來源：單片機與嵌入式系統應用，作者：解月工，秦龍勇，謝拴勤，彭衛東

1 PC/104-CAN適配卡的硬件結構

PC/104-CAN適配卡主要由CAN控制器（SJA1000）、光電隔離（6N137），收發驅動器（82C250）及譯碼電路組成。編程主要了解的是控制器SJA1000。CAN適配卡原理如圖1所示。

2 CAN地址譯碼和中斷選擇

系統104主板的CPU為486DX，其對接口板訪問有兩種方式：內存映射和I/O訪問。I/O尋址采用專門的指令，每次只能傳送單個字節。內存映射方式可以訪問較大的地址空間并且指令豐富，便于實現快速交換數據。本文討論的CAN卡采用存映射模式工作，與486DX接口是104總線，它與 ISA總線兼容。對于Intel X86體系的CPU，ISA可以映射的空間為0xC8000～0xEFFFF。使用比較器和地址選擇開關組成可選端口地址譯碼電路，通過開關選通內存映射基地址（C8000H、C9000H、CA000H、…、EF000H），以避免與其它器件沖突。CAN偏移地址分配如下：

00～FFH SJA1000的寄存器；

100H～1FFH 對該范圍內的任意地址進行寫操作，均可導致CAN硬件復位。

SJA1000的INT引腳通過跳線選擇IRQ3～7、IRQ9～12或IRQ15中的一個，避免與其它的適配卡沖突。

3 PC/104-CAN適配卡驅動實現

3.1 VxWorks驅動概述

VxWorks操作系統有兩種方式實現驅動。第一種方式是，把設備驅動程序作為獨立任務實現，直接在頂層任務中實現硬件操作，完成特有專用的驅動程序。第二種方式是，VxWorks的I/O系統將設備程序作為內核過程實現。這種方式便于實現I/O子系統的層次模型，便于文件系統一起把設備作為特殊文件處理，提供統一的管理、統一的界面和統一的使用方法，并把設備、文件及網絡通信組織成為一致的更高層次的抽象，為用戶提供統一的系統服務和用戶接口。我們和這種驅動方式。

作為I/O系統和硬件設備之間的連接層，VxWorks驅動就是屏蔽硬件操作，為I/O系統提供服務。實現一個完整的驅動，必須了解VxWorks下I /O的三個基本元素：File、Driver和Dervice。File是為用戶提供訪問設備的統一接口；Driver是實現具體的基本控制函數，也就是實現I/O系統所需要的接口；而Device則是一個抽象的硬件設備，是一系列的結構體、變量和宏定義對實際物理設備的定義。一般而言，實現一個驅動應該有三個基本的步驟：①用編程語言完成對實際物理設備的抽象；②完成系統所需要的各類接口及自身的特殊接口；③將驅動集成到操作系統中。之后還有一些調試工作。

3.2 VxWorks I/O系統驅動程序框架

VxWorks為各種設備（包括字符設備、塊設備、虛擬設備及網絡設備）提供統一的訪問接口，包括七種基本的I/O函數：open（filename、flags、mode），create（filename、flags），read（fd、&buf、 nBytes），write（fd、&buf、nBytes），ioctl（fd、command、arg），close（fd）及 remove（filename）。I/O系統所起的作用就是，把用戶請求分配到與設備對應的驅動例程中去。VxWorks系統中有一個驅動程序列表，其形式如表1所列。

表1 設備驅動列表（調試時可利用iosDrvShow（）查看）

I/O系統的可動態調用iosDrvInstall（）函數將設備的驅動例程（即XXOpen（）、XXClose（）、XXRead（）等）加入到設備驅動列表中，如圖2所示。

同樣，系統中有一個設備列表，每個設備對應于設備列表中的一項，每一項包括設備名稱和設備驅動號，同時包括一個設備描述的結構。該結構第一個變量是DEV_HDR類型的變量DEV_HDR。

DEV_HDR的定義如下：

Typedef struct

{

DL_NODE node； /*設備列表節點*/

short drvNum; /*驅動號碼*/

char *name; /*設備名*/

}DEV_HDR；

系統調用iosDevAdd（），可以將設備加入到設備列表中。系統中將驅動和設備聯系起來的就是文件描述符列表，每個文件描述符列表除了包括驅動號、設備ID外，還包括文件名、可用標志和指向DEV_HDR的指針。系統每次成功執行open（），返回一個文件描述符，這樣對于設備的 read（）、write（）及ioctl（）就可以通過文件描述符進行。

