基于S3C2410的嵌入式光電編碼器設(shè)計

李群

【摘 要】本文通過嵌入式體系結(jié)構(gòu)的硬件開發(fā)平臺S3C2410處理器與嵌入式Linux操作系統(tǒng)設(shè)計了光電編碼器的嵌入式通訊系統(tǒng)。由于與處理器之間的SPI串行接口減少了總線的物理連接，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單提高了系統(tǒng)的可靠性，更具有實時性。

【關(guān)鍵詞】光電編碼器；MCP2510；CAN總線；TJA1050

0.引言

本文采用三星公司提供的S3C2410處理器為CPU的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)板為平臺，在其外部總線上擴展CAN總線接口芯片-MCP2510。詳細闡述了光電編碼器嵌入式通訊系統(tǒng)在嵌入式ARM920T硬件平臺體系下CAN總線的接口設(shè)計及嵌入式Linux操作系統(tǒng)下CAN總線的驅(qū)動程序設(shè)計。

1.光電編碼器嵌入式通訊系統(tǒng)設(shè)計

光電編碼器的信號經(jīng)過一系列的組件處理后，轉(zhuǎn)換成數(shù)字角度信號，通過嵌入式處理器S3C2410控制MCP2510CAN總線控制器通過TJA1050CAN總線收發(fā)器將光電編碼器的數(shù)字角度信號傳輸?shù)娇刂婆_中。這款通訊系統(tǒng)設(shè)計中，我的主要研究任務是實現(xiàn)該系統(tǒng)中MCP2510控制器與S3C2410處理器的接口設(shè)計及實現(xiàn)MCP2510驅(qū)動程序設(shè)計。

2.S3C2410擴展CAN總線接口

大多數(shù)嵌入式處理器都有SPI總線控制器，所以MCP2510可直接與SPI總線控制器相連，光電編碼器的串行通訊系統(tǒng)中，S3C2410處理器下的開發(fā)板中MCP2510組成的CAN節(jié)點接口硬件電路原理圖中，MCP2510使用3.3V電壓供電，它可以直接與S3C2410通過SPI總線（在S3C2410的 datasheet中把這個接口叫做SIO，同步串口）連接。相關(guān)的資源如下：使用一個擴展的I/O口作為片選信號，低電平有效；使用S3C2410的外部中斷6（EXINT6）作為中斷引腳，低電平有效；16MHz晶體作為輸入時鐘，MCP2510內(nèi)部有振蕩電路，用晶體可直接起振；使用TJA1050作為CAN總線收發(fā)器。

3.CAN節(jié)點的軟件設(shè)計

光電編碼器的串行通信系統(tǒng)中，MCP2510CAN節(jié)點的軟件設(shè)計主要包括兩部分：Linux內(nèi)核向ARM體系平臺的移植；CAN總線驅(qū)動程序設(shè)計：MCP2510的初始化；MCP2510發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。

CAN總線驅(qū)動程序設(shè)計。

系統(tǒng)中CAN總線的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送時兩個不同的線程。在驅(qū)動程序中建立數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收緩沖區(qū)。中斷處理程序只負責填充緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，然后喚醒等待接受數(shù)據(jù)的任務。操作系統(tǒng)的中斷響應時間決定了CAN總線數(shù)據(jù)的收發(fā)速度。

3.1 MCP2510的初始化

初始化MCP2510相關(guān)參數(shù)。

在Linux驅(qū)動動態(tài)加載的時候要調(diào)用初始化函數(shù)，完成以下任務：首先是軟件復位，進入配置模式；設(shè)置CAN總線波特率；關(guān)閉中斷，設(shè)置ID過濾器；切換MCP2510到正常狀態(tài)；清空接受和發(fā)送緩沖區(qū)；開啟接受緩沖區(qū)，開啟中斷。

3.2 MCP2510發(fā)送數(shù)據(jù)

這里的CAN總線發(fā)送格式有兩種：當發(fā)送的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)大小等于結(jié)構(gòu)體CanData時，發(fā)送整個CAN總線幀的數(shù)據(jù)；當發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)小于8字節(jié)時，作為CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送，驅(qū)動程序會自動為此幀數(shù)據(jù)添加默認ID，這個ID事先通過ioctl設(shè)置好。MCP2510發(fā)送數(shù)據(jù)的程序片段如下：

3.3 MCP2510接收數(shù)據(jù)

CAN總線設(shè)備的數(shù)據(jù)接收過程中，當緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)時，直接讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。對于非阻塞的情況，直接返回-EAGAIN；對于阻塞情況，通過等待隊列mcp2510dev.wq等待系統(tǒng)接收到CAN總線數(shù)據(jù)，程序片段如下：

4.總結(jié)

本文設(shè)計的光電編碼器的嵌入式通訊系統(tǒng)，主要針對該通訊系統(tǒng)的總線控制進行硬件接口設(shè)計與CAN總線處理器MCP2510的軟件驅(qū)動程序設(shè)計和Linux內(nèi)核移植。。實驗證明，該款設(shè)計減低了系統(tǒng)功耗和成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、提高了系統(tǒng)的可靠性、并且更具有實時性。這款CAN總線接口設(shè)計也可以應用到其它控制系統(tǒng)的CAN總線接口設(shè)計當中。

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