1、基于PCI總線的CAN卡的設計與實現現場總線CAN（Controller Area Network控制器局域網絡）以其高性能、高可靠性及獨特的設計，越來越受到人們的重視和青睞，不但在汽車行業中應用廣泛，而且在工業控制、機器人、醫療器械、傳感器等領域發展迅速。為了擴展CAN總線的功能，與計算機相連，可設計具有CAN接口和PC接口的CAN適配卡，用來收集CAN總線上各個節點的信息，轉發給PC機，并可將PC機的命令和數據轉發給各個節點以及完成對CAN總線上的用戶系統的部分監控和管理工作。PCI總線是Intel公司推出的一種先進的高性能32/64位局部總線，可同時支持多組外圍設備，不受制于處理器，數據

2、吞吐量大（33MHz總線頻率、32位傳輸時峰值可高達132MB/s）。目前PCI是處于主流的計算機總線。以往的CAN卡一般都是基于ISA總線的，由于ISA部傳輸速率低，CAN卡必須增加中繼控制功能，才能夠適應CAN的高速傳輸，導致造價高、體積大、傳輸速率低，不利于CAN總線的推廣應用。由于PCI總線傳輸速度快，而且支持熱插拔、電源管理等功能，不但能滿足CAN總線的高速數據傳輸，性能高、功能強，而且體積小、價格低、使用方便、應用范圍廣。CAN卡卡的設計計包括硬硬件設計計和軟件件設計。1 硬件件設計PCI總總線是一一種獨立立于CPPU的局局部總線線，不同同于傳統統的ISSA總線線。由于于PCII總

3、線規規范定義義了嚴格格的電氣氣特性和和時序要要求，開開發難度度比ISSA總線線的開發發難度大大。實現現PCII接口的的方案一一般有兩兩種：采采用可編編程邏輯輯器件和和專用總總線接口口器件。采用可可編程邏邏輯器件件實現PPCI接接口的最最大好處處是比較較靈活，可把PPCI時時序模塊塊和功能能模塊結結合在一一起，可可以利用用的器件件也比較較多（如如Altteraa公司的的CPLLD器件件、Xiilinnx公司司的FPPGA器器件等），還可可以購買買由廠家家提供的的用VHHDL、AHDDL等硬硬件描述述語言編編制的PPCI核核心設計計模塊，但其設設計難度度還是很很高，因因為PCCI總線線對負載載要求

4、、傳輸數數據的建建立時間間的要求求都比較較苛刻，同時還還需要器器件內部部實現用用于配置置的各類類寄存器器，以及及完成邏邏輯校驗驗、地址址譯碼等等工作的的寄存器器（大致致需要1150000個門門電路）。此外外，還需需加入FFIFOO、用戶戶寄存器器組和后后端設備備接口等等部分。設計這這種PCCI總線線接口會會導致將將大量的的人力、物力投投入到復復雜的邏邏輯驗證證和時序序分析的的工作上上，開發發周期較較長。要要用專用用接口器器件雖然然沒有采采用可編編程邏輯輯器件那那么靈活活，但能能夠有效效地降低低接口設設計的難難度，縮縮短開發發時間。專用接接口器件件具有較較低的成成本和很很高的通通用性，能夠優優化

5、數據據傳輸，提供配配置空間間，具備備用于突突發傳輸輸功能的的片內FFIFOO，提供供擴展局局部總線線等優點點，并且且許多公公司還提提供配套套的開發發工具（例如評評估板或或驅動程程序開發發軟件），使用用很方便便，開發發周期短短。目前前市場上上常見的的有PLLX、AAMCCC、Cyypreess等等公司的的PCII橋芯片片，各個個型號的的PCII接口芯芯片的大大致特點點如表11所示。表1 各各公司PPCI接接口芯片片公 司司芯片型號號（模式式）芯片功能能及特點點價 格格開發技術術支持PLXPCI990522（從）PCII90554（主主）型號眾多多，使用用方便，性能好好較便宜提供快速速開發板板RD

6、KK出售CYPRRESSSCY7CC094449PPV-AAC（主主）內置DPPRAMM，有效效降低系系統成本本便宜技術文檔檔TIPCI220311（從）PCII12551（主主）與TI的的DSPP可無縫縫連接很便宜提供評估估模塊AMCCCAMCCC59220（從從）AMMCC559333(主)FIFOO接口適適合于設設計數據據采集卡卡，性能能好較昂貴提供評估估板PCI設設備可分分為主模模式和從從模式。主模式式橋芯片片可以進進行DMMA操作作，而從從模式只只能接受受讀寫操操作。根根據PCCI提供供的傳輸輸數據帶帶寬（最最大1332MBB/s）和CAAN總線線（最大大1Mbbps）的要求求，加上

