嵌入式Linux下IC卡接口筹划与驱动开辟

    择要 L i n u x体系中，配置驱动步调提供了配置和上层应用空间的标准抽象接口，使得硬件相应这个标准的内部编程接口；而用户则可以通过一组标准化的体系调用对硬件配置举行打开、封闭、读写、参数控制设置等特定的利用。本文起首先容L i n u x下配置模块的见解和基本分类，然后先容I c卡配置的硬件接口筹划以及在L i n u x体系下怎样应用字符配置开辟I c卡配置驱动模块。
    关键词 嵌入式Linux 配置驱动 IC卡配置

     引 言
    随着当代财产社会垂垂向信息社会的过渡，信息将扮演愈来愈告急的角色，成为当代经济生存中的告成要素。IC卡作为卡基应用体系中的一种卡型，是利用摆设在卡中的集成电路(IC)来记录和转达信息的；具有存储量大、数据保密性好、抗滋扰本领强、存储可靠、读写配置大抵、利用速率快、脱机变乱本领强等长处，其应用范畴极为广泛。 

    我们基于公用德律风IC卡的应用，开辟了多媒体信息终端产品，在传统公用IC卡德律风结果的底子上增长了上彀、邮件、电子付出、信息欣赏等种种多媒体结果，同一采取公用德律风IC卡举行收费。如今筹划的IC卡读写器和驱动软件已经应用于我们的多媒体终端产品中。 

    1 嵌入式Linux下配置驱动模块简介 

    Linux体系将配置分成三种典范：字符配置、块配置和网络接口。三种典范配置定义如下： 

    字符配置：字符配置是指可以大概像字节流(比如文件)一样被访问的配置，如字符终端(／dev／con s01e)和串口(／dev／ttys0)以及雷同配置。字符配置映射文件体系中的节点，用户则通过此文件节点访问和控制配置。 

    块配置：块配置和字符配置一样可以通过文件体系节点来举行访问，Linux容许应用步调像字符配置那样读写块配置。 

    网络接口：恣意网络配置都要颠末一个网络接口，即一个可以大概和别的主机互换数据的配置。通常接口是个硬件配置，但也大概是个纯软件配置，比如回环(100pback)接口。Linux访问网络接口的要领是分派一个唯一的名字。 

    Module是Linux内核的一大创新，其正规的叫法应该是Loadable Kernel Module， 即可摆设模块。可摆设模块实现了Linux利用体系的可扩展性。模块运行在内核空间环境中，它的步调运行函数库都是在内核空间定义，而不是在用户函数库空间。Linux模块的最方便之处为可加载和卸载。Linux利用体系提供了体系调用in smod和rmmod可随时将本身开辟的模块举行加载和卸载。 

    根据Linux配置分类，配置驱动模块也可大抵分为字符模块(char module)、块模块(block module)和网络模块(network module)三种。 

    2 IC卡配置触点硬件电路先容 

    IC卡硬件触点接口及信号如图1所示。 
    C1：VCC电源电压。 
    C2：RST复位信号。 
    C3：cLK时钟信号。 
    C4：未用。 
    C5：GND。 
    C6：VPP编程电压。 
    C7：I／O数据输入／输出口线。 
    C8：未用。 
    以上触点中，VPP编程电压触点是厂家生产卡时编程所用，用户卡读写时没有应用。以是精确地说，只有五个触点分别连接来自外部主控制器的五个控制信号。 配置复位后的后续利用可包括卡的地点设置利用、读写利用、擦除利用。针对以上卡的种种利用皆有严格的信号控制时序，详情可参照种种应用卡的DATASHEET。 IC卡作为卡基应用体系中的一种卡型，是利用摆设在卡中的集成电路(IC)来记录和转达信息的，以是IC卡皆有特定的存储位图。细致存储位图针映射用范畴的差别和标准的差别具有差别的位图定义，过细环境请拜见本身开辟应用卡的DATASHEET数据。在驱动的开辟进程中，也只有完全明白这些位图定义后才华将所读取的数据根据位图定义协议举行译码而得到本身终极须要的种种数据。 
    3 IC卡读卡电路简介 

    我们采取MPC823E作为主处理惩罚处罚器。由于IC触点变乱电压为5V，而主控制器的变乱电压为3.3V，以是在读卡器中筹划了中间电平转化驱动电路，同时增长了控制信号的驱动本领。为了及时检测插卡利用，在插卡器电路中设置一开关电路，接主控制器的控制口线，用于检测是否插卡。 

