Android系統(tǒng)下CAN總線驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.2 Linux中CAN驅(qū)動(dòng)程序實(shí)現(xiàn)
針對(duì)MCP2515控制器,在Linux kernel設(shè)計(jì)中采用字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)的形式。驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)staticint_init MCP2515_init(),首先通過ioremap()函數(shù)將S5PV210的SPI寄存器的物理地址映射到內(nèi)核空間,這樣才可以在驅(qū)動(dòng)程序中訪問和配置S5PV210的SPI寄存器。在正確配置S5PV210的SPI寄存器后,通過register_chrdev()函數(shù)為MCP2515注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng),分配主設(shè)備號(hào),這樣在設(shè)備文件目錄中創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件后,就可以用Linux的系統(tǒng)函數(shù)操作MCP2515了。而分配內(nèi)存部分放在probe()函數(shù)中完成,分配空間包括為設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及其內(nèi)部的接收發(fā)送緩沖區(qū)動(dòng)態(tài)分配空間。同時(shí)在probe()還需要完成申請(qǐng)中斷工作,并初始化中斷處理隊(duì)列,在中斷處理隊(duì)列中讀取CANINTF寄存器,判斷是接收/發(fā)送中斷的哪一個(gè)緩沖器,或者說是錯(cuò)誤中斷最后通過enable_irq()函數(shù)使能S5PV210相應(yīng)的中斷引腳。
(1)MCP2515初始化。在實(shí)現(xiàn)了SPI的加載和聲明后,就可以利用SPI寫命令對(duì)MCP2515進(jìn)行初始化。MCP2515的初始化過程為:首先將CAN控制寄存器CANCTRL的REQOP2:0>位設(shè)置為‘100’進(jìn)入配置模式,所有錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器被清零,進(jìn)入配置模式后設(shè)置波特率,禁止所有中斷,設(shè)置濾波器,清除發(fā)送接收緩存,打開中斷,完成MCP2515的初始化。MCP2515初始化過程如圖5所示。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/148042.htm
(2)MCP2515中斷方式。由于CAN總線接收數(shù)據(jù)時(shí)必須與系統(tǒng)以中斷方式交換數(shù)據(jù),所以必須注冊(cè)中斷。使用的中斷函數(shù)有request_irq(),free_irq(),enable_irq()和disable_irq(),其中函數(shù)request_irq()是給定的中斷源裝載中斷處理程序;enable_irq()調(diào)用中斷控制函數(shù)使給定的中斷鏈有效;free_irq()釋放分配給已定中斷的內(nèi)存;disable_irq()使定義中斷鏈?zhǔn)?。具體代碼為request_irq(irq_EINTO mcp2515_int,IRQF_DISABLED,device_name,NULL);其中函數(shù)request_irq()的第1個(gè)參數(shù)是設(shè)備申請(qǐng)的中斷號(hào);第2個(gè)參數(shù)是向系統(tǒng)注冊(cè)的中斷處理函數(shù);第3個(gè)參數(shù)是中斷處理的屬性,IRQF_DISABLED表示中斷處理程序是一個(gè)快速中斷處理程序,被調(diào)用時(shí)屏蔽所有中斷;第4個(gè)參數(shù)是中斷的設(shè)備名稱;第5個(gè)參數(shù)是申請(qǐng)時(shí)通知系統(tǒng)的設(shè)備標(biāo)志,該函數(shù)返回值為0表示申請(qǐng)成功,返回負(fù)數(shù)表示失敗,這樣當(dāng)中斷發(fā)生時(shí),在中斷處理函數(shù)mcp2515_int()中讀取CAN狀態(tài)寄存器CANSTAT,判斷RXB0是否裝入報(bào)文,如果是則把報(bào)文通過SPI接收數(shù)據(jù)寄存器讀取到buff er中,等待系統(tǒng)函數(shù)CAN_Read()讀取。
(3)MCP2515驅(qū)動(dòng)程序的核心文件結(jié)構(gòu)file_operations。CAN總線應(yīng)用程序通過file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)訪問CAN設(shè)備驅(qū)動(dòng)函數(shù),/kem el/linux/fs.h>對(duì)file_operations數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)變量做了詳解。內(nèi)核可以通過文件結(jié)構(gòu)來訪問驅(qū)動(dòng)程序的函數(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用。
