1 引 言

　　pc104嵌入式工业计算机由于其小尺寸结构、堆栈式连接、轻松总线驱动的特点得到了广泛的应用。现场总线领域中，can总线得到了计算机芯片商的广泛支持，他们纷纷推出直接带有can接口的微处理器(mcu)芯片。

　　带有can的mcu芯片总量已经达到1亿3 000万片，因此在接口芯片技术方面，can已经遥遥领先于ff，pro-fibus，lonworks等其他所有现场总线。但是pc104总线不能与can总线直接通信，因此在can总线控制系统中难以运用。

　　针对以上问题，以avr单片机为协处理器设计了pc104总线与can总线的转换卡并且考虑到pc104嵌入式工业计算机上通常运行linux操作系统的特点，编写了转换卡linux下pc104总线访问双口ram的驱动程序。该转换卡运用在工业控制系统中，实际表明可以稳定可靠地运行。

　　2 硬件部分

　　pc104到can总线转换卡的硬件系统框图如图1所示。在pc104总线与can总线的通信中，要考虑的主要问题是pc104总线与can总线数据同步问题。pc104总线与can总线的总线速度存在很大差异，针对这样的问题通常采用的方法是使用双端口ram或fifo作为缓冲器，这里使用双端口ram作为数据缓冲，同时在双端口ram中预留几个字节作为atmega64处理器与pc104嵌入式计算机的软握手信号，通过以上方法完成pc104总线与can总线的数据同步。epm7128为altera的cpld，这里使用cpld主要用于pc104到can总线转换卡的地址译码。can总线通信选用sja1000 can总线控制器实现，为了适应工业现场恶劣的电磁环境，在sja1000与pc82c250中经过了光隔处理。

2.1 pc104总线与idt7134接口电路

pc104嵌入式计算机为了读取双端口ram idt7134的数据。首先将idt7134映射到pc104嵌入式计算机的存储器空间，使用smemr*、smemw*作为idt7134的oer，r／w控制信号。另外利用cpld epm7128将pc104总线的高3位地址sa19、sa18、sa17译码作为idt7134的片选信号。

　　2.2 atmega64与idt7134接口电路

　　处理器atmega64采用的是地址线、数据线分时复用技术，因此需要进行地址锁存。epm7128内使用vhdl硬件描述语言设计了该地址锁存器。atmega64与idt7134接口电路如图3所示。

2.3 cpld epm7128内部逻辑

cpld epm7128在整个设计中主要完成译码，与地址锁存的功能。在quartusⅱ6.0环境下，通过vhdl硬件描述语言，完成上述功能。其程序源码如下：

在上面的vhdl代码中cssja1000为sja1000片选信号，cs7134l为idt7134左端口片选，cs7134r为idt7134右端口片选。

3 软件部分

要实现pc104总线与can总线的数据通信，在上面的硬件设计中已经提到采用的是双端口 ram作为数据缓冲的方法，其中涉及在双端口ram中开辟数据区作为pc104嵌入式pc机与atmega64的软握手标志。握手过程要在pc104嵌入式pc机与atmega64的软件程序中实现，其过程如下：首先在双端口ram中开辟两个缓冲区，分别用来缓冲can总线的收发数据。当pc104总线有数据发到can总线上时，先将数据写到双端口ram的can数据发送缓冲区，然后向双端口ram预留的标志字段写入特定值，通告atmega64有数据要通过can总线发送，atmega64采用查询的方式检测这个标志字段，当检测到标志字段的特定值时，就读取双端口ram的can数据发送缓冲区，同时将读到的数据发到can总线上。上述过程后，atmega64程序将标志字段复位。至此完成了pc104总线对can总线的数据发送。can总线对pc104总线的数据发送与此过程相反。

3.1 atmaga64处理器程序

atmaga64处理器对can总线进行底层的读写工作，同时将数据写到双端口ram idt7134 中，并将idt7134中的首存储字节设为标志位，通知pc104嵌入式pc机有数据被更新，要求pc104嵌入式pc机对idt7134进行读操作。基于以上的过程atmaga64处理器程序包括对sja1000初始化程序、sja1000中断处理程序以及访问idt7134的程序。

3.2 pc104总线访问双口ram的linux驱动程序

linux驱动从结构上分为3个部分：

(1)设备的配置和初始化，包括检查设备的存在、状态，设备的注册及相关设备驱动程序的初始化。一般这部分程序仅在初始化时调用一次，他包含在init_module()例程中。

(2)i／o请求服务程序主要通过系统调用，完成用户的请求功能，如read，write等，设备的大多数操作都由i／o请求服务完成，主要包括read，write，ioct1等例程。

(3)中断服务子程序，由系统接收所有硬件中断，然后调用相应的中断服务子程序。

在linux系统里，设备驱动以文件的方式出现，因此设备驱动的接口就是一个文件系统的接口，该接口由一个数据结构struct file_operations{}来定义，该数据结构是整个虚拟文件系统的标准接口。因此首先定义了pc104总线访问双口ram驱动程序文件系统的数据结构。

对于pc104内存段linux内核在启动时就建立了访问这些地址的页表，访问他们的虚拟地址