7、上經濟和和開發難難度與周周期上考考慮（主主模式橋橋芯片較較昂貴，開發難難度較大大），又又因不需需要DMMA功能能，采用用從模式式橋芯片片足以滿滿足傳輸輸數據的的需要。此外，選擇芯芯片不僅僅考慮性性能和經經濟上的的要求，而且還還需要考考慮硬件件開發和和驅動程程序開發發的難易易。如果果不提供供足夠的的芯片說說明和應應用樣例例及開發發工具，將大大大增加開開發難度度和延長長開周期期。因此此，采用用PLXX公司的的PCII總線目目標接口口芯片PPCI990522作為CCAN卡卡中的PPCI接接口芯片片，負責責與計算算機之間間的數據據通信。PCI990522是PLLX公司司開發的的低價格格PCII總線從從

8、模式接接口芯片片，低功功耗，符符合PCCI2.1規范范，提供供的局部部總線（Loccal Buss）可通通過編程程設置為為8/116/332位的的（非）復用總總線。其其主要特特點有：（1）直直接數據據轉換模模式 PPCI990522支持PPCI到到Loccal Buss的內存存映射和和I/OO映射的的突發讀讀寫。（2）IISA接接口邏輯輯 PCCI90052支支持通過過8/116位內內存映射射或I/O映射射從PCCI到IISA總總線的單單周期讀讀、寫訪訪問。方方便從IISA向向PCII卡的轉轉換。（3）中中斷產生生器 由由Loccal Buss的兩個個中斷信信號可以以產生一一個PCCI中斷斷信

9、號：INTTA#。（4）局局部總線線 PCCI90052提提供的局局部總線線不但可可編程，而且與與PCII總線的的時鐘相相互獨立立運行，可實現現異步操操作，總總線操作作自動實實現時序序同步。兩部分分的異步步運行方方便了高高、低速速設備的的兼容。局部的的運行時時鐘頻率率范圍00400MHzz、TTTL電平平，可由由PCII提供或或由用戶戶自行提提供；PPCI的的運行時時鐘頻率率范圍00333MHzz。（5）串串行EEEPROOM 用用于存入入PCII BUUS和LLocaal BBus的的部分配配置信息息。（6）44個局部部設備片片選 基基址和地地址范圍圍可以由由串行EEEPRROM或或主控設設

10、備進行行設置。（7）55個局部部地址空空間 基基址和地地址范圍圍及其映映射可以以由串行行EEPPROMM或主控控設備進進行設置置。（8）BBig/Litttlee Enndiaan模式式的字節節交換 適合不不同計算算機體系系。（9）局局部總線線等待狀狀態 降降了等待待信號LLRDYYi#用用于握手手之外，PCII90552還有有一個內內部等待待產生器器（包括括地址到到數據周周期、數數據到數數據周期期和數據據到地址址周期的的等待）。（10）延遲讀讀模式 PCII90552支持持PCII2.11規范的的延遲讀讀模式。（11）FIFFO PPCI990522包括一一個644Bytte的寫寫FIFFO

11、和一一個322Bytte的讀讀FIFFO，從從而支持持預取模模式、即即突發操操作。（12）PCII鎖定機機制 主主控設備備可以通通過鎖定定信號占占有對PPCI990522的唯一一訪問權權。由于CAAN總線線的迅猛猛發展，許多芯芯片廠商商開發了了很多系系列的CCAN通通信控制制器芯片片。如表表2所示示。表2 主主要CAAN總線線芯片制造商芯片型號號芯片功能能及特點點Inteel8252278XXC1996CAA/CBBCAN通通信控制制器，符符合CAAN2.0B擴擴展的88XC1196+CANN通信控控制器，符合CCAN22.0BBPhillipssSJA11000082CC2500P511XA

12、-C3CAN通通信控制制器，符符合CAAN2.0B高高性能CCAN總總線收發發器166位微控控制器+CANN通信控控制器，符合CCAN22.0BBMotoorolla68HCC05XX4系列列68HCC05微微處理器器+CAAN通信信控制器器NEC720005CAN通通信控制制器，符符合CAAN2.0A/B由于PCCI90052可可以啟動動局部總總線的讀讀寫，CCAN卡卡不再需需要微控控制器，采用CCAN通通信控制制器即可可，本CCAN卡卡采用SSJA110000.SJJA10000支支持BaasiccCANN和PeeliCCAN模模式，具具有FIIFO、支持熱熱插拔等等功能，不但可可以實現現

13、CANN總線接接口功能能，而且且芯片可可以根據據晶振的的頻率，輸出可可編程的的CLKKOUTT信號，該信號號正好可可作為PPCI990522的局部部總線的的總線頻頻率，節節省了器器件，方方便了設設計。CCAN總總線的總總線頻率率可為112MHHz、116MHHz或224MHHz，PPCI990522自動實實現局部部總線與與PCII總線的的訪問同同步。CCAN總總線收發發器采用用82CC2500.該芯芯片是CCAN總總線控制制器和物物理總線線的接口口，可以以提供對對CANN總線的的差動發發送和接接受能力力，具有有抗瞬間間干擾、保護部部的能力力，可以以通過調調整CAAN總線線通訊脈脈沖的邊邊沿斜率

