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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章 网络接口技术,本章学习目标与要求,1.掌握分布式嵌入式系统结构与嵌入式网络通信方式；,2.掌握,I,2,C,总线技术原理、通信方式、编程；,3.掌握,CAN,总线接口技术协议、接口电路、编程技术；,4.掌握以太网接口技术、接口电路、编程方式,5.,掌握,USB,总线接口技术协议、接口电路、编程技术；,6.,掌握,SPI,总线口技术、接口电路、编程方式,（该章内容可以不讲，,5,部分中的每一部分作为课程设计的一个专题，以下的,PPT,可以作为课程设计指导书使用）,10.1,概述,嵌入式系统因为体积小、能耗低、功能专一而广泛应用，构造基于网络的嵌入式应用，如普时运算、嵌入式传感器网络等以嵌入式系统为核心，实现信息共享、节约资源。,构造分布式嵌入式系统的网络协议有多种：,RS-485,、,I,2,C,总线协议、,CAN,总线协议、以太网协议等。,1,分布式嵌入式系统结构,处理元素,PE,（,CPU,控制器、存储器、相关,I/O,）,通信网络,(,协议、,ISO/OSI,模型的,7,层网络结构,),OSI,模型中的,7,层功能：,物理层,（规定了网络设备间基本的接口特性，电气特性、机械连接特性、位转换功能）；,数据链路层,（传输错误检测和控制一条单一链路转发）；,网络层,（定义基本的端到端 数据传输服务，主要用于多转发网络）；传输曾（定义了面向连接的服务，保证数据按一定的顺序、无差错地在多条链路上传送）；会话层（提供网络上终端用户交互的控制机制）；表示层（规定数据交换的格式，并且为应用程序提供有效的转换工具）；应用层（提供终端用户程序和网络之间的一个应用程序接口）。,10.1.2,嵌入式网络通信方式,点到点通信方式,：建立两个处理元素间的连接（,RS232,），,“,输入信号被输入设备采样，并通过一个点到点的链路传递到滤波器,F1,，然后,F1,的滤波结果通过点到点链路输入到第二个滤波器,F2,，最后,F2,的结果通过点到点链路送到输出设备中,”,。,总线通信方式,：连接到总线上的所有处理,PE,有自己的唯一地址（标识），,分组报文方式,（含有目的地址、被传送的数据、检错信息等），是嵌入式网络常用的通信链路形式。,固定优先级仲裁机制,公平仲裁机制,10.3 CAN,总线接口技术,CAN,总线是目前流行的几类现场总线之一，是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络，应用广泛,了解,SPI,总线的原理，掌握通过,SPI,总线访问器件的方法；,掌握,CAN,总线通讯原理；,编程,CAN,总线控制器,MCP2510,驱动的开发（,1,、添加,CAN,总线驱动的,write,操作，实现,CAN,数据自回环模式的收发。,2,、修改应用程序，实现两台,CAN,总线之间数据的收发。）,S3C2410,的,SPI,介绍：,SPI,：同步串行外围接口，允许,MCU,与各种外围设备以串行方式进行通信。,S3C2410,微处理器包括两路,SPI,，每路分别有两个,8,位转移寄存器，用来发送和接收数据。,SPI,引脚,主机输入,/,从机输出数据线,MISO,；,主机输出,/,从机输入数据线,MOSI,；,串行时钟,SCK,片选线,nSS,CAN,全称为,Controller Area Network,，即控制器局域网，是国际上应用最广泛的现场总线之一。,最初,CAN,总线被设计作为汽车环境中的微控制器通讯，在车载各电子控制装置,ECU,之间交换信息，形成汽车电子控制网络。比如，发动机管理系统、变速箱控制器、仪表装备、电子主干系统中均嵌入,CAN,控制装置。,原理,CAN,的主要优点包括：,低成本,极高的总线利用率,很远的数据传输距离,(,长达,10,公里,),高速的数据传输速率（高达,1Mbit/s,）,可根据报文的,ID,决定接收或屏蔽该报文,可靠的错误处理和检错机制,发送的信息遭到破坏后可自动重发,节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能,报文不包含源地址或目标地址仅用标志符来指示功能信息优先级信,原理,一个由,CAN,总线构成的单一网络中，理论上可以挂接无数个节点。实际应用中，节点数目受网络硬件的电气特性所限制,例如，当使用,TJA1050,作为,CAN,收发器时，同一网络中允许挂接,110,个节点。,CAN,总线的电气特征,物理介质，,“,显性,”,和,“,隐性,”,CAN,能够使用多种物理介质进行传输，例如：双绞线、光纤等。最常用的就是双绞线。信号使用差分电压传送，两条信号线被称为,CAN_H,和,CAN_L,，静态时均是,2.5V,左右，此时状态表示为逻辑,1,也可以叫做,“,隐性,”,。用,CAN_H,比,CAN_L,高表示逻辑,0,，称为,“,显性,”,。,原理,典型系统实现方法,节点控制器,-S3C2410,微处理器，,CAN,控制器,-MCP2510,、,MCP2515,芯片，,CAN,收发器,-TJA1050,、,TJA1040,芯片。,原理,CAN,总线控制器,MCP2510,支持标准格式和扩展格式的,CAN,数据帧结构,0-8,字节的有效数据长度，支持远程帧,最大,1Mbps,的可编程波特率,两个支持过滤器（,Fliter,、,Mask,）的接收缓冲区，三个发送缓冲区,支持回环（,Loop Back,）模式,SPI,高速串行总线，最大,5MHz,（,4.5V,供电）,3V,到,5.5V,供电,CAN,总线的,MAC,帧结构,原理,典型时序读取命令,典型时序单字节写入命令,CAN,波特率,同步段,传输段,相位,1,相位,2,CNF1,CNF2,CNF3,125Kpbs,1,7,4,4,0 x03,0 x9E,0 x03,250Kpbs,1,7,4,4,0 x01,0 x9E,0 x03,500Kpbs,1,7,4,4,0 x00,0 x9E,0 x03,1Mbps,1,3,2,2,0 x00,0 x9E,0 x03,波特率的设置：,通过设置,MCP2510,中的,CNF1,、,CNF2,、,CNF3,三个寄存器，实现不同时钟下，,CAN,总线通讯的波特率的设置。在本实验平台中，,MCP2510,的输入时钟为,16MHz,。,相位,1,与相位,2,以采样点分割,以下内容适合于,linux,操作系统下的编程,代码分析,MCP2510 Write,操作,在,local,处理器上关闭,/,打开中断操作：,local_irq_save(flags);,local_irq_restore(flags);,MCP2510,片选,ENABLE,MCP2510_Enable();,MCP2510,片选,DISABLE,MCP2510_Disable();,CAN,总线单字节写入操作,1,、,SPI,总线发送数据函数：,SendSIOData(),2,、发送单字节写入命令：,0 x10,3,、发送写入的地址,4,、发送写入的内容,Can,总线发送流程,1,、在,s3c2410_fops,结构中添加写接口,2,、用户程序使用,CanData,数据结构给驱动模块传递参数,3,、从用户空间读取待发送的内容,4,、将用户空间传递的数据加以解析,5,、,MCP2510,通过,SPI,接口与处理器传递数据,通过,CanData,结构发送数据：,(1),申请,CanData,大小的空间,char sendbuffersizeof(CanData),(2),判断只操作,CanData,大小的数据结构的情况（其他数量的字节报错返回）,(3)copy,数据从用户空间到内核空间中,(4),调用,CAN,总线发送数据函数（注意数据类型）,MCP2510_canWrite();,图,
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