Diplomarbeit DA-4

Zusammenfassung

Im Zentrum dieser Diplomarbeit wird eine kleine Schaltung stehen, die an den USB-Bus eines Linux-Rechners angeschlossen werden kann. Zur Ankopplung an den USB-Bus wird in dieser Schaltung der Baustein AN2131 von Cypress Semiconductors verwendet, der aus einem frei programmierbaren Kern mit dem 8051 Prozessor besteht. Der Baustein verfügt über ausreichend freie I/O-Leitungen, die zur Steuerung von externer Hardware verwendet werden können - in unserem Fall ist daran der Controller SJA 1000 zur Ansteuerung des CAN Feldbusses angeschlossen. Die Aufgabe wird sein, einen Gerätetreiber unter Linux zu entwickeln, der die Kommunikation mit dem AN2131 in das Betriebssystem integriert. Dazu gehört auch die Programmierung des 8051 Prozessor-Kerns im AN2131 in Assembler und/oder C.

1  Die Aufgabe

In Abb. 1 sehen Sie den Prototypen des USB-zu-CAN Konverters. In der Mitte ist das USB-Modul der Firma Braintechnology, das im wesentlichen den SMD-Baustein AN2131 in der Mitte enthält. Über zwei DIL Kontaktleisten ist das Modul mit der Lochrasterplatine verbunden. Unten ist der Philips 82C200 CAN Controller-Baustein zu sehen (ein Vorgänger des SJA1000). Oben ist ein Lattice isp1016 CPLD als Glue-Logic zur Ansteuerung des 82C200. Der 10-polige Steckverbinder links oben dient zur Programmierung des CPLD.

Momentan fehlt im Prototypen noch der CAN-Bus Transceiver (ein Philips 82C150) und der CAN-Bus Stecker.

Abb. 1: Der USB/CAN Prototyp. Wir verwenden statt des gezeigten 82C200 CAN Controllers einen SJA1000. Der Atmel AVR Baustein hat mit der CAN Schnittstelle nichts zu tun, sondern diente in einem anderen Projekt (,,avrpipe''), um USB direkt an einen AVR zu koppeln. [board.jpg]

Ihre Aufgaben werden sein:

• Das Programm für den AN2131 schreiben. Dieses Programm wird in 8051 Assembler geschrieben, unter Umständen können Teile davon auch in C geschrieben werden. Das Programm wird die Kommunikation auf dem USB-Bus abbilden auf Registerzugriffe des CAN-Bus Controllers. Sie werden dazu die Werkzeuge asx8051 und sdcc unter Linux verwenden.

• Den Linux Gerätetreiber schreiben. Dieser Treiber wird die Kommunikation mit dem CAN-Bus übernehmen. Neben den üblichen Treiberaufgaben wird es auch dazugehören, den AN2131 nach dem Einschalten zuerst mit dem im ersten Aufgabenteil geschriebenen 8051 Programm über den USB-Bus zu laden.

1.1  Literatur

• Die USB Homepage ist http://www.usb.org. Hier gibt es die Spezifikation zum freien Download (387 Seiten in der Version 1.1).

• Auf der Webseite von Cypress, http://www.cypress.com, finden Sie das Datenblatt des ,,Easy-USB'' (EZ-USB) Bausteines AN2131.

• Die Homepage der Firma Braintechnologie, die das USB Prototypenmodul mit dem AN2131 herstellen, ist http://www.braintechnology.de.

• Ein Tutorial für den 8051 Prozessor gibt es hier: http://www.8052.com/tut8051.phtml

• Brad Hards, The Linux USB sub-system, Sigma Bravo Pty Ltd. Diesen Text gibt es frei auf http://www.linux-usb.org/.

• Detlef Fliegl, Programming Guide for Linux USB Device Drivers, 2000, http://usb.cs.tum.edu/download/usbdoc/.

• Für Linux gibt es folgende Pakete, die den AN2131 ansteuern. Es lohnt sich auf alle Fälle, diese Software zum Einstieg zu studieren:
  • Serai von Bernd Porr, http://www.cn.stir.ac.uk/~bp1/ezusb/. Serai ist ursprünglich ein USB-Projekt von Bernhard Kainka, der allerdings nur Treiber für Windows zur Verfügung gestellt hat. Bernd Porr hat die Treiber für Linux geschrieben.

  • Das ,,usbstress'' Paket von Thomas Sailer, sailer@ife.ee.ethz.ch. Dieses und ähnliche Pakete wie z.B. usbutils gibt es unter http://usb.cs.tum.edu/download.html.

• USB By Example, http://www.usb-by-example.com/Examples/

• Das Datenblatt des CAN Controllers SJA1000 finden Sie auf der Philips Homepage (oder durch eine Suche mit Google). Dieser Baustein ist anschlusskompatibel mit dem älteren 82C200.