1 引 言

　　pc104嵌入式工業(yè)計算機由于其小尺寸結構、堆棧式連接、輕松總線驅動的特點得到了廣泛的應用。現(xiàn)場總線領域中，can總線得到了計算機芯片商的廣泛支持，他們紛紛推出直接帶有can接口的微處理器(mcu)芯片。

　　帶有can的mcu芯片總量已經(jīng)達到1億3 000萬片，因此在接口芯片技術方面，can已經(jīng)遙遙領先于ff，pro-fibus，lonworks等其他所有現(xiàn)場總線。但是pc104總線不能與can總線直接通信，因此在can總線控制系統(tǒng)中難以運用。

　　針對以上問題，以avr單片機為協(xié)處理器設計了pc104總線與can總線的轉換卡并且考慮到pc104嵌入式工業(yè)計算機上通常運行l(wèi)inux操作系統(tǒng)的特點，編寫了轉換卡linux下pc104總線訪問雙口ram的驅動程序。該轉換卡運用在工業(yè)控制系統(tǒng)中，實際表明可以穩(wěn)定可靠地運行。

　　2 硬件部分

　　pc104到can總線轉換卡的硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。在pc104總線與can總線的通信中，要考慮的主要問題是pc104總線與can總線數(shù)據(jù)同步問題。pc104總線與can總線的總線速度存在很大差異，針對這樣的問題通常采用的方法是使用雙端口ram或fifo作為緩沖器，這里使用雙端口ram作為數(shù)據(jù)緩沖，同時在雙端口ram中預留幾個字節(jié)作為atmega64處理器與pc104嵌入式計算機的軟握手信號，通過以上方法完成pc104總線與can總線的數(shù)據(jù)同步。epm7128為altera的cpld，這里使用cpld主要用于pc104到can總線轉換卡的地址譯碼。can總線通信選用sja1000 can總線控制器實現(xiàn)，為了適應工業(yè)現(xiàn)場惡劣的電磁環(huán)境，在sja1000與pc82c250中經(jīng)過了光隔處理。

2.1 pc104總線與idt7134接口電路

pc104嵌入式計算機為了讀取雙端口ram idt7134的數(shù)據(jù)。首先將idt7134映射到pc104嵌入式計算機的存儲器空間，使用smemr*、smemw*作為idt7134的oer，r／w控制信號。另外利用cpld epm7128將pc104總線的高3位地址sa19、sa18、sa17譯碼作為idt7134的片選信號。

　　2.2 atmega64與idt7134接口電路

　　處理器atmega64采用的是地址線、數(shù)據(jù)線分時復用技術，因此需要進行地址鎖存。epm7128內(nèi)使用vhdl硬件描述語言設計了該地址鎖存器。atmega64與idt7134接口電路如圖3所示。

2.3 cpld epm7128內(nèi)部邏輯

cpld epm7128在整個設計中主要完成譯碼，與地址鎖存的功能。在quartusⅱ6.0環(huán)境下，通過vhdl硬件描述語言，完成上述功能。其程序源碼如下：

在上面的vhdl代碼中cssja1000為sja1000片選信號，cs7134l為idt7134左端口片選，cs7134r為idt7134右端口片選。

3 軟件部分

要實現(xiàn)pc104總線與can總線的數(shù)據(jù)通信，在上面的硬件設計中已經(jīng)提到采用的是雙端口 ram作為數(shù)據(jù)緩沖的方法，其中涉及在雙端口ram中開辟數(shù)據(jù)區(qū)作為pc104嵌入式pc機與atmega64的軟握手標志。握手過程要在pc104嵌入式pc機與atmega64的軟件程序中實現(xiàn)，其過程如下：首先在雙端口ram中開辟兩個緩沖區(qū)，分別用來緩沖can總線的收發(fā)數(shù)據(jù)。當pc104總線有數(shù)據(jù)發(fā)到can總線上時，先將數(shù)據(jù)寫到雙端口ram的can數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，然后向雙端口ram預留的標志字段寫入特定值，通告atmega64有數(shù)據(jù)要通過can總線發(fā)送，atmega64采用查詢的方式檢測這個標志字段，當檢測到標志字段的特定值時，就讀取雙端口ram的can數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖區(qū)，同時將讀到的數(shù)據(jù)發(fā)到can總線上。上述過程后，atmega64程序將標志字段復位。至此完成了pc104總線對can總線的數(shù)據(jù)發(fā)送。can總線對pc104總線的數(shù)據(jù)發(fā)送與此過程相反。

3.1 atmaga64處理器程序

atmaga64處理器對can總線進行底層的讀寫工作，同時將數(shù)據(jù)寫到雙端口ram idt7134 中，并將idt7134中的首存儲字節(jié)設為標志位，通知pc104嵌入式pc機有數(shù)據(jù)被更新，要求pc104嵌入式pc機對idt7134進行讀操作。基于以上的過程atmaga64處理器程序包括對sja1000初始化程序、sja1000中斷處理程序以及訪問idt7134的程序。

3.2 pc104總線訪問雙口ram的linux驅動程序

linux驅動從結構上分為3個部分：

(1)設備的配置和初始化，包括檢查設備的存在、狀態(tài)，設備的注冊及相關設備驅動程序的初始化。一般這部分程序僅在初始化時調(diào)用一次，他包含在init_module()例程中。

(2)i／o請求服務程序主要通過系統(tǒng)調(diào)用，完成用戶的請求功能，如read，write等，設備的大多數(shù)操作都由i／o請求服務完成，主要包括read，write，ioct1等例程。

(3)中斷服務子程序，由系統(tǒng)接收所有硬件中斷，然后調(diào)用相應的中斷服務子程序。

在linux系統(tǒng)里，設備驅動以文件的方式出現(xiàn)，因此設備驅動的接口就是一個文件系統(tǒng)的接口，該接口由一個數(shù)據(jù)結構struct file_operations{}來定義，該數(shù)據(jù)結構是整個虛擬文件系統(tǒng)的標準接口。因此首先定義了pc104總線訪問雙口ram驅動程序文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構。

對于pc104內(nèi)存段linux內(nèi)核在啟動時就建立了訪問這些地址的頁表，訪問他們的虛擬地址