CAN通信卡的通信卡的Linux设备驱动程序设计实现设备驱动程序设计实现
介绍了Linux下设备驱动程序的结构,描述了CAN通信卡设备驱动程序的软件框架以及如何将CAN设备驱动程序
加入到Linux系统内核中。讨论了具体实现中为了提高通信效率和通信能力,改进设备驱动程序的缓冲区管理以
及利用Linux的特点合理设计中断处理程序。 目前,许多工业现场如电力系统、化工系统等大量使用控制器
局部网(CAN-Controller Area Network)现场总线网络,CAN通信卡作为计算机的外设将计算机接入CAN网
络。市场上有不少CAN通信卡,但基本上都不带Linux驱动程序,当需要在Linux下使用CAN通信卡设备时,需
自己开发Linux的驱动程序。开发Linux
介绍了Linux下设备驱动程序的结构,描述了CAN通信卡设备驱动程序的软件框架以及如何将CAN设备驱动程序加入到
Linux系统内核中。讨论了具体实现中为了提高通信效率和通信能力,改进设备驱动程序的缓冲区管理以及利用Linux的特点合
理设计中断处理程序。
目前,许多工业现场如电力系统、化工系统等大量使用控制器局部网(CAN-Controller Area Network)现场总线网
络,CAN通信卡作为计算机的外设将计算机接入CAN网络。市场上有不少CAN通信卡,但基本上都不带Linux驱动程序,当需
要在Linux下使用CAN通信卡设备时,需自己开发Linux的驱动程序。开发Linux驱动程序不但要求程序员要非常熟悉Linux系
统,而且要熟悉Linux驱动程序开发的规范。本文将详细介绍CAN通信卡的Linux驱动设备程序的设计和实现。
1 CAN通信卡的通信卡的Linux设备驱动程序结构设备驱动程序结构
Linux 系统内核通过设备驱动程序与外围设备进行交互,设备驱动程序是Linux内核的一部分,它是一组数据结构和函数,
这些数据结构和函数通过定义的接口控制一个或多个设备。对应用程序而言,设备驱动程序隐藏了设备的具体细节,对各种不
同设备提供一致的接口,一般来说是把设备射为一个特殊的设备文件,用户程序可以象对普通文件一样对此设备文件进行操
作。
Linux 将每个设备看作一个文件,即可以像对待文件那样使用read、write等系统调用进行读写。Linux的设备文件分为两
类:一是字符设备,只能对该类设备进行顺序读写,对外提供字节流方式的操作;二是块设备,可以对该类设备进行随机访
问,一般是磁盘设备等大容量存储设备。CAN通信卡设备属于字符型设备。
对设备的访问是由设备驱动程序提供的。Linux的设备驱动程序可以用模块的方式加载入内核,设备驱动程序与Linux系统
的关系如图1所示。
1.1 CAN通信卡设备的特点
控制器局部网(CAN)属于现场总线的范畴,它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其性能优
异、价格低兼,很快被推广到工业测控现场。
CAN 通信卡硬件实现CAN定义的物理层和数据链路层功能,收发报文中数据长度为0~8个字节,有2032个报文标识符。
工作时通过报文标识符确定总线访问优先权,高优先级报文具有低延迟时间,数据传送速率可编程(最高为1Mbps)。发送期
间若丢二氧化碳仲裁或由于出错而破坏的报文可自动重发。具有成组和广播报文功能。
当CAN通信卡接收到一个报文时,数据保存在 CAN通信卡上的接收缓存器中,并产生一接收中断。当一个报文被成功发
关垢,发送缓冲器可再次被访问,产生一个发送中断信号。CAN通信卡发送报文,将数据送入CAN通信卡上的发送缓存器
中,CAN通信卡将数据串行化发到CAN总线上。
1.2 CAN通信卡设备驱动程序的任务
由于CAN一帧的数据长度最大为8个字节,可以用多帧的Hilon A协议来使CAN传输数据任意长。CAN通信卡驱动程序主
要完成按照Hilon A协议解包接收和打包发送任务,并要对接收的多帧进行管理。
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