CAN應(yīng)用程序可以通過系統(tǒng)函數(shù)read()和write()實(shí)現(xiàn)讀取和寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù),open()函數(shù)中完成設(shè)備的打開,close()函數(shù)中完成注銷設(shè)備的工作,ioctl()函數(shù)中需要完成MCP2515控制器的初始化工作:設(shè)置控制器的工作模式、設(shè)置控制總線的波特率、清空發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)等。
3.3 CAN驅(qū)動(dòng)編譯
(1)將寫好的驅(qū)動(dòng)源文件拷貝到/kernel/drivers/char/下,并打開Kconfig添加如下代碼:
config S5pv210_CAN
tristate“S5pv210 can controller driver”
depends on ARCH_S5pv210
help
This option enable support for CAN
(2)在/kernel/drivers/char/Makefile文件的適當(dāng)位置添加如下代碼:
obj-$(CONFIG_S5pv210_CAN)+=S5pv210-can.o
(3)添加can功能。在/kernel/下make menuconfig DeviceDrivers→Characterdevices→M>S5pv210 cancontroller driver動(dòng)態(tài)加載CAN驅(qū)動(dòng)并保存退出。
(4)重新編譯內(nèi)核。在終端進(jìn)入/kernel/目錄,執(zhí)行make命令后在/kernel/drivers/char/下找到S5pv210_can.o,此為Linux kernel層生成的CAN設(shè)備驅(qū)動(dòng)文件,kernel層驅(qū)動(dòng)向下直接操作硬件,向上層也就是HAL層,提供/dev/can設(shè)備節(jié)點(diǎn)文件,提供驅(qū)動(dòng)接口unclocked_ioctl()函數(shù)。
4 Android HAL層的調(diào)用
CAN驅(qū)動(dòng)程序在Android系統(tǒng)下的實(shí)現(xiàn),硬件抽象層(HAL)的調(diào)用是關(guān)鍵。將Android系統(tǒng)移植到其他硬件平臺(tái)或在Android系統(tǒng)中添加新硬件支持時(shí),都需要對(duì)Android HAL層進(jìn)行移植或?qū)崿F(xiàn)在libhardware接口的頭文件hardware.h中,定義了HAL實(shí)現(xiàn)過程中的3個(gè)通用結(jié)構(gòu)體struct hw_module_t、struct hw_module_methods_t和struct hw_device_tostruct hw modules_methods_t用來表示一個(gè)模塊表示方法,結(jié)構(gòu)體中只包含了打開模塊的函數(shù)指針。struethw_module_t用來定義一個(gè)硬件模塊的信息,具體的硬件模塊中,需要“繼承”這個(gè)結(jié)構(gòu)體。st ruct hw_device_t用來表示一個(gè)硬件設(shè)備,在一個(gè)硬件模塊中可以同時(shí)包含多個(gè)硬件設(shè)備。在一個(gè)模塊的HAL層開發(fā)中,具體的硬件調(diào)用流程為:(1)通過ID得到硬件模塊。(2)從硬件模塊得到hw_modules_t,打開得到硬件設(shè)備hw_device_t。(3)調(diào)用hw_device_t中的各個(gè)方法。(4)通過hw_device_t的close關(guān)閉設(shè)備。
Android系統(tǒng)下CAN模塊的實(shí)現(xiàn)在完成SPI總線和:MCP2515控制器的驅(qū)動(dòng)后必須實(shí)現(xiàn)Android HAL層的調(diào)用。CAN總線的HAL層調(diào)用流程如圖6所示。
編寫HAL層使用struet hw_module_t、struct hw_module_methods_t和struct hw_device_t 3個(gè)結(jié)構(gòu)體來設(shè)置對(duì)CAN模塊的操作方法;JNI層主要完成對(duì)HAL層提供的硬件操作方法的注冊(cè),JNI通過CAN_HARDWARE_MODULE_ID找到對(duì)應(yīng)的stub,使Framework層可以使用這些方法;Setv ice層主要聲明了JNI可以提供的方法,加載libcan_runtime.so,加載時(shí)會(huì)調(diào)用JNI層的JNI_OnLoad,這樣JNI中的方法可以被 Service調(diào)用;編寫App應(yīng)用程序,使App直接調(diào)用service,完成Android HAL層的調(diào)用。之后將can文件夾放到系統(tǒng)development目錄下。
配置環(huán)境變量執(zhí)行../build/envsetup.sh。然后執(zhí)行mmm development/can編譯文件。最后,重新編譯內(nèi)核,生成鏡像文件,下載并運(yùn)行操作系統(tǒng)。此時(shí),CAN總線驅(qū)動(dòng)程序?qū)?huì)加載,這樣就實(shí)現(xiàn)了Android系統(tǒng)下CAN控制器MCP2515驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)。
5 結(jié)束語
在分析Android驅(qū)動(dòng)原理的基礎(chǔ)上,介紹了CAN總線在Android下的實(shí)現(xiàn)流程,并添加了CAN驅(qū)動(dòng)程序在嵌入式操作系統(tǒng)Android中,對(duì)其他Android平臺(tái)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)有一定的借鑒作用。
評(píng)論