摘要：介绍了Linux下设备驱动程序的结构，描述了CAN通信卡设备驱动程序的软件框架以及如何将CAN设备驱动程序加入到Linux系统内核中。讨论了具体实现中为了提高通信效率和通信能力，改进设备驱动程序的缓冲区管理以及利用Linux的特点合理设计中断处理程序。

    　关键词：Linux操作系统 设备驱动程序 CAN通信卡 中断处理程序

    　目前，许多工业现场如电力系统、化工系统等大量使用控制器局部网（CAN-Controller Area Network）现场总线网络，CAN通信卡作为计算机的外设将计算机接入CAN网络。市场上有不少CAN通信卡，但基本上都不带Linux驱动程序CONTROL ENGINEERING China版权所有，当需要在Linux下使用CAN通信卡设备时，需自己开发Linux的驱动程序。开发Linux驱动程序不但要求程序员要非常熟悉Linux系统，而且要熟悉Linux驱动程序开发的规范。本文将详细介绍CAN通信卡的Linux驱动设备程序的设计和实现。

    　1 CAN通信卡的Linux设备驱动程序结构

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sp;   　Linux系统内核通过设备驱动程序与外围设备进行交互，设备驱动程序是Linux内核的一部分，它是一组数据结构和函数，这些数据结构和函数通过定义的接口控制一个或多个设备。对应用程序而言，设备驱动程序隐藏了设备的具体细节，对各种不同设备提供一致的接口，一般来说是把设备射为一个特殊的设备文件，用户程序可以象对普通文件一样对此设备文件进行操作。

    　Linux将每个设备看作一个文件，即可以像对待文件那样使用read、write等系统调用进行读写。Linux的设备文件分为两类：一是字符设备，只能对该类设备进行顺序读写，对外提供字节流方式的操作；二是块设备，可以对该类设备进行随机访问，一般是磁盘设备等大容量存储设备。CAN通信卡设备属于字符型设备。

    　对设备的访问是由设备驱动程序提供的。Linux的设备驱动程序可以用模块的方式加载入内核，设备驱动程序与Linux系统的关系如图1所示。

    　1.1 CAN通信卡设备的特点

    　控制器局部网（CAN）属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。由于其性能优异、价格低兼，很快被推广到工业测控现场。

    　CAN通信卡硬件实现CAN定义的物理层和数据链路层功能，收发报文中数据长度为0～8个字节控制工程网版权所有，有2032个报文标识符。工作时通过报文标识符确定总线访问优先权，高优先级报文具有低延迟时间，数据传送速率可编程（最高为1Mbps）。发送期间若丢二氧化碳仲裁或由于出错而破坏的报文可自动重发。具有成组和广播报文功能。

    　当CAN通信卡接收到一个报文时，数据保存在CAN通信卡上的接收缓存器中，并产生一接收中断。当一个报文被成功发关垢，发送缓冲器可再次被访问，产生一个发送中断信号。CAN通信卡发送报文，将数据送入CAN通信卡上的发送缓存器中，CAN通信卡将数据串行化发到CAN总线上。

    　1.2 CAN通信卡设备驱动程序的任务

    　由于CAN一帧的数据长度最大为8个字节控制工程网版权所有，可以用多帧的Hilon A协议来使CAN传输数据任意长。CAN通信卡驱动程序主要完成按照Hilon A协议解包接收和打包发送任务，并要对接收的多帧进行管理。

    　CAN通信卡驱动程序应该完成以下任务：

　（1）为应用程序提供通过CAN卡发送和接收任意长度数据的能力；

　（2）为应用程序提供设备CAN卡上CAN控制器运行参数的能力；

　（3）以阻塞或非阻塞方式读写CAN设备文件；

　（4）允许CAN卡同时收发多路数据。

    　1.3 CAN通信卡驱动程序的处理流程

    　用户进程通过系统调用向驱动程序传送一帧任意长度的数据控制工程网版权所有，驱动程序中发送数据的程序按照Hilon A协议将该帧分段打包，放入发送队列，并向CAN控制器请求发送，由中断处理程序中发送部分负责发送完所有的数据包。

    　当CAN通信卡接收到数据时，产生接收中断CONTROL ENGINEERING China版权所有，启动接收中断处理程序上半部将CAN控制器中接收缓冲器中的内容复制到接收队列中www.cechina.cn，由中断处理的下半部负责解包和组帧的任务，并将处理完的帧放入帧队