基于MCP2515的Linux CAN总线驱动程序设计

2014-08-11 3893

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简介： <p class="grey" style="color:rgb(102,102,102); line-height:24px; text-indent:28px"> <strong>MCP2515简介</strong></p> <p class="grey" style="color:rgb(102,102,102); line-height:24px; text-indent:28

MCP2515简介

MCP2515是一种独立的CAN总线通信控制器，是Microchip公司首批独立CAN解决方案的升级器件，其传输能力较Microchip公司原有CAN控制器（MCP2510）高两倍，最高通信速率可达到1Mbps。MCP2515能够接收和发送标准数据帧和扩展数据帧以及远程帧，通过两个接收屏蔽寄存器和六个接收过滤寄存器滤除无关报文，从而减轻CPU负担。

MCP2515主要功能参数及电气特性如下：
      （1）支持CAN技术规范2.0A/B, 最高传输速率达到1Mbps；
      （2）支持标准数据帧、扩展数据帧和远程帧，每帧数据域长度可为0~8个字节；
      （3）内含两个的接收缓冲器和三个发送缓冲器，并且可编程设定优先级；
      （4）内含六个29位（bit）的接收过滤寄存器和两个29位（bit）的接收屏蔽寄存器；
      （5）高速SPI接口，支持SPI 0,0和1,1模式；
      （6）一次性模式可确保报文被一次性传输；
      （7）具有可编程时钟脉冲输出引脚，可作为其他芯片时钟信号源；
      （8）帧起始（SOF）信号输出功能可被用于在确定的系统中（如时间触发CAN-TTCAN）执行时隙功能，或在CAN总线诊断中决定早期总线出级；
      （9）采用低功耗CMOS技术，工作电压：2.7V~5.5V, 工作电流：5mA（待机状态1μA）；
      （10）工作温度范围：（I）-40℃到＋85℃，（E）-40℃到＋125℃。

MCP2515 Socket CAN驱动实现

内核中为MCP2515提供了Socket CAN驱动程序，我们只需为MCP2515芯片配置内核选项就可以使用Socket编程的方式使用MCP2515 CAN总线。

Socket CAN介绍

Socket CAN是在Linux下CAN协议实现的一种实现方法。Linux下最早使用CAN的方法是基于字符设备来实现的，与之不同的是Socket CAN使用伯克利的Socket接口和Linux网络协议栈，这种方法使得CAN设备驱动可以通过网络接口来调用。Socket CAN的接口被设计的尽量接近TCP/IP的协议，让那些熟悉网络编程的程序员能够比较容易的学习和使用。

向Linux内核注册MCP2515驱动

向Linux内核添加SPI驱动在之前的文章已经有详细的介绍，根据硬件原理图图3所示，MCP2515挂在SPI0上，使用中断GPF1，所以要向Linux内核注册MCP2515设备，

注册完成，执行make menuconfig配置内核选项。

1    [*]Networking support->
        2    <*>CAN bus subsystem support->
        3    <*>Raw CAN Protocal
        4    <*>Broadcast Manage CAN Protocal
        5    CAN Device Drivers->
        6    <*>Platform CAN driver with Netlink support
        7    [*]CAN bit-timing calculation
        8    <*>Microchip MCP251x SPI CAN controllers
        9
        10    Device drivers->
        11    [*]SPI support ->
        12    <*> Samsung S3C2416 series type SPI

编译内核，内核启动如图显示即说明MCP2515驱动加载成功。

Socket CAN测试

因为最新版BusyBox对Socket CAN的不支持，所以为了测试和使用Socket CAN，我们需要自己编译Socket CAN的工具。这里介绍两个工具，分别是iproute2 和 canutils。

1 iproute2

（1）下载iproute2的最新源码http://www.kernel.org/pub/linux/utils/net/iproute2/ 。笔者下载的是iproute2 3.6.0。

（2）解压iproute2-3.6.0.tar.xz，修改Makefile第33行。
33 #CC = gcc
34 CC = arm-none-linux-gnueabi-gcc

（3）因为我们只需要iprout2的ip命令，所以修改Makefile的第42行。
42 #SUBDIRS=lib ip tc bridge misc netem genl man
43 SUBDIRS=lib ip

（4）修改完成执行make命令，生成ip命令，拷贝到开发板文件系统目录。

（5）使用ip命令。
        ifconfig can0 down         //关闭can0，以便配置
        ./ip link set can0 up type can bitrate 250000         //设置can0波特率
        ./ip -details link show can0        //显示can0信息

2 canutils

Canutils是基于GNU GPLv2许可的开源代码，包括canconfig、canecho、cansend、candump、cansequence五个工具，用于检测和监控Socket CAN接口。

（1）下载canutils的最新源码http://www.pengutronix.de/software/socket-can/download/canutils 。笔者下载的是canutils 4.0.6。
        （2）因为canutils编译需要libsocketcan库的支持，需要下载libsocketcan。http://www.pengutronix.de/software/libsocketcan/download/ 笔者下载的是libsocketcan 0.0.9。
        （3）解压libsocketcan-0.0.9.tar.bz2。执行configure命令。（其中--host是指定交叉工具链，--prefix是指定库的生成位置）
        ./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --prefix=/home/linux/workdir/can/tools/libsocketcan
        （4）执行make编译库；
        （5）执行make install 生成库。至此，libsocketcan编译完毕。
        （6）解压canutils-4.0.6.tar.bz2，执行configure命令。（其中--host是指定交叉工具链，--prefix是指定库的生成位置，libsocketcan_LIBS是指定canconfig需要链接的库，LDFLAGS是指定外部库的路径，CPPFLAGS是指定外部头文件的路径）
        ./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --prefix=/home/linux/workdir/can/tools/canutils libsocketcan_LIBS=-lsocketcan LDFLAGS=-L/home/linux/workdir/can/tools/socketcan/lib CPPFLAGS=-I/home/linux/workdir/can/tools/socketcan/include
        （7）修改完成执行make命令，生成四个目录，分别拷贝到开发板文件系统的相应目录。
        （8）使用canutils工具。（可以使用[命令 + --help]的方式来查看命令的详细用法，下面只介绍一些常用的指令）

① 配置CAN的总线通讯波特率：
canconfig canX bitrate + 波特率