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基于LPC2294的CAN總線主節(jié)點設計

作者: 時間:2012-02-20 來源:網(wǎng)絡 收藏

2.4 接口電路
內(nèi)部集成了4路控制器。每個上的數(shù)據(jù)傳輸速率高達1 Mb/s,兼容2.0B。沒有集成CAN收發(fā)器,無法將TTL電平轉換為CAN的差分電平信號。因此主采用了帶有隔離功能的CTM1050T作為CAN收發(fā)器。在CAN兩端須連接120Ω的電阻,以匹配總線阻抗,提高數(shù)據(jù)通信的抗干擾性及可靠性。以下是1路CAN收發(fā)器的電路圖,其余3路連接方式與此一樣。
2.5 以太網(wǎng)電路
采用RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器。RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網(wǎng)控制器,已集成了RTL8019內(nèi)核和一個16 kB的SDR AM存儲器。它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8 bit或16 bit的傳輸。網(wǎng)絡接口采用帶網(wǎng)絡變壓器的HR901170A。RTL8019AS使用的片選線為nCS3,地址范圍為0x8300 0000-0x83FF FFFF,由于只有256 B的寄存器,因此可操作地址范圍為0x8300 0000-0x8300 00FF。RTL8019AS使用20M晶振。

3 軟件
3.1 U-Boot移植
U-Boot(Universal Boot Loader)是遵循GPL條款的開放源碼項目。從FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步發(fā)展演化而來,支持多種嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核與微處理器系列。U-Boot的啟動過程:初始化目標板硬件。給嵌入式操作系統(tǒng)提供板上硬件資源信息,加載、引導嵌入式操作系統(tǒng)。主使用U-Boot-2009-01,它不僅支持ARM-720T內(nèi)核,而且間接提供了對的板級支持。U-Boot的移植過程:首先通過修改star t.s文件設定系統(tǒng)主頻:然后針對U-Boot所支持的LPC2292硬件資源配置信息作必要的修改,如外部存儲器控制器(EMC)、以太網(wǎng)控制器等的硬件連接信息;接下來修改串口驅(qū)動代碼使之與系統(tǒng)主頻匹配;最后通過配置菜單配置U-Boot,主要配置所需要的命令和所要支持的硬件。
3.2 μCLinux移植
LPC2294沒有MMU單元,不能運行定制的Linux,只能使用μCLinux。主節(jié)點移植的μCLinux版本號為2.6.25。從該版本開始,μCLinux支持CAN總線驅(qū)動。移植過程如下:
1)打Philips公司針對該芯片提供的官方補丁;
2)修改NANDFLASH部分的驅(qū)動程序;
3)配置μCLinux內(nèi)核;
4)交叉編譯內(nèi)核。
所需源碼及補丁文件如表2所示。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/161091.htm

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移植需要修改的部分驅(qū)動代碼:
1)修改arch/arm/math-lpc22xx/head.s因為μCLinux假設運行前已由BootLoader完成基本硬件初始化工作,因此不再進行系統(tǒng)時鐘頻率、串口初始化等基本硬件的初始化。在head.s文件中包括初始化存儲器控制器、系統(tǒng)分頻器PLL等部分代碼,需要更改這部分代碼,使之與U-Boot中Lowlevel_init.s文件的描述一致。另外μCLinux運行前必須由BootLoader將其內(nèi)核裝入內(nèi)存偏移量為0x80000000的地方,因此要保證在μCLinux源碼中的對應設置與啟動引導程序的初始化設置相同。
2)修改NANDFLASH驅(qū)動代碼
μCLinux內(nèi)核從2.6.14開始更改了NANDFLASH的驅(qū)動代碼,使驅(qū)動更加智能化,不再需要寫讀寫函數(shù),只需要實現(xiàn)讀寫時序函數(shù)。時序函數(shù)只關心如何來發(fā)送指令到NANDFLASH,例如寫指令周期需要對ALE線使能,那么μCLinux下的讀寫函數(shù)會給這個時序函數(shù)發(fā)送一段指令中包含使能ALE線的指令,然后將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)總線上,CLE的實現(xiàn)與之相類似。
3.3 CAN控制器驅(qū)動
對于微處理器來說,CAN控制器完全是事件觸發(fā)的,即CAN控制器會在本身狀態(tài)發(fā)生改變時,會將狀態(tài)變化的結果告訴微處理器。所以微處理器處理CAN控制器時,可以采用中斷的方式,也可以采用輪詢查看CAN控制器狀態(tài)的方式來對CAN控制器做出相應的處理。在μCLinux下CAN驅(qū)動程序包括初始化函數(shù)、讀函數(shù)、寫函數(shù)、中斷服務函數(shù)等設計,使用文件指針注冊設備,用戶程序則通過對設備文件的操作來收發(fā)CAN總線數(shù)據(jù)。CAN驅(qū)動程序主要功能包括:
1)CAN控制器的初始化CAN控制器的初始化工作包括硬件使能CAN、設置管腳連接、軟件復位、設置CAN報警界限、設置總線波特率、設置中斷工作方式、設置CAN驗收過濾器的工作方式以及啟動等。
2)CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送先將數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū),然后對發(fā)送寄存器賦值以啟動發(fā)送。CAN控制器只負責發(fā)送,并不保證發(fā)送成功。因此要知道是否發(fā)送成功,須查詢TCS狀態(tài)位,或配合發(fā)送成功中斷來判斷。
3)CAN總線數(shù)據(jù)接收CAN總線數(shù)據(jù)接收通過讀取狀態(tài)寄存器查詢當前緩沖區(qū)中是否有數(shù)據(jù),當有數(shù)據(jù)時將數(shù)據(jù)讀出并放到CAN接收環(huán)形數(shù)據(jù)存儲區(qū)中,當用戶程序需要數(shù)據(jù)時則從該緩存區(qū)中讀出。
4)CAN中斷處理 通過中斷獲知CAN控制器的當前狀態(tài),然后做出相應的處理,包括接收中斷處理、發(fā)送中斷處理以及異常中斷處理。中斷處理由中斷服務函數(shù)實現(xiàn)。

4 結論
本文提出一種LPC2294微控制器,使用μCLinux作為操作系統(tǒng)的CAN主節(jié)點軟硬件設計方案。主節(jié)點通過擴展SRAM、FLASH提高了系統(tǒng)的性能,采用帶隔離功能的CAN收發(fā)器增強了CAN總線節(jié)點的抗干擾能力,外接以太網(wǎng)控制器實現(xiàn)了計算機遠程監(jiān)控。μCLinux的軟件系統(tǒng)既提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、應用軟件的開發(fā)效率,又使得眾多的Linux平臺軟件可容易地移植到主節(jié)點,增強系統(tǒng)的功能。通過制作了樣機并進行實驗,驗證了這一方案的有效性。


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