RFID具有读取速度快、读取间隔远、贮存信息量大、标签上数据可加密、运用寿命长、作业环境适应性强等多种长处，现已在各范畴广泛使用［1］。
将RFID技能与嵌入式体系相结合，将射频辨认模块嵌入到嵌入式体系中，在嵌入式Linux下经过规划驱动程序完结射频模块的收发功用。嵌入式RFID体系增加了RFID技能的通用性和可移植性，丰厚了嵌入式体系通讯接口外设功用，提升了嵌入式技能在无线通讯范畴的开展空间。
当时的嵌入式体系中并不支撑RFID体系，所以要进行硬件和软件两方面的扩展。硬件方面首要依据nRF905无线收发器的电气特性进行接口扩展，使用依据ARM9嵌入式渠道的扩展口对nRF905进行操控；软件方面使用Linux内核杰出的移植性和扩展性，编写驱动程序操控射频模块的收发功用，在底层驱动以搜集和分组数据并传递给上层使用程序，由上层使用程序与用户进行交互。本文所研讨的依据嵌入式体系的RFID驱动，将为嵌入式RFID体系供给底层软硬件接口程序，为嵌入式内核增加RFID管理机制，为上层使用程序供给杰出服务，下降嵌入式RFID的开发难度，缩短开发周期，然后下降其本钱，使RFID的使用愈加遍及。
1 硬件电路的完结
图1是nRF905无线收发器接口扩展的硬件电路原理图，硬件电路的完结首要依据S3C2440 ARM9微处理器和单片nRF905无线收发器的互联，以及依据nRF905电气特性所做的一些外接电路。
S3C2440是一款选用ARM920T内核的高性能32 bit处理器，其主频高达405 MHz，选用5级流水线和哈佛结构。S3C2440包含两个SPI接口，每个接口别离有两个8 bit数据移位寄存器用于发送和接纳。在SPI发送期间，数据一起发送（串行移出）和接纳（串行移入）［2］。因而，使用处理器的SPI接口，能够很方便地用SPI接口与nRF905无线收发模块进行数据传输。
单片nRF905无线收发器作业在433/868/915 MHz的ISM频段。由一个彻底集成的频率调制器、一个带解调器的接纳器、一个功率放大器、一个晶体振荡器和一个调节器组成。其所具有的ShockBurst作业形式能够主动发生前导码和CRC。能够经过SPI接口进行编程装备。
nRF905选用Nordic公司的VLSI ShockBurst技能。ShockBurst技能使nRF905能够供给高速的数据传输而不需求贵重的高速MCU来进行数据处理/时钟掩盖。经过将与RF协议有关的高速信号处理器放到芯片内，nRF905供给给微操控器一个SPI接口，速率由专为操控器设定的接口速度决议。nRF905经过ShockBurst作业形式在RF以最大速率进行衔接时，下降数字使用部分的速率来下降在使用中的均匀电流耗费。在ShockBurst接纳形式中，地址匹配（AM）和数据预备安排妥当（DR）信号告诉微处理器一个有用的地址和数据包现已各自接纳完结。在ShockBurst发送形式中，nRF905主动发生前导码和CRC校验码，数据预备安排妥当（DR）信号告诉微处理器数据传输现已完结［3］。
2 RFID驱动程序规划
2.1 全体驱动规划思维
RFID驱动程序的规划选用自底而上（Down-Top）的办法。优先规划底层部分即SPI接口的驱动程序，然后再规划上层RFID驱动。这种自低而上规划办法能够把大模块涣散为几个小模块，把大规划分为小规划，便于开发验证，而且契合Linux模块化的规划思维，是一种高效的规划办法。
nRF905选用SPI接口与外界进行通讯，因而底层SPI驱动首要完结nRF905的SPI和微处理器S3C2440的SPI模块间的通讯。上层RF驱动程序经过SPI接口向nRF905发送指令和数据，终究由nRF905的主机操控器操控射频收发器完结数据收发，完结射频模块间的无线通讯。
2.2 SPI驱动程序规划
