基于μCOSⅡ的CAN總線車身控制系統

3、系統軟件設計
　　整個系統的軟件可分為編譯軟件、上位機的軟件和系統節點軟件三個部分。
3.1 編譯軟件
　　主要是把用漢字書寫的汽車上各個器件的邏輯關系（規則式）,(例如: [<變光開關：近光]&[<燈光開關：大燈]==[>前照燈：遠光] &[Delay:5s]&[>前照燈：滅]),根據具體的CAN協議和μCOSⅡ嵌入式操作系統所定義消息的要求編譯成單片機能認識的代碼,從而保證了程序的兼容性和有利于汽車功能的擴展，同時也可以移植到其它型號的汽車上。
3.2 上位機的軟件
　　主要是通過USBCAN適配卡對CAN總線傳遞的報文進行監聽，這樣對整個CAN上的設備和裝置可以起到較好的監控作用，以便能方便地進行系統調試。
3.3 系統節點軟件軟件
　　主程序基于μCOSⅡ嵌入式操作系統實現多任務實時控制。各節點采集，檢測各自的數字量，模擬量，脈沖量，以CAN協議的格式形成報文（即消息）發送到總線上，同時根據需要對多個設備對象進行就地實時控制和監視。通信軟件是系統節點軟件的關鍵部分，采用CAN2.0B通訊協議。通信軟件有3部分組成：主程序，初始化程序，發送程序和接收程序（即中斷0處理程序）。以下是基于μCOSⅡ嵌入式操作系統的簡單框架和部分程序。

3.3.1 主函數
　　OSInit()和OSStart()是μCOSⅡ操作系統提供的源代碼，OSMboxCreate（） 和OSTaskCreate（）是μCOSⅡ操作系統分別用來產生郵箱和任務的函數[4]。
void main(void)
{
INTInit (); // 開通CPU的中斷；
CanInit(); //SJA1000的初始化；
OSInit(); //μCOSⅡ操作系統的初始化；
Timer0Init (); //定時器0的初始化；
MBoxPro=OSMboxCreate((void *)0); //創建存放從CAN上接收到的數據（消息）的郵箱；
MBoxSend=OSMboxCreate((void *)0); //創建存放所要發送數據（消息）的郵箱；
OSTaskCreate(TaskCanSend, (void *)0, &TaskCanSendSTK[0],7);
//創建發送CAN數據的任務；
OSTaskCreate(TaskMsgPro,(void*)0,&TaskProSTK[0],20);//創建處理消息的任務；
OSStart(); //啟動μCOSⅡ操作系統；
}
3.3.2 初始化程序
　　初始化程序通過將CAN控制器的寄存器寫入控制字，確定CAN的工作方式。用P2.7作為選通信號與SJA1000的CS引腳相連,SJA1000的片內寄存器和P89C668單片機寄存器是重疊編址的,因此SJA1000寄存器尋址時要定義成片外RAM尋址。
CanInit(void)
{ MODE = 0x09; //進入復位模式,對SJA1000進行初始化;
CDR =0x88； //選擇PeliCan;
CMR = 0x0C； //清除數據溢出和釋放接收緩沖器;
IER = 0x03； //開放接收中斷和發送中斷;
ACR0 = 0x66； //根據具體的協議定義;
ACR1 = 0x66； //根據具體的協議定義;
ACR2 = 0x66； //根據具體的協議定義;
ACR3 =0x66； //根據具體的協議定義;
AMR0 = 0x00； //根據具體的協議定義;
AMR1 = 0x00； //根據具體的協議定義;
AMR2 = 0x00； //根據具體的協議定義;
AMR3 = 0x07； //低三位SJA1000是保留位,設置為無關;
BTR0 = 0x02； //12MHz晶振下,設置波特率為100kbps;
BTR1 =0x2F；
OCR=0XAA；
EWLR =0x60；
RBSA = 0x00； //RX緩存器起始地址寄存器設置為0；
TXERR= 0x00；
ECC =0x00； 
MODE= 0x08； //單向濾波方式,進入正常模式;
}
3.3.3 發送任務程序
　　要發送的報文的數據為兩個字節。
void TaskCansend(void *scddata) reentrant
{ INT8U err;
