基於MCP2515的Linux CAN總線驅動程序設計

MCP2515簡介

MCP2515是一種獨立的CAN總線通信控製器，是Microchip公司首批獨立CAN解決方案的升級器件，其傳輸能力較Microchip公司原有CAN控製器（MCP2510）高兩倍，最高通信速率可達到1Mbps。MCP2515能夠接收和發送標準數據幀和擴展數據幀以及遠程幀，通過兩個接收屏蔽寄存器和六個接收過濾寄存器濾除無關報文，從而減輕CPU負擔。

MCP2515主要功能參數及電氣特性如下：
      （1）支持CAN技術規範2.0A/B, 最高傳輸速率達到1Mbps；
      （2）支持標準數據幀、擴展數據幀和遠程幀，每幀數據域長度可為0~8個字節；
      （3）內含兩個的接收緩衝器和三個發送緩衝器，並且可編程設定優先級；
      （4）內含六個29位（bit）的接收過濾寄存器和兩個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）一次性模式可確保報文被一次性傳輸；
      （7）具有可編程時鍾脈衝輸出引腳，可作為其他芯片時鍾信號源；
      （8）幀起始（SOF）信號輸出功能可被用於在確定的係統中（如時間觸發CAN-TTCAN）執行時隙功能，或在CAN總線診斷中決定早期總線出級；
      （9）采用低功耗CMOS技術，工作電壓：2.7V~5.5V, 工作電流：5mA（待機狀態1μA）；
      （10）工作溫度範圍：（I）-40℃到＋85℃，（E）-40℃到＋125℃。

MCP2515 Socket CAN驅動實現

內核中為MCP2515提供了Socket CAN驅動程序，我們隻需為MCP2515芯片配置內核選項就可以使用Socket編程的方式使用MCP2515 CAN總線。

Socket CAN介紹

Socket CAN是在Linux下CAN協議實現的一種實現方法。Linux下最早使用CAN的方法是基於字符設備來實現的，與之不同的是Socket CAN使用伯克利的Socket接口和Linux網絡協議棧，這種方法使得CAN設備驅動可以通過網絡接口來調用。Socket CAN的接口被設計的盡量接近TCP/IP的協議，讓那些熟悉網絡編程的程序員能夠比較容易的學習和使用。

向Linux內核注冊MCP2515驅動

向Linux內核添加SPI驅動在之前的文章已經有詳細的介紹，根據硬件原理圖圖3所示，MCP2515掛在SPI0上，使用中斷GPF1，所以要向Linux內核注冊MCP2515設備，

注冊完成，執行make menuconfig配置內核選項。

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

編譯內核，內核啟動如圖顯示即說明MCP2515驅動加載成功。

Socket CAN測試

因為最新版BusyBox對Socket CAN的不支持，所以為了測試和使用Socket CAN，我們需要自己編譯Socket CAN的工具。這裏介紹兩個工具，分別是iproute2 和 canutils。

1 iproute2

（1）下載iproute2的最新源碼https://www.kernel.org/pub/linux/utils/net/iproute2/ 。筆者下載的是iproute2 3.6.0。

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

（3）因為我們隻需要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）修改完成執行make命令，生成ip命令，拷貝到開發板文件係統目錄。

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

2 canutils

Canutils是基於GNU GPLv2許可的開源代碼，包括canconfig、canecho、cansend、candump、cansequence五個工具，用於檢測和監控Socket CAN接口。

（1）下載canutils的最新源碼https://www.pengutronix.de/software/socket-can/download/canutils 。筆者下載的是canutils 4.0.6。
        （2）因為canutils編譯需要libsocketcan庫的支持，需要下載libsocketcan。https://www.pengutronix.de/software/libsocketcan/download/ 筆者下載的是libsocketcan 0.0.9。
        （3）解壓libsocketcan-0.0.9.tar.bz2。執行configure命令。（其中--host是指定交叉工具鏈，--prefix是指定庫的生成位置）
        ./configure --host=arm-none-linux-gnueabi --prefix=/home/linux/workdir/can/tools/libsocketcan
        （4）執行make編譯庫；
        （5）執行make install 生成庫。至此，libsocketcan編譯完畢。
        （6）解壓canutils-4.0.6.tar.bz2，執行configure命令。（其中--host是指定交叉工具鏈，--prefix是指定庫的生成位置，libsocketcan_LIBS是指定canconfig需要鏈接的庫，LDFLAGS是指定外部庫的路徑，CPPFLAGS是指定外部頭文件的路徑）
        ./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）修改完成執行make命令，生成四個目錄，分別拷貝到開發板文件係統的相應目錄。
        （8）使用canutils工具。（可以使用[命令 + --help]的方式來查看命令的詳細用法，下麵隻介紹一些常用的指令）

① 配置CAN的總線通訊波特率：
canconfig canX bitrate + 波特率