文件描述符表（調試時調用iosFdShow（）查看）如下：

I/O系統的整體結構如圖3所示。系統啟動時（一般掛接在usrroot（）），XXDrv（）和XXDevCreade（）便將設備及其驅動加入相應的列表中。

3.3 設備驅動程序的訪問過程

下面以CAN驅動程序為例，說明驅動程序的訪問過程。（假定設備名“/can/1”并且以CAN設備驅動程序為例，上述中的XX在這里用Can代替。）

①fd=open（“/can/1”，O_RDWR，0644）

②I/O系統在設備列表中尋找設備名為/can/1的設備項，找到相應的設備驅動號。

③I/O系統在文件描述符中保留一個文件描述符空間。

④I/O系統在設備驅動列表中找到對應的CanOpen（CAN_DEV*PCAN_DEV，UBYTE*remainder，int flags），該驅動例程返回設備描述符的指針。

⑤I/O系統將設備描述符的指針存儲在文件描述符列表的Device ID，同時將對應的設備驅動號存儲在文件描述符的Driver num項。最后I/O系統返回該描述符項的索引（即為fd）。

⑥這樣應用程序中的read（）和write（）等函數調用就可以根據fd找到相應的設備驅動號，進而找到相應的驅動例程。

4 CAN驅動程序的實現

CAN驅動程序的實現即是完成下面七個函數的編寫。下面簡要介紹其完成的功能，并用偽指令進行說明。

int drv_num; ;/*驅動號碼*/

typedef struct {

DEV_HDR pCANHDR; /*這個數據結構必須放在設備描述符的最初部分*/

/*其余與驅動有關數據*/

}CAN_DEV； /*CAN設備描述符*/

CAN_DEV can_chan_dev；

STATUS CanDrv（void）{

完成驅動的一些初始化；

intconnect（）; /*連接所選的IRQ與中斷處理函數*/

sysIntEnablePIC（）; /*486DX允許中斷*/

drv_num=iosDrvInstall（CanOpen，NULL，CanOpen，CanClose，CanRead，CanWrite，CanIoctl）；/*將設備驅動例程裝入設備列表中*/

}

/*iosDrvInstall（）將設備的CAN驅動例程加入設備驅動列表中，7個參數為7個驅動例程的進入點（entry point），如果沒有某個例程，則傳遞NULL。*/

STATUS CanDevCreate（）{

完成一些設備初始化

iosDevAdd （&Can_chan_dev.pCANHDR，“can0”，drv_num）；/*將設備放入設備驅動列表中*/

}

int CanOpen（CAN_DEV *pCan_Dev，UBYTE *remainder，int flags）{

CAN卡硬件復位

CAN卡關中斷

CAN卡進入軟件復位模式

設置CAN卡工作寄存器，如接收碼寄存器和屏蔽碼寄存器等

CAN卡開中斷和進入操作模式

Return（（int）pCan_Dev）; /*注意必須返回設備描述結構指針*/

}

int CanRead（int CAN_DEV_ID，UBYTE * buf，int nBytes）{

等待信號量（該信號量由中斷處理例程釋放）

從接收緩沖區讀取數據

釋放接收緩沖

返回接收數據數量

}

int CanWrite（int CAN_DEV_ID，UBYTE* buf，int nbyte）{

查詢發送緩沖是否可用

向發送緩沖區寫數據

命令發送

查詢發送完成標志

返回發送數據數量

}

void interrupt_handle_routin（int arg）{

處理中斷事件

發送（釋放）信號量

}

限于篇幅，其它函數略。

5 CAN驅動調試

硬件驅動的調試是件十分麻煩的事，經驗十分重要。這里簡要介紹幾個幫助調試的函數。

①可以調用iosDrvShow（）、iosDevShow（）及iosFdShow（）查看相關內容，判斷并將驅動及設備中入相應列表。

②使用logMsg（）現實相關內容，以定位錯誤。

初期調試，示波器和信號燈是非常有用的，可以確定硬件的工作狀況，從而有助于發現程序中的錯誤。

6 小結

筆者采用兩種方式完成了CAN卡驅動。相對于第一種（筆者亦完成），第二種方式——VxWorks的I/O系統將設備程序作為內核過程實現，大大減少了系統的開銷，實時性和可靠性有了很大的提高，并且為用戶提供了統一的接口，使用十分方便。

開發驅動程序，輔助工具是非常有用的。Windows下的開發工具就比較多，而在VxWorks下開發驅動的工具相對較少。Windriver 是一款不錯的開發工具，可以開發VxWorks下的驅動程序（也可以開發其它操作系統下的驅動程序）。正確、熟練地使用這些輔助工具，會使開發工作事半功倍。

責任編輯：gt