序的上半部分。

　?。?）中斷服務(wù)子程序，又稱為驅(qū)動(dòng)程序的下半部分。

3、uClinux下CAN設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序編寫

　　根據(jù)上文對(duì)LINUX下設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的描述，以及參考相關(guān)的實(shí)例分析，下面對(duì)CAN總線設(shè)備SJA1000的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行編寫。

　　CAN設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?qū)嶋H上是linux內(nèi)核直接對(duì)sja1000器件的初始化與讀寫操作。經(jīng)分析，sja1000 CAN驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)成包括如下幾個(gè)部分：

　　1）定義sja1000芯片內(nèi)所有寄存器的訪問地址，用于完成對(duì)其內(nèi)部寄存器以及緩沖區(qū)的讀寫訪問。例如：

　　#define IO_PMOD (*(volatile unsigned *)0x3ff5000)

　　#define IO_PDATA (*(volatile unsigned *)0x3ff5008)

　　#define IO_PCON (*(volatile unsigned *)0x3ff5004)

　　#define SJA_MOD (0x2700000) #define SJA_CMR (0x2700004)

　　…………………

　　#define SJA_CANRXB7 (0x270006c) #define SJA_CANRXB8 (0x2700070)

　　因?yàn)樵谖覀兊南到y(tǒng)中，對(duì)sja1000的讀寫是采用的部分模擬時(shí)序的方式，所以用到了S3C4510的IO端口。下面對(duì)sja1000地址的定義進(jìn)行分析。因?yàn)閡Clinux運(yùn)行的時(shí)候，采用的是32位方式，即兩個(gè)相鄰地址間相隔4個(gè)字節(jié)，而在sja1000內(nèi)部的地址間的間隔只有1個(gè)字節(jié)。雖然可以對(duì)S3C4510的內(nèi)部寄存器定義為在訪問sja1000的時(shí)候，將位寬度定義為8位，但這樣會(huì)與linux系統(tǒng)運(yùn)行不匹配，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)讀寫不正常。所以將sja1000的地址定義為32位寬度。于是各個(gè)寄存器地址為（基址＋sja1000內(nèi)部地址×4）。這里將sja1000的基址定義為0x2700000。

2）編寫對(duì)SJA1000內(nèi)部寄存器訪問的讀寫函數(shù)

　　因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/S3C4510B">S3C4510B處理器的地址和數(shù)據(jù)總線是分開的，而SJA1000的地址與數(shù)據(jù)總線是8位分時(shí)復(fù)用的。所以我們只有采用先向sja1000的8位地址數(shù)據(jù)總線上送出地址，然后再送數(shù)據(jù)或者讀數(shù)據(jù)的方式。片選信號(hào)/CS，讀信號(hào)/RD，寫信號(hào)/WR仍由S3C4510B自己產(chǎn)生。需要模擬的是鎖存信號(hào)ALE、地址數(shù)據(jù)總線AD0-AD7。參照sja1000時(shí)序圖，具體的操作步驟見下面程序和注釋。

寫子程序如下：

　　void sja_write(unsigned int data, unsigned int addr)

　　{ unsigned char tmp;

　　tmp=(addr)>>2;//將32位地址右移2位，tmp的低8位即為sja1000實(shí)際地址。

　　outl(tmp,addr);//將地址信息作為數(shù)據(jù)送往SJA1000數(shù)據(jù)總線

　　IO_PDATA=0x32;//ALE=0，讓SJA1000將該地址鎖存

　　outl(data,addr);//將數(shù)據(jù)信息送往SJA1000數(shù)據(jù)總線

　　O_PDATA=0x33; } //將ALE置高電平，74HC245的/OE置高位

讀子程序如下：

　　unsigned char sja_read(unsigned int addr)

　　{ unsigned char data;

　　volatile unsigned int data1;

　　unsigned char tmp;

　　tmp=(addr)>>2; //將32位地址右移2位，tmp的低8位即為sja1000實(shí)際地址S3C2410

　　outl(tmp,addr); //將地址信息作為數(shù)據(jù)送往SJA1000數(shù)據(jù)總線

　　IO_PDATA=0x32; //p0-ALE=0，鎖存地址信息

　　IO_PDATA=0x12; //p5-245dir=0，將74HC245的方向置為CPU輸入方向

　　data1=inl(addr); //讀出所需的數(shù)據(jù)

　　IO_PDATA=0x33; //ALE置高，74HC245置為不工作狀態(tài)

　　data=data1; return(data); }//返回?cái)?shù)據(jù)

　　后面對(duì)sja1000的初始化、CAN發(fā)送與CAN接收函數(shù)中需要對(duì)寄存器操作均調(diào)用sja_write()和sja_read()函數(shù)進(jìn)行。