嵌入式Linux下IC卡接口设计与驱动开发

1、嵌入式linux下ic卡接口设计与驱动开发随着现代工业社会逐步向信息社会的过渡，信息将饰演愈来愈重要的角色，成为现代经济生活中的胜利要素。ic卡作为卡基应用系统中的一种卡型，是利用安装在卡中的(ic)来记录和传递信息的；具有存储量大、数据保密性好、抗干扰能力强、存储牢靠、读写设备容易、操作速度快、脱机工作能力强等优点，其应用范围极为广泛。我们基于公用电话ic卡的应用，开发了多媒体信息终端产品，在传统公用ic卡电话功能的基础上增强了上网、邮件、支付、信息扫瞄等各种多媒体功能，统一采纳公用电话ic卡举行收费。目前设计的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 下设备驱动模块简介l

2、inux系统将设备分成三种类型：字符设备、块设备和网络接口。三种类型设备定义如下：字符设备：字符设备是指能够像字节流(比如文件)一样被拜访的设备，如字符终端(devcon s01e)和串口(devttys0)以及类似设备。字符设备对应文件系统中的节点，用户则通过此文件节点拜访和控制设备。块设备：块设备和字符设备一样可以通过文件系统节点来举行拜访，linux允许应用程序像字符设备那样读写块设备。网络接口：任何网络设备都要经过一个网络接口，即一个能够和其它主机交换数据的设备。通常接口是个硬件设备，但也可能是个纯软件设备，比如回环(100pback)接口。linux拜访网络接口的办法是分配一个唯一的

3、名字。module是linux内核的一大创新，其正规的叫法应当是loadable kernel module， 即可安装模块。可安装模块实现了linux操作系统的可扩展性。模块运行在内核空间环境中，它的程序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模块的最便利之处为可加载和卸载。linux操作系统提供了系统调用in smod和rmmod可随时将自己开发的模块举行加载和卸载。按照linux设备分类，设备驱动模块也可大致分为字符模块(char module)、块模块(block module)和网络模块(network module)三种。2 ic卡设备触点硬件介绍ic卡硬件

4、触点接口及信号如下所示。以上触点中，vpp编程触点是厂家生产卡时编程所用，用户卡读写时没有应用。所以精确地说，惟独五个触点分离衔接来自外部主控制器的五个控制信号。 设备复位后的后续操作可包括卡的地址设定操作、读写操作、擦除操作。针对以上卡的各种操作皆有严格的信号控制时序，细节可参照各种应用卡的datasheet。 ic卡作为卡基应用系统中的一种卡型，是利用安装在卡中的集成电路(ic)来记录和传递信息的，所以ic卡皆有特定的存储位图。详细存储位图针对应用领域的不同和标准的不同具有不同的位图定义，具体状况请参见自己开发应用卡的datasheet资料。在驱动的开发过程中，也惟独彻低清晰这些位图定义后

5、才干将所读取的数据根据位图定义协议举行译码而得到自己终于需要的各种数据。3 ic卡读卡电路简介我们采纳mpc823e作为主处理器。由于ic触点工作电压为5v，而主控制器的工作电压为3.3v，所以在读卡器中设计了中间电平转化驱动电路，同时增强了控制信号的驱动能力。为了实时检测插卡操作，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卡设备驱动模块的实现详解下面以我们采纳的公用电话机通用的ic卡为例，通过已实现代码来解释囫囵ic卡设备驱动模块。(1)数据结构确实定编辑头文件icdata.h，确定在驱动模块程序中应用的公用数据结构。驱动模块的终于目的是读取和写入卡数据处

6、理，所以规范整齐的数据结构是必需的。可以定义一个数据结构体来实现卡数据的存储区域、数据地址索引、控制标记位等，如：这样在驱动模块中，只需要struct icdata iccdata；一条语句便可定义所有的卡处理数据结构定义；而ic_fops则定义了设备操作映射函数结构。从这个数据结构看，我们实现了ic卡设备的打开、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。以上是以我们开发的硬件系统平台为例的硬件控制接口操作函数之一，用于控制ic卡的复位信号置1。针对不同硬件平台，函数内部操作办法不尽相同。类似的其它操作函数还有：(3)模块初始化函数的实现模块初始

7、化函数是模块开发过程中必不行少的处理函数，用于实现设备的初始化、中断初始化及处理、设备注册等。在上面函数中，首先应用initicdata(icdata)实现了卡数据的初始化，然后定义了队列数据。再举行了中断处理函数的绑定、中断申请以及中断初始化。最后实现了ic卡字符设备的申请。设备名为ic。(4)中断处理模块采纳了mpc823e的定时器中断，在每个定时器中断发生时对插卡情况举行检测。假如检测到插卡，则举行读卡操作；假如检测到拔卡操作，则举行卡数据的清零和卡状态数据的更新。程序中的中断处理采纳了timer_task任务队列来实现中断的后续处理。其处理函数为time r_do_tasklet。m8

8、xx timer_setup()函数首先举行mpc823e定时器的初始化和参数设定。然后应用语句cpm_in stall_handler rcpmvec timer4，m8xx_timerinterrupt，(void*)0)；实现了中断处理的资源申请和中断处理函数m 8 x x_timer_interrupt()的绑定。中断处理函数中采纳语句：queue_task(&timer_task，&tq_immediate)；mark_bh(immediate_bh)；实现了任务队列timer_task加入内核tq_immediate的任务队列处理。内核在合适的时光会自动调用timer_task的例

9、行处理函数timer_do_taskleto举行中断的后续处理。在time r do_ta sklet()处理函数中，有一条语句wake up interruptible(&icde vwriteq)与ic_poll函数中的d011_wait(flip，&icdevwriteq，wait)相对应。当中断发生时，将等待时光队列icdevwriteq激活；而poll_wait函数则针对此队列举行监控。一旦被激活，则可以传递给用户插卡操作信息，在用户应用软件中可立刻调用读函数举行读卡操作。这样就实现了对卡的实时操作监控。(5)模块注销函数的实现这个函数也是模块驱动开发中必不行少的函数之一，用于模块卸

10、载时举行资源的释放，并注销此模块。如上函数所示，首先举行了中断的停止、释放中断资源，同时举行了字符设备的注销。(6)设备读、写、监控等子函数用来实现对卡的操作，主要是通过实现卡的各种操作时序。也即在ic_fop s结构体中定义的4个操作函数：icopen用于打开卡设备，举行一些数据的初始化操作；icread()用于插卡操作时读取卡数据；icwrite()用于写卡；icpoll（）用于实现卡的实时监控。综上所述，卡驱动模块的基本实现原理是：申请中断资源，当有插卡操作发生时，引发中断，举行读卡操作。在拔卡操作时也能引发中断，同时举行相应数据处理。同时提供poll()函数接口，用户可采纳此函数对设备

11、举行监控，从而实现有卡操作发生时马上举行卡数据的更新。6 驱动模块的静态编译进内核将模块驱动源文件拷贝进/drivers/char/名目下；修改/drivers/char/makefile文件，添加obj-$(config_mymodule)+=ic.o在/drivers/char/config.in文件中添加config config_mymodule bool “ic”config_mymodule进入编译内核名目，执行make menuconfig。在character devices 名目下即可见到ic选项。挑选，然后执行编译指令，即可编入内核或仅编译模块：make mrpropermake menuconfigmake cross_compile=ppc_8xx-gccmake modules cross_compile