    4 IC卡配置驱动模块的实现详解 

    下面以我们采取的公用德律风机通用的IC卡为例，通过已实当代码来阐发整个IC卡配置驱动模块。 

    (1)数据布局的确定 

    编辑头文件ICDATA.H，确定在驱动模块步调中应用的公用数据布局。驱动模块的终纵目标是读取和写入卡数据处理惩罚处罚，以是典范划一的数据布局是必须的。可以定义一个数据布局体来实现卡数据的存储地区、数据地点索引、控制标记位等，如： 

    slruct ICDATA { 

    char*readbuffstrt； //读入数据缓冲区首指针 

    char*readbuffend； //读入数据缓冲区末指针 

    char*writebuffstart； //写入数据缓冲区首指针 

    char*writebuffend； //写入数据缓冲区末指针 

    int readcount； //读入数据量 

    int writecount； //写入数据量 

    char *readp； //读人数据当前指针 

    int readnum； //已经读入量 

    char *writep； //当前写入数据指针 

    int writenum； //当前写入量 

    int newstate； //卡当前状态，O为无卡，1为有卡 

    int oldstate； //卡的旧状态 

    int statechange； //卡状态变革标记 

    }；struct file_operations ic_fops={ 

    open： icopen， 

    read： icread， 

    write： icwrite， 

    poll： icpoll， }； 

    如许在驱动模块中，只须要struct ICDATA iccdata；一条语句便可定义全部的卡处理惩罚处罚数据布局定义；而ic_fops则定义了配置利用映射函数布局。从这个数据布局看，我们实现了IC卡配置的打开、读、写和监控函数。 

    (2)硬件接口控制线控制子函数 

    这些函数用作举行卡复位、时钟等信号的控制。static void setclkout(void){ 

    #define PB_DR26 ((ushort)0x0020) 

    volatile immap_t*immap=(immap_t*)IMAP_ADDR； 

    (void)immap； 

    immap=>im_cpm.cp_pbpat &=～(PB_DR26)； 

    immap->im_cpm.cp_pbdirl=PB_DR26； } 

    以上因此我们开辟的硬件体系平台为例的硬件控制接口利用函数之一，用于控制IC卡的复位信号置1。针对差别硬件平台，函数内部利用要领不尽雷同。雷同的别的利用函数另有： 

    static void setrstout(void) 

    static void clearrst(void) 

    static void setclk(void) 

    static void setrst(void) 

    static void clearclk(void) 

    static void setsda(void) 

    static void clearsda(void) 

    static void setsdain(void) 

    static void setsdaout(void) 

    (3)模块初始化函数的实现 

    static int_init 

    init_ic(void){ 

    initicdata(&icdata)； 

    init waitqueue head(&icdev readq)； 

    init_waitqueue_head(&icdev．writeq)； 

    timer task．routine=(void(*)(void*))timer_do_tasklet： 

    timer task．data=(void *)&icdata； 

    mSxx_timersetup（）； 

    m8xx_timer_start（）； 

    result=register_chrdev(majorl，“IC”，&ic_fops)； 

    return 0： 

    } 

    模块初始化函数是模块开辟进程中必不可少的处理惩罚处罚函数，用于实现配置的初始化、克制初始化及处理惩罚处罚、配置注册等。在上面函数中，起首应用initicdata(＆icdata)实现了卡数据的初始化，然后定义了行列步队数据。再举行了克制处理惩罚处罚函数的绑定、克制申请以及克制初始化。着末实现了IC卡字符配置的申请。配置名为IC。 

    (4)克制处理惩罚处罚 

    模块采取了MPC823E的定时器克制，在每个定时器克制孕育产生时对插卡状态举行检测。要是检测到插卡，则举行读卡利用；要是检测到拔卡利用，则举行卡数据的清零和卡状态数据的更新。 

    步调中的克制处理惩罚处罚采取了timer_task任务行列步队来实现克制的后续处理惩罚处罚。其处理惩罚处罚函数为time r_do_tasklet。M8xx timer_setup()函数起首举行MPC823E定时器的初始化和参数设置。然后应用语句CPm_in stall_handler rCPMVEC TIMER4，m8xx_timerinterrupt，(void*)0)；实现了克制处理惩罚处罚的资源申请和克制处理惩罚处罚函数m 8 x x_timer_interrupt()的绑定。 
    
