基于AT91RM9200的多路CAN总线接口及驱动程序设计

需要设计合适的数据结构以满足数据操作的需要。

3.1.1接收与发送CAN报文帧结构体

typedef struct {
　　　　unsigned char node_num;
　　　　unsigned intid;
　　　　unsigned char dlc;
　　　　unsigned char data[8];
　　　　int ext_flag;
　　　　int rtr_flag;
　　} CanFrame;

其中，node_num为MCP2515的节点号（0～4），id为CAN报文帧的标识符，dlc为数据长度（0～8），data为CAN报文帧的数据缓冲区，ext_flag用于标识CAN报文帧是否为扩展帧，rtr_flag用于标识CAN报文帧是否为远程帧。

3.1.2 设备配置结构体

（1） 波特率和报文滤波配置结构体

typedef struct{
　　　　unsigned charnode_num;
　　　　CanBaudRatebaudrate;
　　　　CanFilter filter;
　　　　int br_flag;
　　　　int fi_flag;
　　} CanDevConfig;

其中，node_num为MCP2515的节点号（0～4），baudrate为CAN总线通信速率，filter为报文滤波配置结构，br_flag用于标识波特率配置是否有效，fi_flag用于标识报文滤波配置是否有效。 baudrate和filter的数据结构类型定义如下：

typedef enum {
　　　　_125kbps,
　　　　_250kbps,
　　　　_500kbps,
　　　　_1Mbps
　　} CanBaudRate;
　　typedef struct{
　　　　unsigned int mask_0;
　　　　unsigned int mask_1;
　　　　unsigned int filter_0;
　　　　unsigned int filter_1;
　　　　unsigned int filter_2;
　　　　unsigned int filter_3;
　　　　unsigned int filter_4;
　　　　unsigned int filter_5;
　　}CanFilter;

（2） 工作模式配置结构体

typedef struct{
　　　　unsigned char node_num;
　　　　unsigned char oper_mode;
　　} CanDevMode;

其中，node_num意义同上，oper_mode表示该节点的工作模式。MCP2515共有5种工作模式，分别是配置模式、休眠模式、仅监听模式、回环模式和正常模式。一般设备都工作在正常模式。

3.1.3 环形数据接收缓冲区结构体

typedef struct {
　　　　CanFrame can_recv_buf[RECV_BUF_SIZE];
　　　　int recv_pos;
　　　　int read_pos;
　　　　wait_queue_head_twq;
　　} CanDev;

其中，can_recv_buf为接收CAN报文帧环形数据缓冲区，recv_pos和read_pos分别表示数据存入和读出缓冲区的位置；wq定义的是一个等待队列，用于实现阻塞型read操作。

3.2 驱动程序接口

驱动程序的接口主要分为3个部分： 初始化与退出函数接口，完成设备安装和卸载等操作；文件系统接口，由file_operations数据结构来完成；与设备的接口，完成对设备的读/写等操作。

3.2.1 初始化与退出函数

在安装驱动程序时，操作系统会调用初始化函数进行设备注册、设备初始化以及安装中断处理例程等操作。参考文献[3]详细论述了设备注册的方法，而这里主要讨论设备初始化时的配置方法。在本驱动程序中，设备初始化分两步:一是对9200的SPI控制器初始化，二是对5个MCP2515初始化。

在卸载设备驱动程序时会调用退出函数，退出函数主要完成设备的注销和中断释放。

参考文献[3]详细论述了中断处理例程的安装、设备注销和中断释放的方法，此处不再详述。

3.2.2 中断接收服务例程

MCP2515收到CAN报文帧后，产生中断并将INT引脚置低。9200响应外部中断，并调用和外部中断相对应的中断处理例程。中断处理例程共有3个： at91_mcp2515_irq_handler_0响应IRQ0的中断，at91_mcp2515_irq_handler_1_2响应IRQ1的中断，at91_mcp2515_irq_handler_3_4响应IRQ2的中断。其中IRQ0只和一个MCP2515相连，而IRQ1和IRQ2分别被两个MCP2515所共享。IRQ0和IRQ1的中断处理流程分别如图5和图6所示，IRQ2与IRQ1的中断处理流程相同。

图5 IRQ0中断处理流程

图6 IRQ1中断处理流程

需要注意的是，在图5的处理流程中并没有清中断操作。这是因为采用了RX读缓冲区指令读取MCP2515 RX缓冲区中的数据。该指令操作结束后，MCP2515会自动清除相应的接收中断标志位。

3.2.3 文件系统接口定义

文件系统接口struct file_operations的成员全部是函数指针，这些指针指出了设备驱动程序所提供的入口点位置。本驱动程序所定义的file_operations为：

static struct file_operations at91_mcp2515_fops = {
　　　　owner: THIS_MODULE,
　　　　write: at91_mcp2515_write,
　　　　read:at91_mcp2515_read,
　　　　ioctl: at91_mcp2515_ioctl,
　　　　open: at91_mcp2515_open,
　　　　release:at91_mcp2515_release,
　　};

3.2.4 ioctl函数

ioctl函数用于对设备进行配置。我们在ioctl函数中实现了两个命令： IOCTRL_CONFIG_CAN_DEV用于配置节