引 言 
    隨著現(xiàn)代工業(yè)社會(huì)逐步向信息社會(huì)的過(guò)渡，信息將扮演愈來(lái)愈重要的角色,，成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中的成功要素,。IC卡作為卡基應(yīng)用系統(tǒng)中的一種卡型，是利用安裝在卡中的集成電路(IC)來(lái)記錄和傳遞信息的；具有存儲(chǔ)量大,、數(shù)據(jù)保密性好,、抗干擾能力強(qiáng)、存儲(chǔ)可靠,、讀寫設(shè)備簡(jiǎn)單,、操作速度快、脫機(jī)工作能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，其應(yīng)用范圍極為廣泛,。
我們基于公用電話IC卡的應(yīng)用，開發(fā)了多媒體信息終端產(chǎn)品,，在傳統(tǒng)公用IC卡電話功能的基礎(chǔ)上增加了上網(wǎng),、郵件、電子支付,、信息瀏覽等各種多媒體功能,，統(tǒng)一采用公用電話IC卡進(jìn)行收費(fèi)。目前設(shè)計(jì)的IC卡讀寫器和驅(qū)動(dòng)軟件已經(jīng)應(yīng)用于我們的多媒體終端產(chǎn)品中,。

1 嵌入式Linux下設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊簡(jiǎn)介 
    Linux系統(tǒng)將設(shè)備分成三種類型：字符設(shè)備,、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)接口。三種類型設(shè)備定義如下： 
    字符設(shè)備：字符設(shè)備是指能夠像字節(jié)流(比如文件)一樣被訪問(wèn)的設(shè)備,，如字符終端(／dev／con s01e)和串口(／dev／ttys0)以及類似設(shè)備,。字符設(shè)備對(duì)應(yīng)文件系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)，用戶則通過(guò)此文件節(jié)點(diǎn)訪問(wèn)和控制設(shè)備,。 
    塊設(shè)備：塊設(shè)備和字符設(shè)備一樣可以通過(guò)文件系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行訪問(wèn),，Linux允許應(yīng)用程序像字符設(shè)備那樣讀寫塊設(shè)備。 
    網(wǎng)絡(luò)接口：任何網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都要經(jīng)過(guò)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口,，即一個(gè)能夠和其它主機(jī)交換數(shù)據(jù)的設(shè)備,。通常接口是個(gè)硬件設(shè)備，但也可能是個(gè)純軟件設(shè)備,，比如回環(huán)(100pback)接口,。Linux訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)接口的方法是分配一個(gè)唯一的名字。 
    Module是Linux內(nèi)核的一大創(chuàng)新,，其正規(guī)的叫法應(yīng)該是Loadable Kernel Module,， 即可安裝模塊?？砂惭b模塊實(shí)現(xiàn)了Linux操作系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,。模塊運(yùn)行在內(nèi)核空間環(huán)境中，它的程序運(yùn)行函數(shù)庫(kù)都是在內(nèi)核空間定義,，而不是在用戶函數(shù)庫(kù)空間,。Linux模塊的最方便之處為可加載和卸載,。Linux操作系統(tǒng)提供了系統(tǒng)調(diào)用in smod和rmmod可隨時(shí)將自己開發(fā)的模塊進(jìn)行加載和卸載。 
根據(jù)Linux設(shè)備分類,，設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊也可大致分為字符模塊(char module),、塊模塊(block module)和網(wǎng)絡(luò)模塊(network module)三種。

