WINCE的CAN總線設備驅動的設計與實現

孫鶴飛，朱維杰

武警工程學院通信工程系，陜西 西安 710086

0 引言

在WINCE系統下，CAN的研究已經有很多，也取得了不錯的應用效果，但是以S3C6410為嵌入式系統硬件核心，外圍擴展CAN 控制器MCP2515，采用嵌入式操作系統WINCE的方案幾乎沒有，所以有研究的價值。

1 系統硬件結構

Microchip公司生產的MCP2515芯片是一款帶有兩個SPI接口的CAN控制器，支持CAN技術規范V2.0A/B，能夠接收和發送標準和擴展信息幀，同時具有接收濾波和信息管理的功能。MCP2515芯片通過SPI接口與處理器進行數據通信，數據傳輸速率最高可達5Mb/s。本設計的相關硬件部分為S3C6410和CAN控制器MCP2515、CAN控制器MCP2515和CAN收發器MCP2551以及CAN收發器MCP2551和CAN總線的物理連接。MCP2515芯片作為處理器S3C6410的外圍設備,可以將處理器S3C6410本身的SPI接口接在MCP2515芯片的SPI接口上，MCP2515的TXCAN、RXCAN分 別 接 MCP2551的 TXD、RXD，MCP2551的 CANH、CANL與CAN總線相連。

2 軟件設計

該設計采用的是wince流接口驅動。流接口驅動程序的主要任務是為應用程序屏蔽了硬件細節，在應用程序看來硬件只不過是一個設備的文件，應用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設備進行操作。

對流驅動設備的開發主要包括2方面的工作，第一是編寫流接口驅動程序，這是最復雜最關鍵的部分；第二是編寫上層應用程序，此時的硬件設備就是一個普通文件，應用程序通過調用API函數即可操作硬件設備。要操作流接口設備分為以下幾步：應用程序使用文件API對設備進行訪問，文件API被操作系統發送到FileSys.exe進程中；FileSys.exe發現是對設備進行的操作，就交給設備管理器進行具體處理；設備管理器根據相應的請求，調用對應的流接口驅動程序；最后由驅動程序負責與硬件設備通信。

2.1 軟件處理流程

軟件的實現，首先要確保處理器S3C6410本身的SPI接口可以正常工作，這樣才可以使用處理器S3C6410的SPI接口對MCP2515的寄存器進行有關設置。因此，首先是對S3C6410的SPI接口的初始化，之后是對MCP2515芯片進行的初始化；之后開始編寫MCP2515芯片的收發程序；然后開始寫出CAN流接口函數形式；最后導出流接口函數，修改注冊表等文件。

下面介紹幾個關鍵的初始化：

第一，對SPI初始化之前，要進行虛擬地址的映射。根據硬件平臺，得到S3C6410與MCP2515連接的硬件地址，即MCP2515的物理基地址，再結合MCP2515的寄存器與基地址的偏移關系，可以得到寄存器的所有物理地址。在WINCE系統下，因為有MMU管理單元，所以不能使用物理地址，而只能使用虛擬地址VA來訪問該寄存器。調用WINCE的系統函數VirtualAlloc()、VirtualCopy()可以把物理地址轉化為程序可以訪問的虛擬地址，然后通過MCP2515的虛擬地址來設置MCP2515的工作狀態。

第二，SPI接口的初始化。當虛擬地址映射成功后，開始設置處理器S3C6410的4 個復用引腳，分別為SPIMOSI1、SPIMISO1、SPICLK1和SPICS1（片選CS）。SPI正常工作后，就可通過SPI對MCP2515的寄存器進行設置。 第三，CAN控制器（MCP2515）的初始化。根據MCP2515 芯片的技術規定,采用以下操作步驟對芯片進行初始化。先發軟復位命令，接下來分別是禁止中斷命令、進入配置模式命令、設置波特率命令、進入正常模式命令和設置屏蔽位命令。 上面的初始化工作完成之后，剩下的就是要實現CAN的流驅動接口函數。

2.2 流接口函數的導出

流接口驅動程序實現CAN_Init()、CAN_IOControl()以及CAN_PowerUp ()等一組標準的接口函數,用來完成標準的文件I/ O函數等,最終生成一個DLL。在對硬件設備進行操作之前,首先要通過CreatFile()函數、ReadFile()函數、WriteFile()函數、DeviceIOControl()函數等來調用相應的流驅動接口函數，方便用戶使用驅動程序。

然后建立一個“CAN.def”的文件,將DLL中的函數輸出，并將此文件添加到流接口驅動程序的工程里面，此文件所做的工作就是在EXPORTS段后面列出要從DLL中輸出的函數的名稱。在LIBRARY后面必須加上要編譯文件的實際名。接下來在VS2005打開CAN.reg和CAN.bib，設置驅動程序的加載信息。最后增加兩個文件makefile（定義了編譯規則）和sources（使用的頭文件，自定義函數庫，系統函數庫等），重新編譯即可。至此，流接口驅動編寫完成。

3 結論

該文在對MCP2515芯片功能的介紹下，選擇了WinCE系統下的流驅動模型，介紹了流接口驅動開發步驟。結合車載虛擬儀表的實際應用，在硬件開發平臺上實現了CAN設備流接口驅動的開發，進行了大量的實驗，做了一些通信測試，其結果基本能滿足我們需要的通信需要，具有一定的實用前景。

[1]楊軍波，須文波.基于WinCE環境的CAN適配卡驅動程序的設計與實現[J].微計算機信息，2005，21(12)：510.

[2]鄔寬明.CAN總線原理和應用系統設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，1996.