unsigned char xdata *ptbuf;//SJA1000的寄存器定義成片外RAM;
unsigned char i,status;
StrYz *MesNeedSend; //郵箱接收報文的格式，為結構體；
scddata=scddata;
for(;;){
//不斷等待發送郵箱MboxCanSend是否有要發送的報文，若有報文則執行發送任務。
MesNeedSend=(StrYz *)OSMboxPend(MBoxSend,0,&err);
ptbuf=0x7f10;
status=SR;
if ((status&0x10)==0x10) return ;
if ((status&0x08)==0x0) return ;
if ((status&0x04)==0x0) return ;
for(i=0;i<=4;i++)
{
*ptbuf=SjaTran[i]; //發送1個字節的報文幀信息和4字節的報文ID碼；
ptbuf++;
}
*ptbuf=Val ; //發送的消息即報文：第一個字節；
ptbuf++;
*ptbuf= ID; //發送的消息即報文：第二個字節；
CMR=0x01;
return ; } }
3.3.4 接收中斷服務子程序
　　SJA1000報文的接收有兩種方式:中斷接收方式和查詢接收方式。鑒于對汽車通訊的實時性要求很強,因此采用中斷接收方式.當SJA1000接收緩存器滿時，其內部接收中斷標志位置位，并使得CPU的外部中斷INT0為高電平，產生中斷。因中斷比μCOSⅡ操作系統的其它任務優先級高，則μCOSⅡ操作系統立即響應并進行保護現場和任務調度，進入下面的CAN中斷接收程序，當執行完后，恢復現場，進行任務切換。鑒于每次發送一個幀數據（含有消息），為了防止一個開關動作而發送幾個消息（非連續發送），根據SJA1000的機理，每接收一次釋放一次，如果當前的消息沒有及時地發送到要處理消息的郵箱MsgPro，從而造成當前的消息被后來的消息覆蓋，因此在CPU開辟一段RAM空間作為緩存區即StrYz StrCanRE[10]，來保存要處理的消息，這也是實現可靠通訊的需要。
StrYz StrCanRE[10];
INT8U IStrCanRE=0;
void TaskCanRec(void) reentrant
{ unsigned char status;
unsigned char xdata * prbuf; //定義指向SJA1000寄存器的指針;
status=SR; //讀狀態并去SJA1000的中斷標志位；
status=status&0xC3;
if(status!=0)
{ if((status&0x80)==0x80) { MODE=0x00;return;}
if((status&0x2)==0x02) {CMR=0x0C;return; }
if((status&0x01)==0x01 )
{ if((*prbuf & 0x40)==0x40) CMR=0x04; //是否遠程禎；
else { ptbuf=0x7f15; //接收后兩個字節的數據（消息）；
StrCanRE[IStrCanRE].Val=*ptbuf; //接收第一個字節數據；
ptbuf++;
StrCanRE[IStrCanRE].ID=*ptbuf; //接收第二個字節數據；
CMR=0x04;
//把從CAN總線上接收到的消息發送到要處理消息的郵箱MsgPro；
OSQPost(MBoxPro,(void * )&StrCanRE[IStrCanRE]);
IStrCanRE++;
if( IStrCanRE >= 10 ) IStrCanRE = 0;
}} }
return;
}
4、結束語
　　總之，就像汽車電子技術在20世紀70年代引入集成電路、80年代引入微處理器一樣，90年代直到21世紀初總線技術在汽車電子技術中將是一個重要的里程碑。目前國內還沒有自主產權的CAN總線技術在汽車工業中應用，但是許多高校和科研單位都在加緊這方面的研究和開發。本文在這一領域做了有益的探索和大膽的嘗試，實踐證明，CAN技術是成功的。它必將以其低成本，高可靠性及靈活的通訊方式推動我國汽車工業的發展。