在硬件电路中，微处理器S3C2440的SPI0模块与nRF905中的SPI接口相衔接。SPI驱动的效果即完结主SPI与nRF905中从SPI的数据传输。为了便于验证功用，进步项目开发功率，底层SPI驱动规划为独立的模块，而且进行调试，在SPI驱动规划的基础上，完结上层RF驱动。
在ARM9嵌入式渠道的内核Linux2.6.12中，不包含SPI驱动程序，而在Linux内核之后的版别中包含了SPI驱动。这样，就能够移植新版别中的SPI驱动到本嵌入式渠道Linux2.6.12中。尽管这种SPI驱动通用性和功用性都较强，但其代码量大，较多功用并不契合本规划的要求。因而，本规划挑选从头编写SPI底层驱动，简化其功用，树立环形缓冲区，进步数据收发功率。
SPI驱动程序作为设备文件，包含write、read、open、release、ioctl等几个操作［4］，其间关键性的硬件操作为读写操作，写操作的首要效果是把用户数据复制到内核缓冲区，并操控微操控器中的主SPI发送数据到nRF905中；读操作与写操作相似，而进程相反，即把主SPI接到的数据复制到内核缓冲区，再由内核缓冲区复制到用户空间申请好的数据结构中。对SPI设备数据接纳的监控，驱动程序选用中止的办法来告诉体系SPI数据是否收发结束，在SPI设备每发送完一组数据或接纳到一组数据后，就会触发中止，信号由IRQ线进入，传入CPU进行中止处理。
SPI驱动程序的写进程包含树立数据结构、树立环形缓冲区，从用户空间把数据复制到数据结构中、调用write函数把数据复制进环形缓冲区中、写满后发送第一组数据到发送寄存器。当SPI发送寄存器中的数据发送结束后，会宣布中止信号，触发微处理器中止，体系进入中止上下文。为了缩短中止处理时刻，进步中止处理功率，驱动程序中选用了顶/底半部的处理办法［5］，即中止处理时刻尽量地短，在中止处理例程中调用tasklet调度函数，将需求较多时刻的中止处理发到tasklet（即底半部）中处理。在tasklet中会把环形缓冲区的数据写入发送寄存器，终究由SPI操控器发送出去。
SPI驱动程序的读进程和写进程相似，SPI接纳寄存器接到数据后触发中止。CPU接到中止信号后进入中止处理例程，调度tasklet进入底半部进行中止处理，把接纳寄存器中的数据复制到环形缓冲区中，然后唤醒正在休眠的进程，由read函数把环形缓冲区中的数据复制到申请好的数据结构中，再复制至用户空间。
2.3 RFID驱动程序规划
完结SPI底层驱动后，上层RFID驱动的内容首要是对nRF905装备寄存器进行装备，包含发送接纳数据的字节数、方针地址、作业形式、时钟频率等经过nRF905自定义的SPI指令写入寄存器中。因而要对SPI驱动中的write/read函数进行封装，经过调用SPI驱动中的函数完结全体驱动的寄存器装备和数据传输功用。
RFID驱动程序作为设备文件，相同分为write、read、open、release、ioctl等几个操作。RFID驱动程序的写操作进程：首要将用户空间中的数据复制至数据结构中；然后使nRF905进入Standby形式，调用SPIwrite函数对数据寄存器和地址寄存器进行装备，把发送数据和方针地址写入本地nRF905，之后进入ShockBurst发送形式，由本地nRF905向方针nRF905发送数据；最终进程进入休眠状况，等候数据预备信号DR触发中止，由中止处理例程唤醒进程，完结数据发送。图2为RFID的发送流程图。