    克制处理惩罚处罚函数中采取语句 

    queue_task(&timer_task，&tq_immediate)； 

    mark_bh(IMMEDIATE_BH)； 

    实现了任务行列步队timer_task参加内核tq_immediate的任务行列步队处理惩罚处罚。内核在切合的时间会主动调用timer_task的例行处理惩罚处罚函数timer_do_taskletO举行克制的后续处理惩罚处罚。 

    在time r dO_ta sklet()处理惩罚处罚函数中，有一条语句wake up interruptible(&icde v．writeq)与ic_poll函数中的D011_wait(flip，&icdev．writeq，wait)相映射。当克制孕育产生时，将等待时间行列步队icdev．writeq激活；而poll_wait函数则针对此行列步队举行监控。一旦被激活，则可以转达给用户插卡利用信息，在用户应用软件中可立即调用读函数举行读卡利用。如许就实现了对卡的及时利用监控。 

    (5)模块刊出函数的实现 

    static void_exit 

    remove_ic(void){ 

    m8xx_timer_stop()； 

    cpm_free_handler(CPMVEC_TIMERl)； 

    unregister_chrdev(majorl，“IC”)； 

    } 

    这个函数也是模块驱动开辟中必不可少的函数之一，用于模块卸载时举行资源的开释，并刊出此模块。如上函数所示，起首举行了克制的克制、开释克制资源，同时举行了字符配置的刊出。 

    (6)配置读、写、监控等子函数 

    用来实现对卡的利用，紧张是通过实现卡的种种利用时序。也即在ic_fop s布局体中定义的4个利用函数：icopen用于打开卡配置，举行一些数据的初始化利用；icread()用于插卡利用时读取卡数据；icwrite()用于写卡；icpoll（）用于实现卡的及时监控。 

    综上所述，卡驱动模块的底子实现原理是：申请克制资源，当有插卡利用孕育产生时，引发克制，举行读卡利用。在拔卡利用时也能引发克制，同时举行相应数据处理惩罚处罚。同时提供poll()函数接口，用户可采取此函数对配置举行监控，从而实现有卡利用孕育产生时顿时举行卡数据的更新。 

    注：驱动步调源码见本刊网站WWW．dpj．tom．cn。5 驱动模块开辟的编译调试 以开辟平台和编译器为例编写大抵的makefile文件为： 

    CC=ppc 8xx_gcc 

    DD=．nostdinc．DMODULE-D_KERNEL_I／mykeme Finclude.Wall-Wstrict-prototypes-Wno-trigraphs-02-fomit-frame-pointer-fno-strict-aliasing-fno-common-I／mykernel／arch／ppc-fsigned-char-resort-float-pipe-ffixed-r2-Wno-uninitialized-mmultiple-mstring-fno-builtin-I／Opt／hardhat/devkit／ppc／8xx／target／usr／lib／gcc-lib／powerpc-hardhat-linux／3．2．1／include ie．o：ic．C 

    $(CC)$(DD)-C ic．c 

    install： 

    make ic．o 

    clean： 

    rn*o 

    实行下令make install，便可以实现驱动模块的动态编译。 

    内核提供了两个应用步调insmod和rmmod来实现内核模块的动态加载和去除。在模块编译当前目次下实行下令 

    mknod/dev/charmodule c2540 

    创建与此配置模块映射的配置文件节点。c表现为字符配置，254表现主配置号，0表现子配置号。 

    实行下令insmod ic.o，可实现模块动态加载；而下令rmmod ic可实现模块的动态去除。 

    6 驱动模块的静态编译进内核 

    ①将模块驱动源文件拷贝进/drivers/char/目次下； 

    ②修改/drivers/char/Makefile文件，添加obj-$(CONFIG_MYMODULE)+=ic.o 

    ③在/drivers/char/config.in文件中添加config CONFIG_MYMODULE 

    bool “IC”CONFIG_MYMODULE 

    ④进入编译内核目次，实行make menuconfig。 

    在character devices 目次下即可见到IC选项。选择，然后实行编译下令，即可编入内核或仅编译模块： 

    make mrproper 

    make menuconfig 

    make CROSS_COMPILE=ppc_8xx-gcc 

    make modules CROSS_COMPILE=ppc_8xx-gcc 

    即可只编译内核。在源文件目次下可见到ic.o。 

    7 总结 

    用底子的字符配置实现IC卡配置的驱动模块开辟。内核驱动模块的开辟是与硬件直接打仗的。针对硬件的差别，其内部处理惩罚处罚要领也变革多端。敷衍内核模块开辟，最有效的学习途径和最好的学习文档便是Linux的内核源代码。同时，参加一些Linux的邮件开辟组也将获益匪浅。