VxWorks下PC104-CAN驱动程序设计.doc

VxWorks下PC/104-CAN驱动程序设计
文章作者:西北工业大学解月江秦龙勇谢拴勤中国民航飞行学院彭卫东
文章类型:设计应用文章加入时间:2003年9月24日2:32
文章出处:单片机及嵌入式系统应用
    摘要:详细介绍实时多任务操作系统VxWorks环境下驱动程序的设计原理;针对驱动程序实现的困难,给出VxWorks下实现驱动程序的工作步骤。文件以PC/104-CAN适配卡为例,简要介绍硬件结构,重点给出驱动程序实现的关键代码。
    关键词:RTOS VxWorks PC/104 CAN I/O系统驱动系统
VxWorks是一款优秀的实时多任务操作系统,具有抢占式调试、中断延迟小等特点。本文在简要介绍必备的硬件环境下,以VxWorks为平台,详细介绍驱动程序的开发。
1 PC/104-CAN适配卡的硬件结构
PC/104-CAN适配卡主要由CAN控制器(SJA1000)、光电隔离(6N137),收发驱动器(82C250)及译码电路组成。编程主要了解的是控制器SJA1000。CAN适配卡原理如图1所示。
2 CAN地址译码和中断选择
系统104主板的CPU为486DX,其对接口板访问有两种方式:内存映射和I/O访问。I/O寻址采用专门的指令,每次只能传送单个字节。内存映射方式可以访问较大的地址空间并且指令丰富,便于实现快速交换数据。本文讨论的CAN卡采用存映射模式工作,与486DX接口是104总线,它与ISA总线兼容。对于Intel X86体系的CPU,ISA可以映射的空间为0xC8000~0xEFFFF。使用比较器和地址选择开关组成可选端口地址译码电路,通过开关选通内存映射基地址(C8000H、C9000H、CA000H、…、EF000H),以避免与其它器件冲突。CAN偏移地址分配如下:
00~FFH SJA1000的寄存器;
100H~1FFH 对该范围内的任意地址进行写操作,均可导致CAN硬件复位。
SJA1000的INT引脚通过跳线选择IRQ3~7、IRQ9~12或IRQ15中的一个,避免与其它的适配卡冲突。
3 PC/104-CAN适配卡驱动实现
VxWorks驱动概述
VxWorks操作系统有两种方式实现驱动。第一种方式是,把设备驱动程序作为独立任务实现,直接在顶层任务中实现硬件操作,完成特有专用的驱动程序。第二种方式是,VxWorks的I/O系统将设备程序作为内核过程实现。这种方式便于实现I/O子系统的层次模型,便于文件系统一起把设备作为特殊文件处理,提供统一的管理、统一的界面和统一的使用方法,并把设备、文件及网络通信组织成为一致的更高层次的抽象,为用户提供统一的系统服务和用户接口。我们和这种驱动方式。
    作为I/O系统和硬件设备之间的连接层,VxWorks驱动就是屏蔽硬件操作,为I/O系统提供服务。实现一个完整的驱动,必须了解VxWorks下I/O的三个基本元素:File、Driver和Dervice。File是为用户提供访问设备的统一接口;Driver是实现具体的基本控制函数,也就是实现I/O系统所需要的接口;而Device则是一个抽象的硬件设备,是一系列的结构体、变量和宏定义对实际物理设备的定义。一般而言,实现一个驱动应该有三个基本的步骤:①用编程语言完成对实际物理设备的抽象;②完成系统所需要的各类接口及自身的特殊接口;③将驱动集成到操作系统中。之后还有一些调试工作。
VxWorks I/O系统驱动程序框架
VxWorks为各种设备(包括字符设备、块设备、虚拟设备及网络设备)提供统一的访问接口,包括七种基本的I/O函数:open(filename、flags、mode),create(filename、flags),read(fd、&buf、nBytes),write(fd、&buf、nBytes),ioctl(mand、arg),close(fd)及remove(filename)。I/O系统所起的作用就是,把用户请求分配到与设备对应的驱动例程中去。VxWorks系统中有一个驱动程序列表,其形式如表1所列。
表1 设备驱动列表(调试时可利用iosDrvShow()查看)
驱动号码
create
remove
open
close
read
write
ioctl
1







2
ca Open
NULL
ca Open
ca Close
ca Read
ca Write
ca Ioctl
I/O系统的可动态调用iosDrvInstall()函数将设备的驱动例程(即XXOpen()、XXClose()、XXRead()等)加入到设备驱动列表中,如图2所示。
同