基于MCP2515的Linux CAN总线驱动程序设计

CAN(Controller Area Network)总线，即控制器局域网总线，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其高性能、高可靠性、及独特的设计和适宜的价格而广 泛应用于工业现场控制、智能楼宇、医疗器械、交通工具以及传感器等领域，并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。CAN总线规范已经被国际标准化组织制 订为国际标准ISO11898，并得到了众多半导体器件厂商的支持。

本文使用华清远见FS2416平台。FS2416使用Socket网络设备驱动和字符设备驱动两种方式向Linux内核提供MCP2515的驱动，本文详细介绍了使用Socket方式设计的基于MCP2515的Linux CAN总线驱动程序。

2.FS2416简介

图1 FS2416开发板

FS2416采用的是三星公司的ARM926EJ内核CPU S3C2416，无论从性能上，还是成本上, S3C2416都强于2440，是2440的最完美替代者。

作为32/16 bit RISC指令集、低成本、低功耗、高性能的微处理器。S3C2416使用了65nm的制作工艺从而降低成本、功耗及提高性能，其使用的ARM926EJ的 核心，集成了2D图形加速，添加了低功耗模式，支持内部ROM/RAM引导，支持moviNand启动和低功耗音频编解码。此外相对于其他ARM9芯片， 它的外设也得到了升级，有更多的资源。

图2 FS2416板级资源介绍

3.MCP2515简介

MCP2515是一种独立的CAN总线通信控制器，是Microchip公司首批独立CAN解决方案的 升级器件，其传输能力较Microchip公司原有CAN控制器（MCP2510）高两倍，最高通信速率可达到1Mbps。MCP2515能够接收和发送 标准数据帧和扩展数据帧以及远程帧，通过两个接收屏蔽寄存器和六个接收过滤寄存器滤除无关报文，从而减轻CPU负担。

MCP2515主要功能参数及电气特性如下：
（1）支持CAN技术规范2.0A/B, 最高传输速率达到1Mbps；
（2）支持标准数据帧、扩展数据帧和远程帧，每帧数据域长度可为0~8个字节；
（3）内含两个的接收缓冲器和三个发送缓冲器，并且可编程设定优先级；
（4）内含六个29位（bit）的接收过滤寄存器和两个29位（bit）的接收屏蔽寄存器；
（5）高速SPI接口，支持SPI 0,0和1,1模式；
（6）一次性模式可确保报文被一次性传输；
（7）具有可编程时钟脉冲输出引脚，可作为其他芯片时钟信号源；
（8） 帧起始（SOF）信号输出功能可被用于在确定的系统中（如时间触发CAN-TTCAN）执行时隙功能，或在CAN总线诊断中决定早期总线出级；
（9） 采用低功耗CMOS技术，工作电压：2.7V~5.5V, 工作电流：5mA（待机状态1μA）；
（10）工作温度范围：（I）-40℃到＋85℃，（E）-40℃到＋125℃。

4.硬件设计

MCP2515与S3C2416的硬件连接图如图3所示。如硬件原理图可知MCP2515芯片连接在 S3C2416芯片的SPI0上，中断接在GPF1上；MCP2515输出连接SN65HVD230 CAN总线收发器，SN65HVD230是德州仪器公司生产的3.3V CAN收发器。为了节省功耗，缩小电路体积，MCP2515 CAN总线控制器的逻辑电平采用LVTTL，SN65HVD230就是与其配套的收发器。

图3 MCP2515硬件连接图

5.MCP2515 Socket CAN驱动实现

FS2416平台使用Linux2.6.39的内核，内核中为MCP2515提供了Socket CAN驱动程序，我们只需为MCP2515芯片配置内核选项就可以使用Socket编程的方式使用MCP2515 CAN总线。

5.1 Socket CAN介绍

Socket CAN是在Linux下CAN协议实现的一种实现方法。Linux下最早使用CAN的方法是基于字符设备来实现的，与之不同的是Socket CAN使用伯克利的Socket接口和Linux网络协议栈，这种方法使得CAN设备驱动可以通过网络接口来调用。Socket CAN的接口被设计的尽量接近TCP/IP的协议，让那些熟悉网络编程的程序员能够比较容易的学习和使用。

5.2 向Linux内核注册MCP2515驱动

向Linux内核添加SPI驱动在之前的文章已经有详细的介绍，根据硬件原理图图3所示，MCP2515挂在SPI0上，使用中断GPF1，所以要向Linux内核注册MCP2515设备，注册代码如图4所示。

图4 MCP2515 SPI 注册代码

注册完成，执行make menuconfig配置内核选项。

1[*]Networking support->
2<*>CAN bus subsystem support->
3<*>Raw CAN Protocal
4<*>Broadcast Manage CAN Protocal
5CAN Device Drivers->
6<*>Platform CAN driver with Netlink support
7[*]CAN bit-timing calculation
8<*>Microchip MCP251x SPI CAN controllers
9
10Device drivers->
11[*]SPI support ->
12<*> Samsung S3C2416 series type SPI

编译内核，内核启动如图5显示即说明MCP2515驱动加载成功。

图 5 内核加载提示

6.Socket CAN测试

因为最新版BusyBox对Socket CAN的不支持，所以为了测试和使用Socket CAN，我们需要自己编译Sock