LPC2294 CAN总线主节点设计方案

图8 CAN收发器电路图

　　2.5 以太网电路
　　主节点采用RTL8019AS作为以太网控制器。RTL8019AS是一种全双工即插即用的以太网控制器，已集成了RTL8019内核和一个16 kB的SDR AM存储器。它兼容RTL8019控制软件和NE2000 8 bit或16 bit的传输。网络接口采用带网络变压器的HR901170A.RTL8019AS使用的片选线为nCS3，地址范围为0x8300 0000-0x83FF FFFF，由于只有256 B的寄存器，因此可操作地址范围为0x8300 0000-0x8300 00FF.RTL8019AS使用20M晶振。
　　3 软件设计
　　3.1 U-Boot移植
　　U-Boot（Universal Boot Loader）是遵循GPL条款的开放源码项目。从FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步发展演化而来，支持多种嵌入式操作系统内核与微处理器系列。U-Boot的启动过程：初始化目标板硬件。给嵌入式操作系统提供板上硬件资源信息，加载、引导嵌入式操作系统。主节点使用U-Boot-2009-01，它不仅支持ARM-720T内核，而且间接提供了对LPC2294的板级支持。U-Boot的移植过程：首先通过修改star t.s文件设定系统主频：然后针对U-Boot所支持的LPC2292硬件资源配置信息作必要的修改，如外部存储器控制器（EMC）、以太网控制器等的硬件连接信息；接下来修改串口驱动代码使之与系统主频匹配；最后通过配置菜单配置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没有MMU单元，不能运行定制的Linux，只能使用μCLinux.主节点移植的μCLinux版本号为2.6.25.从该版本开始，μCLinux支持CAN总线驱动。移植过程如下：
　　1）打Philips公司针对该芯片提供的官方补丁；
　　2）修改NANDFLASH部分的驱动程序；
　　3）配置μCLinux内核；
　　4）交叉编译内核。
　　所需源码及补丁文件如表2所示。

表2 所需源码及补丁文件

　　移植需要修改的部分驱动代码：
　　1）修改arch/arm/math-lpc22xx/head.s因为μCLinux假设运行前已由BootLoader完成基本硬件初始化工作，因此不再进行系统时钟频率、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储器控制器、系统分频器PLL等部分代码，需要更改这部分代码，使之与U-Boot中Lowlevel_init.s文件的描述一致。另外μCLinux运行前必须由BootLoader将其内核装入内存偏移量为0x80000000的地方，因此要保证在μCLinux源码中的对应设置与启动引导程序的初始化设置相同。
　　2）修改NANDFLASH驱动代码
　　μCLinux内核从2.6.14开始更改了NANDFLASH的驱动代码，使驱动更加智能化，不再需要写读写函数，只需要实现读写时序函数。时序函数只关心如何来发送指令到NANDFLASH，例如写指令周期需要对ALE线使能，那么μCLinux下的读写函数会给这个时序函数发送一段指令中包含使能ALE线的指令，然后将数据写到数据总线上，CLE的实现与之相类似。
　　3.3 CAN控制器驱动设计
　　对于微处理器来说，CAN控制器完全是基于事件触发的，即CAN控制器会在本身状态发生改变时，会将状态变化的结果告诉微处理器。所以微处理器处理CAN控制器时，可以采用中断的方式，也可以采用轮询查看CAN控制器状态的方式来对CAN控制器做出相应的处理。在μCLinux下CAN驱动程序设计包括初始化函数、读函数、写函数、中断服务函数等设计，使用文件指针注册设备，用户程序则通过对设备文件的操作来收发CAN总线数据。CAN驱动程序主要功能包括：
　　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、设置管脚连接、软件复位、设置CAN报警界限、设置总线波特率、设置中断工作方式、设置CAN验收过滤器的工作方式以及启动等。
　　2）CAN总线数据发送先将数据送到发送缓冲区，然后对发送寄存器赋值以启动发送。CAN控制器只负责发送，并不保证发送成功。因此要知道是否发送成功，须查询TCS状态位，或配合发送成功中断来判断。
　　3）CAN总线数据接收CAN总线数据接收通过读取状态寄存器查询当前缓冲区中是否有数据，当有数据时将数据读出并放到CAN接收环形数据存储区中，当用户程序需要数据时则从该缓存区中读出。
　　4）CAN中断处理 通过中断获知CAN控制器的当前状态，然后做出相应的处理，包括接收中断处理、发送中断处理以及异常中断处理。中断处理由中断服务函数实现。
　　4 结论
　　本文提出一种基于LPC2294微控制器，使用μCLinux作为操作系统的CAN主节点软硬件设计方案。主节点通过扩展SRAM、FLASH提高了系统的性能，采用带隔离功能的CAN收发器增强了CAN总线节点的抗干扰能力，外接以太网控制器实现了计算机远程监控。基于μCLinux的软件系统既提高了系统的稳定性、应用软件的开发效率，又使得众多的Linux平台软件可容易地移植到主节点，增强系统的功能。通过制作了样机并进行实验，验证了这一方案的有效性。

来源：电子工程网