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基于LPC2294的CAN總線主節點設計

作者: 時間:2012-02-20 來源:網絡 收藏

2.4 接口電路
內部集成了4路控制器。每個上的數據傳輸速率高達1 Mb/s,兼容2.0B。沒有集成CAN收發器,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收發器。在CAN兩端須連接120Ω的電阻,以匹配總線阻抗,提高數據通信的抗干擾性及可靠性。以下是1路CAN收發器的電路圖,其余3路連接方式與此一樣。
2.5 以太網電路
采用RTL8019AS作為以太網控制器。RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網控制器,已集成了RTL8019內核和一個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。網絡接口采用帶網絡變壓器的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逐步發展演化而來,支持多種嵌入式操作系統內核與微處理器系列。U-Boot的啟動過程:初始化目標板硬件。給嵌入式操作系統提供板上硬件資源信息,加載、引導嵌入式操作系統。主使用U-Boot-2009-01,它不僅支持ARM-720T內核,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)、以太網控制器等的硬件連接信息;接下來修改串口驅動代碼使之與系統主頻匹配;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部分的驅動程序;
3)配置μCLinux內核;
4)交叉編譯內核。
所需源碼及補丁文件如表2所示。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/161091.htm

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移植需要修改的部分驅動代碼:
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將其內核裝入內存偏移量為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驅動代碼
μCLinux內核從2.6.14開始更改了NANDFLASH的驅動代碼,使驅動更加智能化,不再需要寫讀寫函數,只需要實現讀寫時序函數。時序函數只關心如何來發送指令到NANDFLASH,例如寫指令周期需要對ALE線使能,那么μCLinux下的讀寫函數會給這個時序函數發送一段指令中包含使能ALE線的指令,然后將數據寫到數據總線上,CLE的實現與之相類似。
3.3 CAN控制器驅動
對于微處理器來說,CAN控制器完全是事件觸發的,即CAN控制器會在本身狀態發生改變時,會將狀態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控制器狀態的方式來對CAN控制器做出相應的處理。在μCLinux下CAN驅動程序包括初始化函數、讀函數、寫函數、中斷服務函數等設計,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CAN總線數據。CAN驅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總線數據發送先將數據送到發送緩沖區,然后對發送寄存器賦值以啟動發送。CAN控制器只負責發送,并不保證發送成功。因此要知道是否發送成功,須查詢TCS狀態位,或配合發送成功中斷來判斷。
3)CAN總線數據接收CAN總線數據接收通過讀取狀態寄存器查詢當前緩沖區中是否有數據,當有數據時將數據讀出并放到CAN接收環形數據存儲區中,當用戶程序需要數據時則從該緩存區中讀出。
4)CAN中斷處理 通過中斷獲知CAN控制器的當前狀態,然后做出相應的處理,包括接收中斷處理、發送中斷處理以及異常中斷處理。中斷處理由中斷服務函數實現。

4 結論
本文提出一種LPC2294微控制器,使用μCLinux作為操作系統的CAN主節點軟硬件設計方案。主節點通過擴展SRAM、FLASH提高了系統的性能,采用帶隔離功能的CAN收發器增強了CAN總線節點的抗干擾能力,外接以太網控制器實現了計算機遠程監控。μCLinux的軟件系統既提高了系統的穩定性、應用軟件的開發效率,又使得眾多的Linux平臺軟件可容易地移植到主節點,增強系統的功能。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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