基于S3C2410的嵌入式光电编码器设计

李群

【摘 要】本文通过嵌入式体系结构的硬件开发平台S3C2410处理器与嵌入式Linux操作系统设计了光电编码器的嵌入式通讯系统。由于与处理器之间的SPI串行接口减少了总线的物理连接，从而使系统结构简单提高了系统的可靠性，更具有实时性。

【关键词】光电编码器；MCP2510；CAN总线；TJA1050

0.引言

本文采用三星公司提供的S3C2410处理器为CPU的嵌入式系统开发板为平台，在其外部总线上扩展CAN总线接口芯片-MCP2510。详细阐述了光电编码器嵌入式通讯系统在嵌入式ARM920T硬件平台体系下CAN总线的接口设计及嵌入式Linux操作系统下CAN总线的驱动程序设计。

1.光电编码器嵌入式通讯系统设计

光电编码器的信号经过一系列的组件处理后，转换成数字角度信号，通过嵌入式处理器S3C2410控制MCP2510CAN总线控制器通过TJA1050CAN总线收发器将光电编码器的数字角度信号传输到控制台中。这款通讯系统设计中，我的主要研究任务是实现该系统中MCP2510控制器与S3C2410处理器的接口设计及实现MCP2510驱动程序设计。

2.S3C2410扩展CAN总线接口

大多数嵌入式处理器都有SPI总线控制器，所以MCP2510可直接与SPI总线控制器相连，光电编码器的串行通讯系统中，S3C2410处理器下的开发板中MCP2510组成的CAN节点接口硬件电路原理图中，MCP2510使用3.3V电压供电，它可以直接与S3C2410通过SPI总线（在S3C2410的 datasheet中把这个接口叫做SIO，同步串口）连接。相关的资源如下：使用一个扩展的I/O口作为片选信号，低电平有效；使用S3C2410的外部中断6（EXINT6）作为中断引脚，低电平有效；16MHz晶体作为输入时钟，MCP2510内部有振荡电路，用晶体可直接起振；使用TJA1050作为CAN总线收发器。

3.CAN节点的软件设计

光电编码器的串行通信系统中，MCP2510CAN节点的软件设计主要包括两部分：Linux内核向ARM体系平台的移植；CAN总线驱动程序设计：MCP2510的初始化；MCP2510发送和接受数据。

CAN总线驱动程序设计。

系统中CAN总线的数据接收和发送时两个不同的线程。在驱动程序中建立数据发送和数据接收缓冲区。中断处理程序只负责填充缓冲区的数据，然后唤醒等待接受数据的任务。操作系统的中断响应时间决定了CAN总线数据的收发速度。

3.1 MCP2510的初始化

初始化MCP2510相关参数。

在Linux驱动动态加载的时候要调用初始化函数，完成以下任务：首先是软件复位，进入配置模式；设置CAN总线波特率；关闭中断，设置ID过滤器；切换MCP2510到正常状态；清空接受和发送缓冲区；开启接受缓冲区，开启中断。

3.2 MCP2510发送数据

这里的CAN总线发送格式有两种：当发送的数据缓冲区大小等于结构体CanData时，发送整个CAN总线帧的数据；当发送数据缓冲区小于8字节时，作为CAN总线数据发送，驱动程序会自动为此帧数据添加默认ID，这个ID事先通过ioctl设置好。MCP2510发送数据的程序片段如下：

3.3 MCP2510接收数据

CAN总线设备的数据接收过程中，当缓冲区中有数据时，直接读取缓冲区中的数据。对于非阻塞的情况，直接返回-EAGAIN；对于阻塞情况，通过等待队列mcp2510dev.wq等待系统接收到CAN总线数据，程序片段如下：

4.总结

本文设计的光电编码器的嵌入式通讯系统，主要针对该通讯系统的总线控制进行硬件接口设计与CAN总线处理器MCP2510的软件驱动程序设计和Linux内核移植。。实验证明，该款设计减低了系统功耗和成本、系统结构简单、提高了系统的可靠性、并且更具有实时性。这款CAN总线接口设计也可以应用到其它控制系统的CAN总线接口设计当中。

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