基于PCI总线CAN卡设计与实现

由于PCI9052可以启动局部总线的读写，CAN卡不再需要微控制器，采用CAN通信控制器即可，本CAN卡采用SJA1000。SJA1000支持BasicCAN和PeliCAN模式，具有FIFO、支持热插拔等功能，不但可以实现CAN总线接口功能，而且芯片可以根据晶振的频率，输出可编程的CLKOUT信号，该信号正好可作为PCI9052的局部总线的总线频率，节省了器件，方便了设计。CAN总线的总线频率可为12MHz、16MHz或24MHz，PCI9052自动实现局部总线与PCI总线的访问同步。CAN总线收发器采用82C250。该芯片是CAN总线控制器和物理总线的接口，可以提供对CAN总线的差动发送和接受能力，具有抗瞬间干扰、保护总线的能力，可以通过调整CAN总线上通讯脉冲的边沿斜率来降低射频干扰。
由于PCI设备在计算机中的硬件资源是系统动态分配的，因此在设计出基本的硬件框架后，要进行PCI配置设计。CAN卡的硬件资源为映射SJA1000内部寄存器的内存映射空间和一个中断源。PCI9052提供5个局部地址空间，可以选用其中的一个作为SJA1000的地址空间，分配32个8位地址。同时设置相应的初始化，PCI配置寄存器中的寄存器PCIBAR2设置为0XFFFFFFE0，向系统请求分配内存的数量为32，类型为不可预读，其它寄存器的值可设置为0。设置局部地址空间的范围为0X00000000~0X00000020。PCI9052提供2个局部中断源，利用LINTi1即可，注意的是：LINTi1信号线没有驱动能力，SJA1000的INT引脚也没有驱动能力，因此该信号线必须加上拉电阻，否则该信号线的电平不确定，工作肯定不正常。SJA1000提供电平触发中断信号，因此PCI9052的中断触发模式设置为电平触发。利用PCI9052的局部设备片选CS0#作为SJA1000的片选信号。CS0#片选信号的起始地址和地址范围由CS0 Base Address寄存器设置，值为0X00000002。另外，PCI9052的LRDYi#信号为局部总线数据准备信号，SJA1000的寄存器地址映射成地址，数据传输不存在延迟等待，因此LRDYi#引脚可接地，表示SJA1000的寄存器总是立即可读写。PCI9052寄存器的初始值由串行EEPROM提供，在PCI9052加电后读取。EEPROM必须采用支持连读功能的芯片，本设计采用Microchip的92LC46B。用PLX公司提供的开发工具PlxMon可对90LC46B进行读写。
PCI9052的硬件调试可采用PlxMon。利用它可以对PCI设备的配置资源进行检验。利用PLX提供的SDK，可以对PCI9052的局部寄存器、局部总线及EEPROM进行读写，这样可以调试硬件。借助开发工具，不必开发PCI设备的调试软件，可节省很多时间。同时，SDK也为驱动程序的开发提供了程序框架，加快了开发进度。
CAN卡的电路框图如图1所示。2 软件设计
软件设计包括驱动程序的设计和COM组件程序设计。
由于PCI设备的中断、I/O端口、映射内存等资源都是动态分配的，必须编写驱动程序管理硬件，才能供用户编程使用。为了通用性和兼容性，CAN卡驱动程序的开发采用支持Windows XP、Windows2000和Windows98的WDM驱动程序。开发工具采用Visual C++6.0和Win2000 DDK。由于CAN卡上没有微控制器，因此对CAN总线端口的所有操作都是由驱动程序来完成的。这不仅可以由计算机来实现复杂的功能，例如，错误检测、断点续传等，同时节省了硬件，而且有利于CAN卡的升级--只要更换驱动程序即可。驱动程序的功能主要是配置SJA1000的CAN接口、收发CAN总线上的数据、对CAN总线进行实时监测、接收用户程序的收发命令。收发数据和ＣＡＮ总线错误均采用中断处理，驱动程序可以快速响应，通过事件(Event)内核对象直接通知给用户程序。由于WDM驱动程序运行在系统的内核态，编写非常复杂，限于篇幅，仅给出软件的框图(见图2)。为了方便用户的使用，还应编写相应的API函数或ActiveX控件等其它应用层的程序提供给用户。由于ActiveX控件基于先进的COM技术，具有良好的封装性、使用灵活性等特点，可使用户编程简单、方便，因此在CAN卡的设计中编写了ActiveX控件。ActiveX控件负责与驱动程序的通信，通过控件的事件把CAN卡接收的数据通知给用户程序，利用控件的属性设置CAN通信控制器，按照设置的方法发送用户程序的数据。
根据以上的设计，开发了名为Can1000的CAN卡。经使用证明，该卡设计简单明了、性能较高、成本低廉、驱动程序和ActiveX控件使用方便，达到了设计和用户的要求。

参考文献
1 PCI 9052 Data Book. PLX公司,2001
2 Winows2000 DDK Documents． 微软公司,2000
3 Chris Cant著,孙义等译．Windows WDM设备驱动程序开发指南．北京：机械工业出版社，
2000
4 阳宪惠． 现场总线技术及其应用．北京：清华大学出版社1999