2 IC卡設(shè)備觸點(diǎn)硬件電路介紹 
IC卡硬件觸點(diǎn)接口及信號(hào)如圖1所示,。

C1：VCC電源電壓,。
C2：RST復(fù)位信號(hào)。
C3：cLK時(shí)鐘信號(hào),。
C4：未用,。
C5：GND。
C6：VPP編程電壓,。
C7：I／O數(shù)據(jù)輸入／輸出口線,。
C8：未用。
    以上觸點(diǎn)中,，VPP編程電壓觸點(diǎn)是廠家生產(chǎn)卡時(shí)編程所用,，用戶卡讀寫時(shí)沒(méi)有應(yīng)用。所以準(zhǔn)確地說(shuō),，只有五個(gè)觸點(diǎn)分別連接來(lái)自外部主控制器的五個(gè)控制信號(hào),。 設(shè)備復(fù)位后的后續(xù)操作可包括卡的地址設(shè)定操作、讀寫操作,、擦除操作,。針對(duì)以上卡的各種操作皆有嚴(yán)格的信號(hào)控制時(shí)序，詳情可參照各種應(yīng)用卡的DATASHEET,。 IC卡作為卡基應(yīng)用系統(tǒng)中的一種卡型，是利用安裝在卡中的集成電路(IC)來(lái)記錄和傳遞信息的,，所以IC卡皆有特定的存儲(chǔ)位圖,。具體存儲(chǔ)位圖針對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的不同和標(biāo)準(zhǔn)的不同具有不同的位圖定義，詳細(xì)情況請(qǐng)參見自己開發(fā)應(yīng)用卡的DATASHEET資料,。在驅(qū)動(dòng)的開發(fā)過(guò)程中,，也只有完全清楚這些位圖定義后才能將所讀取的數(shù)據(jù)按照位圖定義協(xié)議進(jìn)行譯碼而得到自己最終需要的各種數(shù)據(jù)。

3 IC卡讀卡電路簡(jiǎn)介 
    我們采用MPC823E作為主處理器,。因?yàn)镮C觸點(diǎn)工作電壓為5V,，而主控制器的工作電壓為3.3V，所以在讀卡器中設(shè)計(jì)了中間電平轉(zhuǎn)化驅(qū)動(dòng)電路,，同時(shí)增加了控制信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力,。為了實(shí)時(shí)檢測(cè)插卡操作，在插卡器電路中設(shè)置一開關(guān)電路,，接主控制器的控制口線,，用于檢測(cè)是否插卡,。