RFID的读操作将判别缓冲区是否为空，假如不为空，就把缓冲区中的数据复制至数据结构中，并拷至用户空间中；假如为空，进程就会进入休眠，等候缓冲区接纳到数据后，进入中止唤醒进程。在进入ShockBurst RX形式后，本地nRF905会主动监测空中的信息，在nRF905发现和接纳频率相同的载波时，载波检测信号CD被置高，触发中止，在中止例程中仅仅延时一段时刻，等候nRF905接纳到有用的意图地址时，地址匹配信号置高。当nRF905接纳到有用的数据包后，数据预备安排妥当信号DR会触发中止，进入中止例程，进入Standby形式，把接纳到的数据经过SPI接口读入缓冲区内，然后唤醒进程，把缓冲区中的数据复制至用户空间中。当一切的数据被读出后，nRF905的AM和DR信号线会被置低。nRF905切换到下一状况。RFID驱动接纳流程如图3所示。
3 功用测验
测验首要分为两部分，首要对底层SPI接口部分做调试，然后在此基础上，对RFID驱动进行功用测验。
硬件方面，使用S3C2440开发板的扩展口与nRF905模块衔接，扩展口中用到的GPIO资源在驱动程序中设置。别的，用RS-232串口将开发板与PC机相连，使用内核的Debug功用［6］，经过PC机对开发板进行操控，完结驱动加载和使用程序的运转。
软件方面，依据S3C2440的嵌入式渠道需求完好的嵌入式操作体系资源，包含bootloader、kernel、文件体系。在对内核进行取舍后，将bootloader、kernel、文件体系经过JTAG烧入NAND Flash中。操作体系要确保内核、文件体系以及硬件设备正常运转。
3.1 SPI驱动功用测验
SPI驱动测验首要测验驱动程序的功用，测验驱动程序是否能够操控SPI主从设备正确传输数据。资源包含S3C2440开发渠道、Linux2.6.12内核源码包、示波器。体系运转后，加载SPI驱动，运转编写的上层使用程序进行数据收发，并用示波器调查波形。
3.2 RFID驱动程序测验
在测验SPI驱动成功后，从头启动体系，待体系成功运转后，加载RFID驱动程序，运转为其编写的测验程序，测验两nRF905无线模块间的通讯。S3C2440的GPIO资源与nRF905信号线对应联系如下：
Power down形式：PWRGPJ12
载波检测输出：CDGPG6
地址匹配输出：AMGPB9
数据安排妥当输出：DRGPG1
SPI主入从出：MISOGPE11
SPI主出从入：MOSIGPE12
SPI时钟：SCKGPE13
SPI使能：CSNGPB10
发送/接纳使能：TRX_CEGPG8
发送/接纳形式：TX_ENGPG0
两个渠道别离为：ARM9嵌入式渠道和MSP430单片机渠道。在ARM渠道运转发送测验程序，而单片机渠道运转接纳测验程序，之后交流。接纳端将接纳到发送端发送的数据，并将数据在PC机终端显现。
当ARM发送端的使用程序中发送字符串“aaaaaaaa”时，单片机端的nRF905模块接纳寄存器中收到转化后的ASCII码“97”；当ARM端作为接纳端而单片机作为发送端时，ARM端运转接纳程序后，在用户空间即显现终端上显现了接纳到的数据“abcd…”。标明此RFID驱动程序成功完结了操控nRF905无线收发器进行数据接纳传输的功用。
本文介绍了一种依据ARM9 S3C2440嵌入式渠道扩展RFID驱动的规划方案，规划了硬件扩展电路和相应的驱动程序，经过了并测验。完结了嵌入式渠道间的RFID短间隔即时通讯功用。嵌入式RFID驱动将推进RFID技能在使用范畴中的开展，将会支撑更多的射频硬件，依据此驱动能够开发更多的使用程序，满意多种需求。
参考文献
［1］ 董丽华.RFID技能与使用［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。嵌入式体系接口规划与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。深化了解Linux内核（第三版）［M］。陈莉君，张琼声，张雄伟，译。北京：中国电力出版社，2007.
周 鹏，侯立刚，彭晓宏，畅 达
