一种基于Salvo的通用CAN/LIN网关

4 网关软件
CAN总线与LIN总线比较相似，协议数据单元比较接近，网关软件数据处理量不大；而且，网关软件本身功能相对单一，一般不需要操作系统支持。但本文讨论的是一个通用网关，针对不同场合系统功能需要适当的裁剪和扩充，有操作系统的支持更便于系统功能的裁剪和扩充，提高系统的可移植性，增加系统通用性。另外，有操作系统的支持系统开发时间大大缩短，而且可靠性也大大提高。
4.1 实时操作系统Salvo
系统软件开发采用实时操作系统RTOS会占用部分系统硬件资源，目前大多数RTOS 适用于ARM 或X86 等可配备丰富硬件资源的微处理器系统。实时操作系统Salvo 占用系统硬件资源少，且功能强大，适合硬件资源相对贫乏的单片机，尤其是存储器资源贫乏的PIC 系列单片机。Salvo 占用程序存储器容量取决于用户调用的系统函数，一般典型系统占用1～2K 程序存储器。占用数据存储器容量取决于用户定义的变量、任务和事件的数量，以PIC16 系列单片机为例，每个全局变量占10b，任务占5b，事件占3b，一般典型系统占用50～100b 数据存储器。
Salvo 是一个基于优先级任务切换，支持事件驱动的多任务实时操作系统。Salvo 共支持16 个任务优先级，且多个任务可以共用一个优先级，任务按优先级高低切换，对于多个同一优先级的任务，以时间片循环方式切换。Salvo 支持任务和事件的数量不限，取决于RAM 的大小。
4.2 任务分割及功能确定
基于RTOS 的软件开发主要工作是任务分割、任务功能确定和任务代码编写。任务分割的基本原则是任务内的内聚度强而任务间的偶合性弱。为减少Salvo在任务切换时占用过多的系统资源，任务分割尽量减少任务数，系统分割成5个任务（参见图4）：

CAN_TXD任务：由ENCANTXD信号触发，将经PDU_Conversion任务转换的数据送到CAN模块的发送缓冲寄存器，并启动CAN发送器发送数据。
CAN_RXD任务：由ISR_CANRXD中断服务程序发送ENCANRXD事件触发，接收CAN模块接收缓冲器的数据，发送CANTOLIN信号触发PDU_Conversion任务。
LIN_RXD任务：由ISR_LINRXD中断服务程序发送ENLINRXD事件触发，接收USART模块发送来的数据。根据LIN协议分析标识场确定报文的内容和长度，分析校验和场确定报文的正确性，发送LINTOCAN信号触发PDU_Conversion任务。
LIN¬_TXD任务：由ENLINTXD信号触发，将经PDU_Conversion任务转换的数据送到USART模块，并控制USART模块安LIN协议发送数据。
PDU_Conversion任务：由LINTOCAN或CANTOLIN信号触发，将服务数据单元SDU转换成CAN协议数据单元或LIN协议数据单元，并通过ENCANTXD信号或ENNLINTXD信号触发CAN_TXD任务或LIN_TXD任务向CAN总线或LIN总线发送数据。
4.3 任务间通信及任务优先级
现场总线一般对实时性要求较高，为提高系统的实时性，减少数据在网关的延时，系统采用中断方式接收CAN总线和LIN总线的数据。若CAN总线上有节点发送数据，网关的CAN模块接收器接收数据，存于信息集中缓冲器MAB，同时根据接收屏蔽器信息，比较接收过滤器与接收信息标示区是否相符，若相符将信息集中缓冲器信息装入接收缓冲器（RXB0或RXB1，PIC18F4680的CAN模块有两个接收缓冲器），并通过中断标志寄存器PIR3的RXB0IF或RXB1IF（CAN模块接收缓冲器中断标志位）申请中断，CPU进入ISR_CANRXD中断服务程序，在ISR_CANRXD中发送ENCANRXD事件触发CAN_RXD任务启动。CAN_RXD任务读取接收缓冲器中SDU数据，存入一个CANSDU全局数组，并发送CANTOLIN信号触发PDU_Conversion任务启动。PDU_Conversion任务接收全局数组CANSDU数据，转换成LIN总线的协议数据单元，存于LINPDU全局数组，并发送ENLINTXD信号触发LIN_TXD任务启动。LIN_TXD任务接收全局数组LINPDU数据，控制USART模块按LIN总线协议发送数据。以上是CAN/LIN网关从CAN总线接收数据发送到LIN总线的各任务同步及通信过程，CAN/LIN网关从LIN总线接收数据发送到CAN总线的各任务同步及通信过程基本与其相似。