基于Linux的RFID信息采集與處理系統

　　圖4 中, 36 表示S1510 使用MAIL 方式處理命令幀和應答幀, 而4、5 表示S1510命令幀的類型(MAIL_SEND或MAIL_RECEIVE); Status 表示該命令的執行狀態( 成功或失敗) ; MAIL_SEND命令幀中的Data 域表示用戶要進行的操作及參數, 如使Data=WRITE: 參數: 數據, 即表示用戶要將數據寫入電子標簽卡;MAIL_RECEIVE 的應答幀中的Data 域為用戶所要求得到的數據。

　　當使用MAIL 命令方式讀寫標簽卡時, 用戶只需要按幀的格式填充各域, 然后利用ConfiTalk 協議提供的API 函數發送到S1510即可。命令清晰明了, 大大方便了用戶的開發。

　　1 .3 OLED 顯示模塊

　　系統采用萊寶科技有限公司的OLED 顯示模塊RGS24128064YW001。有機發光顯示器OLED ( Organic Light Emitting Display) 被譽為“夢幻顯示器”。與液晶屏相比, OLED 顯示屏更輕更薄、可視角度更大, 能夠顯著節省電能, 并且在-40℃的低溫下仍可以正常工作。

　　RGS24128064YW00 1 具有串行和8 位并行數據接口。系統采用8 位并行接口與微處理器通信。

　　1 .4 SDRAM 和Flash 及自定義鍵盤

　　系統采用32 位的同步動態隨機存儲器(SDRAM)作為系統內存, 16 位的Flash 作為不可丟失數據存儲器。用戶可以通過8鍵的鍵盤進行各種操作, 如讀卡、寫卡等。

　　2 系統軟件設計

　　系統軟件是整個系統的靈魂, 其設計的好壞直接影響系統的穩定性和可擴展性等性能。系統設計將軟件分為兩層結構, 如圖5所示。最下面一層為操作系統層, 主要實現對Linux 操作系統的移植和各種設備驅動程序的編寫, 包括OLED 模塊、USB? Device、紅外、鍵盤等設備驅動程序。上一層為應用程序層, 主要實現卡信息顯示、鍵盤掃描、電子標簽卡讀寫、文件傳輸、時鐘以及電池電量檢測等功能。

　　2 .1 嵌入式Linux

　　Linux 是一種公開源碼的多任務操作系統, 具有開放度高、安全性好、穩定性強、可移植性好等特點, 在嵌入式操作系統中被大量采用。

　　本設計采用的Linux 內核是在ARM- Linux 的基礎上, 編寫了OLED 顯示模塊、USB設備、紅外收發器及鍵盤的設備驅動程序。在Linux 系統中, 設備驅動程序占有很重要的位置, 它提供了在用戶空間操作硬件設備的接口。Linux系統將設備分為字符設備、塊設備及網絡設備三種, 并給出針對不同設備的數據結構及注冊函數。

　　當用戶開發設備驅動程序時, 只需按硬件操作的方法填充設備數據結構, 并將它注冊到內核中即可。

　　為了方便用戶應用程序的編寫, 把USB 設備實現為CDC( Communication Device Class ) 類設備,其驅動程序分為兩層, 最底層操作AT91RM9200 上的USB 設備控制器, 如處理硬件中斷、讀寫寄存器及操作I/O 口來檢測設備的插拔;上層實現了底層與TCP/IP 協議層的連接,主要是模擬物理網卡, 并注冊到內核。這樣, 在應用程序的USB 設備就是一個標準的網絡設備,用戶不需要了解驅動程序的接口, 而直接使用Linux 提供的套接字進行網絡通信程序的開發。當用戶進行二次開發時,可以不加修改地將上位機開發好的網絡通信程序直接移植到本系統中, 而且可以通過上位機的Telnet 等五金|工具|工具對嵌入式系統進行一定的操作。

　　其他驅動程序( 如OLED 顯示模塊、鍵盤、紅外收發器)都作為Linux 下的標準字符設備編寫, 使用register_chrdev( )函數進行注冊, 提供了讀、寫和控制操作。在Linux 系統中, 應用程序對字符設備的操作與文件的操作相同。

　　Linux 中設備驅動程序可以通過模塊方式動態地加載和卸載, 也可以直接編譯到內核中。前者使用靈活, 可以減小內核,但因嵌入式系統要求所有設備在初始化后全部就緒, 不能在使用時加載設備的驅動模塊。所以, 本系統中所有的設備驅動程序都直接編譯進內核。

　　每個設備驅動程序在用戶空間對應一個設備文件,由文件系統管理。本系統使用ext2 作為根文件系統。為了開發和升級方便,首先將根文件系統做成RAMDISK 格式, 所謂RAMDISK 就是系統啟動后將壓縮的文件解壓到內存, 形成一個虛擬硬盤; 然后,將引導程序、內核映像及根文件系統燒寫到Flash 中。

　　系統加電后, 引導程序將內核映像從Flash 中調入內存, 然后從核入口開始執行: 首先初始化CPU, 然后加載各個設備驅動程序,最后掛載文件系統, 執行應用程序。