ARM和WinCE6．0下nRF24L01的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

摘要：隨著嵌入式WinCE系統(tǒng)的發(fā)展和近距離無(wú)線通信的廣泛使用，有必要為近距離無(wú)線通信芯片編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)。由于nRF24L01在WinCE系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)的缺乏，使得WinCE與nRF24L01芯片之間的直接通信成為困難。本文的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)正好解決了這一難題。

關(guān)鍵詞：WinCE；nRF24L01；驅(qū)動(dòng)程序

引言

nRF24L01是一款工作在2．4～2．5 GHz世界通用ISM頻段的單片無(wú)線收發(fā)器芯片。它在無(wú)線數(shù)據(jù)通訊、無(wú)線門(mén)禁、遙感勘測(cè)、工業(yè)傳感器和玩具中都有應(yīng)用。

隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，nRF24L01與單片機(jī)組成的系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)線測(cè)控的實(shí)例已經(jīng)有很多，如基于nRF24L01的無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于nRF24 L01的近距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等等。近年來(lái)，隨著ARM和嵌入式WinCE系統(tǒng)的迅速發(fā)展，由于在WinCE系統(tǒng)下nRF24L01和ARM的通信缺乏驅(qū)動(dòng)，致使兩者之間不能直接通信，一般的解決方法是借助于第三方單片機(jī)的串行口來(lái)進(jìn)行兩者的通信。這種方式的不足之處在于，由于要借助于第三方單片機(jī)，使得成本增加且通信速度下降。nRF24L01驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)正好添補(bǔ)了這一空白，使WinCE系統(tǒng)和nRF24L01可以直接通信進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)。

1 WinCE流式驅(qū)動(dòng)模型

在WinCE系統(tǒng)中有4種驅(qū)動(dòng)模型，其中流式接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型和本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型是可以由用戶來(lái)開(kāi)發(fā)的。nRF24L01可以看作是一種流式接口設(shè)備，所以選用流式接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)模型來(lái)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)較為合適。

1．1 流式接口驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)

如圖1所示，流式接口驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)由5部分組成，分別是應(yīng)用程序、FileSys．exe、設(shè)備管理器、流式接口驅(qū)動(dòng)程序和硬件。

圖1中陰影部分是由用戶編寫(xiě)程序來(lái)完成，白色部分是由WinCE系統(tǒng)自身提供，用戶不能修改。在應(yīng)用程序使用文件API對(duì)設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，文件API調(diào)用被操作系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到FileSys．exe進(jìn)程中；若發(fā)現(xiàn)是對(duì)設(shè)備的訪問(wèn)，則FileSys．exe就會(huì)把操作交給設(shè)備管理器；然后，設(shè)備管理器根據(jù)具體操作調(diào)用不同流式接口驅(qū)動(dòng)中提供的接口；最后，由流式接口驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件交互。

從體系結(jié)構(gòu)中可知，流式接口驅(qū)動(dòng)體系是把設(shè)備抽象作為文件進(jìn)行操作的。所以編寫(xiě)流式接口驅(qū)動(dòng)就是將文件操作應(yīng)有的打開(kāi)、關(guān)閉、讀取、寫(xiě)入和移動(dòng)文件指針的操作在驅(qū)動(dòng)程序中以函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，這些函數(shù)有其標(biāo)準(zhǔn)的定義形式，稱之為流接口函數(shù)。但對(duì)于驅(qū)動(dòng)程序而言除了和文件一樣的標(biāo)準(zhǔn)操作外還需要驅(qū)動(dòng)程序的加載、卸載等流接口函數(shù)。下面將介紹nRF24L01驅(qū)動(dòng)中主要用到的流接口函數(shù)：

①XXX_Open()函數(shù)，功能是打開(kāi)設(shè)備準(zhǔn)備讀寫(xiě)，對(duì)應(yīng)的文件操作函數(shù)是CreatFile()。

②XXX_Close()函數(shù)，功能是關(guān)閉設(shè)備，對(duì)應(yīng)文件操作函數(shù)是CloseHandle()。

③XXX_Init()函數(shù)，功能是初始化設(shè)備，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)由設(shè)備管理器淵用。

④XXX_Read()函數(shù)，功能是讀取設(shè)備中的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)文件操作函數(shù)為ReadFile()。

⑤XXX_Write()函數(shù)，功能是寫(xiě)入數(shù)據(jù)到設(shè)備中，對(duì)應(yīng)文件操作函數(shù)為WriteFile()。

⑥XXX_IOControl()函數(shù)，功能是對(duì)設(shè)備發(fā)送控制命令，對(duì)應(yīng)文件操作DeviceIOControl()。

其中XXX是驅(qū)動(dòng)程序在注冊(cè)表中注冊(cè)的設(shè)備名稱。

2 硬件設(shè)計(jì)

ARM芯片選擇三星公司生產(chǎn)的S3C2440，該芯片工作頻率為400 MHz，最高可達(dá)533 MHz，可穩(wěn)定運(yùn)行WinCE 6．0操作系統(tǒng)。nRF24L01是通過(guò)SPI總線協(xié)議和單片機(jī)進(jìn)行通信的，在WinCE 6．0中SPI通信的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)ARM的SPI接口，也可以通過(guò)GPIO端口軟件模擬的方式實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)中選用了GPIO端口軟件模擬的方式。硬件連接如圖2所示。

3 nRF24L01驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)

3．1 主要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)

(1)NRF_Init()設(shè)備初始化函數(shù)

在該函數(shù)中主要進(jìn)行GPF端口的初始化，接收完成同步事件和接收線程的創(chuàng)建主要的核心代碼如下：