1 硬件設計
終端硬件框圖如圖1所示，采用了三星公司的S3C2410為中央處理器，擴展的64MB SDRAM為程序運行空間，64MB NAND FLASH作為操作系統和應用程序的存儲空間；選用MIFARE 1卡作為射頻卡；相應地，選用廣州周立功公司的ZLG500A讀寫模塊作為卡與終端機交換數據的接口模塊；采用了CS8900作為網絡控制芯片，實現了終端的網絡化；同時，用ZLG7290芯片實現了鍵盤的擴展，以及S3C2410內部的LCD控制器實現了TFT液晶顯示的擴展[2]。
1.1 讀卡模塊硬件設計
ZLG500A非接觸式IC卡讀寫模塊，采用最新Philips高集成ISO14443讀卡芯片MF RC500，能讀寫RC500內部EEPROM，提供串行接口，并具有控制線輸出口，能與任何MCU方便地連接。ARM與其連接原理圖如圖2所示。
S3C2410與ZLG500A模塊間的通信是典型的串口通信，雙方只要通過串口發送遵循通信協議的數據，即可用ARM控制射頻卡的讀寫。而在Linux操作系統下，串口通信具有統一的規范和格式，這使得軟件具有很高的可擴展性和可移植性。
1.2 鍵盤接口硬件設計
鍵盤主要起到人機交互作用，本設計采用了ZLG7290鍵盤擴展芯片。該芯片具有I2C串行接口，能提供鍵盤中斷信號，方便與處理器接口；可采樣64個按鍵，可檢測每個按鍵的連擊次數，并具有鍵盤去抖動處理、雙鍵互鎖處理、連擊按鍵處理等功能。其中ZLG7290的SCL和SDA分別連接S3C2410的I2CSCL和I2CSDA，INT接口連接ARM的外部中斷14（EINT14）。通過I2C協議發送指令，讓ARM處理鍵盤信息。
1.3 網絡接口電路設計
本設計中使用的CS8900A-CQ3處理器是一種真正的單芯片全雙工以太網芯片，內部有支持100M以太網的控制器，只要外加以太網物理層接口，就可以很方便地實現網絡功能。選用CS8900A-CQ3還有一個原因就是其優異的功耗控制，最大55 mA的輸入電流，采用3V供電時最多產生165 mW的功耗。CS8900A-CQ3接口支持10 Mb/s的數據率，正常工作需要20 MHz的外部時鐘，可由20 MHz的晶振為其提供，也可用MCU的時鐘替代晶振。本設計中，為減少布線困難，采用前者。CS8900A通過16位數據總線同CPU進行數據交換。物理層接口選用帶有網絡隔離變壓器的RJ45接口，與水晶頭適配，省去專用的數據汞芯片。CS8900A內部包含有ISA總線模塊、集成存儲器、802.3MAC引擎、EEPROM接口，全模擬信號前端——包括曼徹斯特編碼解碼器、時鐘恢復電路、以太網收發器、濾波器和一個AUI接口。設計中使CS8900A處于I/O空間模式工作狀態，I/O空間模式下，CS8900A的內部PackagePage存儲器可通過8個16 bit I/O端口訪問，而這8個I/O口被映射到主機的16個8 bit的I/O空間，偏移地址從0000H~000FH。CS8900芯片的16位數據總線與MCU數據總線的低16位相連，地址線方面將CS8900A的SA8、SA9置高電平使得CS8900的基址被置于0300H，用低4位地址線與MCU的低4位相連，與讀寫I/O口的偏移地址位數相匹配。
因為嵌入式設備的使用，對系統的復雜度和尺寸大小有一定的要求，本設計中將不使用CS8900A的EEPROM控制器功能，也無須再添加尺寸較大的EEPROM影響之后的布局。所有的配置信息由MCU通過讀取Flash中的驅動信息，然后再對CS8900的寄存器進行配置初始化，因此將用于存儲CS8900配置信息的串行EEPROM接口部分引腳置空。
CS8900A支持AUI接口，在本設計中主要面向的是使用雙絞線的局域網，因此此接口引腳也廢置不用。網絡模塊設計原理圖，讀者若需要請直接和作者聯系。
2 應用軟件設計
終端的軟件主要實現射頻卡讀寫、網絡通信和鍵盤顯示功能。由于應用軟件運行在Linux操作系統上，因此在驅動程序編寫好后，只需在操作系統中對相應接口進行操作。
2.1 射頻卡讀寫軟件設計
在本設計中，ARM與射頻模塊間通過UART接口連接，而通信方式為命令-響應方式。因此，在軟件編寫上，都是由ARM發出命令，然后等待模塊響應[3]。
ARM向ZLG500A發出的命令模式的格式為：
2.2 數據存儲軟件設計
讀寫卡信息的存儲，對于所有的應用來說，都是必要的。如門禁系統需要存儲ID、刷卡時間等記錄，公交儲值卡需要存儲ID、卡上金額等信息。在嵌入式Linux操作系統上，數據的存儲操作可直接由標準C的文件操作讀寫函數完成，和在PC上的操作并無區別。而當存儲容量不夠，基于ARM和嵌入式Linux操作系統的嵌入式系統，很容易能擴展出附加的SD卡、U盤或大容量硬盤存儲。當系統需要較復雜的數據管理功能時，可移植嵌入式數據庫，如SQL Lite等，使數據管理起來更加方便有序。
2.3 網絡通信軟件設計
而TCP/IP通信方式具有標準統一、通信速度快、可擴展性能好等優點，在當前的嵌入式系統中已廣泛使用。而在嵌入式Linux中，使用標準的socket編程就能完成網絡通信功能，軟件實現非常容易。對于具有多終端的大中型系統，TCP/IP網絡協議的特性，也使得多終端以及后臺服務器的互聯變得格外簡單。
2.4 鍵盤與顯示軟件設計
在Linux操作系統下，鍵盤的處理也是由標準C函數，如open（）、read（）、write（）等實現。而對于顯示部分，在移植了Minigui或Qtopia后，不僅界面美觀大方，其軟件也具有編寫容易、移植性強等優點。
設計了基于ARM和嵌入式Linux的網絡化射頻卡讀卡終端。在準確的實現射頻卡讀寫，網絡互聯的基礎上，本終端還具有存儲容量大、互聯簡單、移植性好以及良好的人機交互等優點。可廣泛應用于企業、校園一卡通，公交儲值卡，高速公路收費，停車場、小區管理等各個領域。
參考文獻
[1] 游戰清，李蘇劍. 無線射頻識別技術（RFID）理論與應用[M]. 北京:電子工業出版社,2004.
[2] 劉淼. 嵌入式系統接口設計與Linux驅動程序開發[M].北京: 北京航天航空大學出版社,2006.
[3] 牛斗，常國權，李丹，等.基于MF-RC500和Mifare射頻卡識別模塊的設計[J]. 微計算機信息，2007(2)：216-218.