利用MCP2515的多路CAN总线接口及驱动程序设计

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用于配置节点的CAN总线波特率和报文滤波，IOCTRL_SET_OPER_MODE用于配置节点的工作模式。这两种配置命令所对应的配置参数都是指向应用层相应数据结构的指针，两个配置结构在3.1.2小节已经介绍过了。

用IOCTRL_CONFIG_CAN_DEV命令配置波特率和报文滤波时，在配置完成后，如果节点处于INACTIVE状态，则需要使能节点内部的接收中断，使能节