基于ARM嵌入式系统的RFID驱动程序设计

2.3 RFID驱动程序设计
完成SPI底层驱动后，上层RFID驱动的内容主要是对nRF905配置寄存器进行配置，包括发送接收数据的字节数、目标地址、工作模式、时钟频率等通过nRF905自定义的SPI指令写入寄存器中。因此要对SPI驱动中的write/read函数进行封装，通过调用SPI驱动中的函数完成整体驱动的寄存器配置和数据传输功能。
RFID驱动程序作为设备文件，同样分为write、read、open、release、ioctl等几个操作。RFID驱动程序的写操作过程：首先将用户空间中的数据拷贝至数据结构中；然后使nRF905进入Standby模式，调用SPIwrite函数对数据寄存器和地址寄存器进行配置，把发送数据和目标地址写入本地nRF905，之后进入ShockBurst发送模式，由本地nRF905向目标nRF905发送数据；最后进程进入休眠状态，等待数据准备信号DR触发中断，由中断处理例程唤醒进程，完成数据发送。图2为RFID的发送流程图。

RFID的读操作将判断缓冲区是否为空，如果不为空，就把缓冲区中的数据拷贝至数据结构中，并拷至用户空间中；如果为空，进程就会进入休眠，等待缓冲区接收到数据后，进入中断唤醒进程。在进入ShockBurst RX模式后，本地nRF905会自动监测空中的信息，在nRF905发现和接收频率相同的载波时，载波检测信号CD被置高，触发中断，在中断例程中只是延时一段时间，等待nRF905接收到有效的目的地址时，地址匹配信号置高。当nRF905接收到有效的数据包后，数据准备就绪信号DR会触发中断，进入中断例程，进入Standby模式，把接收到的数据通过SPI接口读入缓冲区内，而后唤醒进程，把缓冲区中的数据拷贝至用户空间中。当所有的数据被读出后，nRF905的AM和DR信号线会被置低。nRF905切换到下一状态。RFID驱动接收流程如图3所示。

3 功能测试
测试主要分为两部分，首先对底层SPI接口部分做调试，然后在此基础上，对RFID驱动进行功能测试。
硬件方面，利用S3C2440开发板的扩展口与nRF905模块连接，扩展口中用到的GPIO资源在驱动程序中设置。另外，用RS-232串口将开发板与PC机相连，利用内核的Debug功能[6]，通过PC机对开发板进行控制，完成驱动加载和应用程序的运行。
软件方面，基于S3C2440的嵌入式平台需要完整的嵌入式操作系统资源，包括bootloader、kernel、文件系统。在对内核进行剪裁后，将bootloader、kernel、文件系统通过JTAG烧入NAND Flash中。操作系统要保证内核、文件系统以及硬件设备正常运行。
3.1 SPI驱动功能测试
SPI驱动测试主要测试驱动程序的功能，测试驱动程序是否能够控制SPI主从设备正确传输数据。资源包括S3C2440开发平台、Linux2.6.12内核源码包、示波器。系统运行后，加载SPI驱动，运行编写的上层应用程序进行数据收发，并用示波器观察波形。
3.2 RFID驱动程序测试
在测试SPI驱动成功后，重新启动系统，待系统成功运行后，加载RFID驱动程序，运行为其编写的测试程序，测试两nRF905无线模块间的通信。S3C2440的GPIO资源与nRF905信号线对应关系如下：
Power down模式： PWR GPJ12
载波检测输出： CD GPG6
地址匹配输出： AM GPB9
数据就绪输出： DR GPG1
SPI主入从出： MISO GPE11
SPI主出从入： MOSI GPE12
SPI时钟： SCK GPE13
SPI使能： CSN GPB10
发送/接收使能： TRX_CE GPG8
发送/接收模式： TX_EN GPG0
两个平台分别为：ARM9嵌入式平台和MSP430单片机平台。在ARM平台运行发送测试程序，而单片机平台运行接收测试程序，之后交换。接收端将接收到发送端发送的数据，并将数据在PC机终端显示。
当ARM发送端的应用程序中发送字符串“aaaaaaaa”时，单片机端的nRF905模块接收寄存器中收到转换后的ASCII码“97”；当ARM端作为接收端而单片机作为发送端时，ARM端运行接收程序后，在用户空间即显示终端上显示了接收到的数据“abcd…”。表明此RFID驱动程序成功实现了控制nRF905无线收发器进行数据接收传输的功能。
本文介绍了一种基于ARM9 S3C2440嵌入式平台扩展RFID驱动的设计方案，设计了硬件扩展电路和相应的驱动程序，通过了并测试。实现了嵌入式平台间的RFID短距离即时通信功能。嵌入式RFID驱动将推动RFID技术在应用领域中的发展，将会支持更多的射频硬件，根据此驱动可以开发更多的应用程序，满足多种需求。
参考文献
[1] 董丽华.RFID技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2] SAMSUNG.S3C2440A user’s manual reltminary[OL]. Revision0，2004.
[3] NORDIC Semiconductor.nRF905_rev1_1[OL].2004：1-36.
[4] 刘淼.嵌入式系统接口设计与Linux驱动程序开发[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2006.
[5] Jonathan Corbet,Alessandro Rubini,Greg Kroah-Hartman. Linux device drivers[M].Sebastopol：O’Reilly Media，2005.
[6] BOVERT D P，MARCO C著.深入理解Linux内核(第三版)[M].陈莉君，张琼声，张宏伟，译.北京：中国电力出版社，2007.