嵌入式Linux下CAN总线驱动程序开发实践

"嵌入式Linux下CAN总线驱动程序设计" 在嵌入式Linux系统中，CAN（Controller Area Network）总线驱动程序的设计是至关重要的，它使得微处理器能够与CAN总线通信，从而实现设备间的高效数据传输。本文以ARM9核心的S3C2410微处理器和CAN总线控制器MCP2515为例，深入探讨了如何在Linux 2.6内核环境下开发CAN驱动。 首先，硬件系统由S3C2410开发板、MCP2515 CAN控制器和MCP2551 CAN收发器构成。S3C2410的SPI（Serial Peripheral Interface）接口用于与MCP2515交互。SPI是一个高速、全双工、同步串行接口，它可以连接多个外围设备，并允许MCU与它们之间进行串行通信。S3C2410具有两路SPI，每路包含两个8位转移寄存器，一个用于发送，另一个用于接收。在SPI传输过程中，数据同时被发送和接收。 MCP2551作为CAN收发器，其作用是将单端信号转换为差分信号，提供对CAN总线的发送和接收能力，增强了信号的抗干扰性。而MCP2515则是一款独立的CAN控制器，它包含CAN协议引擎、控制逻辑和SRAM寄存器以及SPI协议模块。CAN协议引擎负责处理总线上的数据发送和接收，控制逻辑和SRAM寄存器用于配置器件和运行状态，SPI协议模块则确保了与S3C2410通过SPI接口的通信。 设计CAN驱动程序时，开发者需要关注以下几个关键点： 1. **设备注册**：驱动程序需要在内核中注册一个新的字符设备，这通常通过实现`device_add()`和`class_create()`函数来完成，以便让系统知道新的硬件设备的存在。 2. **中断处理**：当CAN总线有数据传输时，MCP2515会触发中断，驱动程序需要设置中断处理程序来响应这些事件，通常是通过`request_irq()`函数请求中断，并在中断服务例程中处理数据。 3. **SPI通信**：由于MCP2515通过SPI接口与S3C2410通信，因此需要编写SPI传输函数，如`spi_transfer()`，来读写MCP2515的寄存器和数据。 4. **读写操作**：驱动程序需要实现`read()`和`write()`系统调用，使用户空间应用程序能够通过标准I/O接口与CAN总线通信。 5. **缓冲管理**：为了提高效率，通常会在驱动程序中使用缓冲区来暂存待发送或接收到的数据。 6. **设备卸载**：当不再需要设备时，驱动程序需要卸载并释放所有资源，包括中断、设备节点和内存。 在完成驱动程序设计后，需要通过CAN总线分析测试仪对驱动进行测试，验证数据的正确性和传输效率。测试结果可以分析系统的实时性能、错误处理能力以及总线利用率等。 总结来说，嵌入式Linux下的CAN总线驱动程序设计涉及硬件接口的理解、内核驱动模型的掌握、中断处理机制的应用以及SPI通信协议的实现。通过这样的驱动，嵌入式系统能够有效地利用CAN总线进行数据交换，实现不同节点间的可靠通信。