基于SPI的多路CAN总线接口与驱动设计

本文主要探讨了在铁路系统中如何通过多路CAN总线接口和驱动程序设计实现高效、集中的信息传输。文章介绍了系统结构、关键芯片的选择以及硬件接口的设计。 1. 系统概述 在铁路安全监测系统中，传统方法通过RS232、RS485或CAN接口连接各个检测设备，但这种方法线路资源浪费严重，管理不便。为了解决这个问题，文章提出了利用多路CAN总线接口的设备，集中收集沿线检测设备的数据并经由一条专线传输至监控中心。 2. 系统结构与芯片选择 系统核心是基于ARM920T内核的Atmel AT91RM9200微控制器（MCU），运行ARM-Linux操作系统，能提供强大的处理能力和丰富的外设接口。由于I/O资源限制，选择了SPI接口与Microchip的MCP2515 CAN协议控制器进行通信。MCP2515是一款高性能的CAN控制器，支持CAN 2.0B标准，最高通信速率可达1 Mbps，具备多个发送和接收缓冲器以及验收滤波器，适合扩展多路CAN接口。 3. 硬件接口设计 在硬件设计上，9200通过SPI接口连接5个MCP2515。由于SPI从设备片选线有限，采用片选译码方式，NPCS0作为外部中断线使用。由于9200的中断线资源有限，采用了中断线共享策略，其中两个MCP2515共用一个中断线，最后一个MCP2515单独占用一条，以适应不同通信速率的需求。 4. 驱动程序设计 驱动程序是连接硬件和操作系统的桥梁，对于多路CAN总线接口，需要设计能够管理多个MCP2515的驱动，包括初始化、数据收发、中断处理等功能。在Linux环境下，通常会开发字符设备驱动或者网络设备驱动来实现，通过内核的SPI框架与MCP2515交互，提供用户空间API供应用程序调用。 5. 应用价值 通过多路CAN总线接口设计，可以显著减少线路资源的消耗，简化系统架构，提高数据传输的效率和可靠性，同时也方便了设备的管理和维护。这对于大规模的铁路监测系统尤其重要，可以提升整个系统的安全性和效率。 总结，多路CAN总线接口和驱动程序设计是实现铁路沿线监测设备高效集成的关键技术，通过合理选择芯片和优化硬件接口设计，配合合适的驱动程序，可以构建出一个集中、灵活且可靠的通信系统。