4 IC卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊的實(shí)現(xiàn)詳解 
    下面以我們采用的公用電話機(jī)通用的IC卡為例，通過(guò)已實(shí)現(xiàn)代碼來(lái)說(shuō)明整個(gè)IC卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊,。
(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的確定 
    編輯頭文件ICDATA.H,，確定在驅(qū)動(dòng)模塊程序中應(yīng)用的公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)模塊的最終目的是讀取和寫入卡數(shù)據(jù)處理,，所以規(guī)范整齊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是必須的,。可以定義一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體來(lái)實(shí)現(xiàn)卡數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域,、數(shù)據(jù)地址索引,、控制標(biāo)志位等，如：
slruct ICDATA {
char*readbuffstrt,；          //讀入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首指針
char*readbuffend,；            //讀入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)末指針 
char*writebuffstart；       //寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)首指針
char*writebuffend,；          //寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)末指針
int readcount,；                  //讀入數(shù)據(jù)量
int writecount；              //寫入數(shù)據(jù)量
char *readp,；                     //讀人數(shù)據(jù)當(dāng)前指針
int readnum,；                  //已經(jīng)讀入量
char *writep；                 //當(dāng)前寫入數(shù)據(jù)指針
int writenum,；                 //當(dāng)前寫入量
int newstate,；                 //卡當(dāng)前狀態(tài)，O為無(wú)卡,，1為有卡
int oldstate,；                   //卡的舊狀態(tài)
int statechange；             //卡狀態(tài)變化標(biāo)志 
},；struct file_operations ic_fops={ 
open： icopen,， 
read： icread， 
write： icwrite,， 
poll： icpoll,， }；
    這樣在驅(qū)動(dòng)模塊中,，只需要struct ICDATA iccdata,；一條語(yǔ)句便可定義全部的卡處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義；而ic_fops則定義了設(shè)備操作映射函數(shù)結(jié)構(gòu),。從這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)看,，我們實(shí)現(xiàn)了IC卡設(shè)備的打開、讀,、寫和監(jiān)控函數(shù),。
(2)硬件接口控制線控制子函數(shù)
    這些函數(shù)用作進(jìn)行卡復(fù)位,、時(shí)鐘等信號(hào)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,； } 
    以上是以我們開發(fā)的硬件系統(tǒng)平臺(tái)為例的硬件控制接口操作函數(shù)之一,，用于控制IC卡的復(fù)位信號(hào)置1。針對(duì)不同硬件平臺(tái),，函數(shù)內(nèi)部操作方法不盡相同,。類似的其它操作函數(shù)還有： 
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)模塊初始化函數(shù)的實(shí)現(xiàn) 
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：
} 
    模塊初始化函數(shù)是模塊開發(fā)過(guò)程中必不可少的處理函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的初始化,、中斷初始化及處理,、設(shè)備注冊(cè)等。在上面函數(shù)中,，首先應(yīng)用initicdata(＆icdata)實(shí)現(xiàn)了卡數(shù)據(jù)的初始化,，然后定義了隊(duì)列數(shù)據(jù)。再進(jìn)行了中斷處理函數(shù)的綁定,、中斷申請(qǐng)以及中斷初始化,。最后實(shí)現(xiàn)了IC卡字符設(shè)備的申請(qǐng)。設(shè)備名為IC,。
(4)中斷處理
    模塊采用了MPC823E的定時(shí)器中斷，在每個(gè)定時(shí)器中斷發(fā)生時(shí)對(duì)插卡狀況進(jìn)行檢測(cè),。如果檢測(cè)到插卡,，則進(jìn)行讀卡操作；如果檢測(cè)到拔卡操作,，則進(jìn)行卡數(shù)據(jù)的清零和卡狀態(tài)數(shù)據(jù)的更新,。
程序中的中斷處理采用了timer_task任務(wù)隊(duì)列來(lái)實(shí)現(xiàn)中斷的后續(xù)處理。其處理函數(shù)為time r_do_tasklet,。M8xx timer_setup()函數(shù)首先進(jìn)行MPC823E定時(shí)器的初始化和參數(shù)設(shè)定,。然后應(yīng)用語(yǔ)句CPm_in stall_handler rCPMVEC TIMER4,，m8xx_timerinterrupt，(void*)0),；實(shí)現(xiàn)了中斷處理的資源申請(qǐng)和中斷處理函數(shù)m 8 x x_timer_interrupt()的綁定,。
    中斷處理函數(shù)中采用語(yǔ)句
queue_task(&timer_task，&tq_immediate),；
mark_bh(IMMEDIATE_BH),；
    實(shí)現(xiàn)了任務(wù)隊(duì)列timer_task加入內(nèi)核tq_immediate的任務(wù)隊(duì)列處理。內(nèi)核在合適的時(shí)間會(huì)自動(dòng)調(diào)用timer_task的例行處理函數(shù)timer_do_taskletO進(jìn)行中斷的后續(xù)處理,。 
    在time r dO_ta sklet()處理函數(shù)中,，有一條語(yǔ)句wake up interruptible(&icde v．writeq)與ic_poll函數(shù)中的D011_wait(flip，&icdev．writeq,，wait)相對(duì)應(yīng),。當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)，將等待時(shí)間隊(duì)列icdev．writeq激活,；而poll_wait函數(shù)則針對(duì)此隊(duì)列進(jìn)行監(jiān)控,。一旦被激活，則可以傳遞給用戶插卡操作信息,，在用戶應(yīng)用軟件中可立即調(diào)用讀函數(shù)進(jìn)行讀卡操作,。這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)卡的實(shí)時(shí)操作監(jiān)控。
(5)模塊注銷函數(shù)的實(shí)現(xiàn)
static void_exit
remove_ic(void){ 
m8xx_timer_stop(),； 
cpm_free_handler(CPMVEC_TIMERl),； 
unregister_chrdev(majorl，“IC”),；
} 
    這個(gè)函數(shù)也是模塊驅(qū)動(dòng)開發(fā)中必不可少的函數(shù)之一,，用于模塊卸載時(shí)進(jìn)行資源的釋放，并注銷此模塊,。如上函數(shù)所示,，首先進(jìn)行了中斷的停止、釋放中斷資源,，同時(shí)進(jìn)行了字符設(shè)備的注銷,。
(6)設(shè)備讀、寫,、監(jiān)控等子函數(shù) 
    用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)卡的操作,，主要是通過(guò)實(shí)現(xiàn)卡的各種操作時(shí)序。也即在ic_fop s結(jié)構(gòu)體中定義的4個(gè)操作函數(shù)：icopen用于打開卡設(shè)備,，進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的初始化操作,；icread()用于插卡操作時(shí)讀取卡數(shù)據(jù)；icwrite()用于寫卡,；icpoll（）用于實(shí)現(xiàn)卡的實(shí)時(shí)監(jiān)控,。 
    綜上所述,，卡驅(qū)動(dòng)模塊的基本實(shí)現(xiàn)原理是：申請(qǐng)中斷資源，當(dāng)有插卡操作發(fā)生時(shí),，引發(fā)中斷,，進(jìn)行讀卡操作。在拔卡操作時(shí)也能引發(fā)中斷,，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理,。同時(shí)提供poll()函數(shù)接口，用戶可采用此函數(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控,，從而實(shí)現(xiàn)有卡操作發(fā)生時(shí)馬上進(jìn)行卡數(shù)據(jù)的更新,。
注：驅(qū)動(dòng)程序源碼見本刊網(wǎng)站W(wǎng)WW．dpj．tom．cn。5 驅(qū)動(dòng)模塊開發(fā)的編譯調(diào)試 以開發(fā)平臺(tái)和編譯器為例編寫簡(jiǎn)單的makefile文件為：
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 
    執(zhí)行命令make install,，便可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模塊的動(dòng)態(tài)編譯,。 
    內(nèi)核提供了兩個(gè)應(yīng)用程序insmod和rmmod來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)核模塊的動(dòng)態(tài)加載和去除。在模塊編譯當(dāng)前目錄下執(zhí)行命令
mknod/dev/charmodule c2540 
建立與此設(shè)備模塊對(duì)應(yīng)的設(shè)備文件節(jié)點(diǎn),。c表示為字符設(shè)備,，254表示主設(shè)備號(hào)，0表示子設(shè)備號(hào),。
執(zhí)行命令insmod ic.o,，可實(shí)現(xiàn)模塊動(dòng)態(tài)加載；而命令rmmod ic可實(shí)現(xiàn)模塊的動(dòng)態(tài)去除,。