14、率來降低低射頻干干擾。由于PCCI設備備在計算算機中的的硬件資資源是系系統動態態分配的的，因此此在設計計出基本本的硬件件框架后后，要進進行PCCI配置置設計。CANN卡的硬硬件資源源為映射射SJAA10000內部部寄存器器的內存存映射間間和一個個中斷源源。PCCI90052提提供5個個局部地地址空間間，可以以選用其其中的一一個作為為SJAA10000的地地址空間間，分配配32個個8位地地址。同同時設置置相應的的初始化化，PCCI配置置寄存器器中的寄寄存器PPCIBBAR22設置為為0XFFFFFFFFEE0，向向系統請請求分配配內存的的數量為為32，類型為為不可預預讀，其其它寄存存器的值值可設

15、置置為0。設置局局部地址址空間的的范圍為為0X0000000000000X00000000200。PCCI90052提提供2個個局部中中斷源，利用LLINTTi1即即可，注注意的是是：LIINTii1信號號線沒有有驅能力力，SJJA10000的的INTT引腳也也沒有驅驅動能力力，因此此該信號號線必須須加上拉拉電阻，否則該該信號線線的電平平不確定定，工作作肯定不不正常。SJAA10000提供供電平觸觸發中斷斷信號，因此PPCI990522的中斷斷觸發模模式設置置為電平平觸發。利用PPCI990522的局部部設備片片CS00#作為為SJAA10000的片片選信號號。CSS0#片片選信號號的起始始地

16、址和和地址范范圍為CCS0 Basse AAddrresss寄存器器設置，值為00 x00000000022。另外外，PCCI90052的的LRDDYi#信號為為局部總總線數據據準備信信號，SSJA110000的寄存存器地址址映射成成地址，數據傳傳輸不存存在延遲遲等待，因此LLRDYYi#引引腳可接接地，表表示SJJA10000的的寄存器器總是立立即可讀讀寫。PPCI990522寄存器器的初始始值由串串行EEEPROOM提供供，在PPCI990522加電后后讀取。EEPPROMM必須采采用支持持連讀功功能的芯芯片，本本用Miicroochiip的993LCC46BB。用PPCX公公司提供供的開

17、發發工具PPlxMMon可可對933LC447B進進行讀寫寫。PCI990522的硬件件調試可可采用PPlxMMon。利用它它可以對對PCII設置的的配置資資源進行行檢驗。利用PPLX提提供的SSDK，可以對對PCII90552的局局部寄存存器、局局部總線線及EEEPROOM進行行讀寫，這樣可可以調試試硬件。借助開開發工具具，不必必開發PPCI設設備的調調試軟件件，可節節省很多多時間。同時，SDKK也為驅驅動程序序的開發發提供了了程序框框架，加加快了開開發進度度。CAN卡卡的電路路框圖如如圖1所所示。2 軟件件設計軟件設計計包括驅驅動程序序的設計計和COOM組件件程序設設計。由于PCCI設備備

18、的中斷斷、I/O端口口、映射射內存等等資源都都是動態態分配的的，必須須編寫驅驅動程序序管理硬硬件，才才能供用用戶編程程使用。為了通通用性和和兼容性性，CAAN卡驅驅動程序序的開發發采用支支持Wiindoows XP、Winndowws20000和和Winndowws988的WDDM驅動動程序。開發工工具采用用Vissuall C+6.0和WWin220000 DDDK。由由于CAAN卡上上沒有微微控制器器，因此此對CAAN總線線端口的的所有操操作都是是由驅動動程序來來完成的的。這不不僅可以以由計算算機來實實現復雜雜的功能能，例如如，錯誤誤檢測、斷點續續傳等，同時節節省了硬硬件，而而且有利利于CAAN卡的的升級只要要更換驅驅動程序序即。驅驅動程序序的功能能主要是是配置SSJA110000的CAAN接口口、收發發CANN總線上上的數據據、對發發數據和和CANN總線錯錯誤均采采用中斷斷處理，驅動程程序可以以快速響響應，通通過事件件（Evventt）內核核對象直直接通知知給用戶戶程序。由于WWDM驅驅動程序序運行在在系統的的內核態態，編寫寫非常復復雜，限限于篇幅幅，僅給給出軟件件的框圖圖（見圖圖2）。為了方便便用戶的的使用，還應編編寫相應應的APPI函數數或AcctivveX控控件等其其它應用用層的程程序提供供給用戶戶。由于于ActtiveeX控