6 驅(qū)動(dòng)模塊的靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核
    ①將模塊驅(qū)動(dòng)源文件拷貝進(jìn)/drivers/char/目錄下,；
    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進(jìn)入編譯內(nèi)核目錄,，執(zhí)行make menuconfig,。
    在character devices 目錄下即可見到IC選項(xiàng)。選擇,，然后執(zhí)行編譯命令,，即可編入內(nèi)核或僅編譯模塊：
make mrproper
make menuconfig
make CROSS_COMPILE=ppc_8xx-gcc
make modules CROSS_COMPILE=ppc_8xx-gcc
即可只編譯內(nèi)核。在源文件目錄下可見到ic.o,。

7 總結(jié)
    用基本的字符設(shè)備實(shí)現(xiàn)IC卡設(shè)備的驅(qū)動(dòng)模塊開發(fā),。內(nèi)核驅(qū)動(dòng)模塊的開發(fā)是與硬件直接接觸的。針對(duì)硬件的不同,，其內(nèi)部處理方法也千變?nèi)f化,。對(duì)于內(nèi)核模塊開發(fā)，最有效的學(xué)習(xí)途徑和最好的學(xué)習(xí)文檔就是Linux的內(nèi)核源代碼,。同時(shí)，加入一些Linux的郵件開發(fā)組也將獲益匪淺,。