Linux系统中NFC子系统架构分析

目前在Linux系统中，每个厂家都使用不同的方式实现NFC驱动，然后自己在应用层上面做适配。但是Linux也已经推出NFC子系统，很多厂家也逐步在统一。

NFC子系统架构

NFC子系统主要负责:

(1) NFC芯片管理

(2) 轮询目标设备

(3) 底层数据交换

重要结构体

nfc_dev

//表示NFC设备
struct nfc_dev {
  int idx;   //nfc芯片编号
  u32 target_next_idx;  //下一个target的编号
  struct nfc_target *targets; //发现的target
  int n_targets;  //发现额target总数
  int targets_generation;
  struct device dev;
  bool dev_up;   //nfc设备是否开启
  bool fw_download_in_progress; //是否处于下载固件中
  u8 rf_mode;  //RF模式
  bool polling; //是否轮询中
  struct nfc_target *active_target;  //当前激活的target
  bool dep_link_up;  //P2P连接是否开启
  struct nfc_genl_data genl_data;
  u32 supported_protocols;  //支持的协议


  struct list_head secure_elements;


  int tx_headroom;
  int tx_tailroom;


  struct timer_list check_pres_timer;
  struct work_struct check_pres_work;


  bool shutting_down;      //是否关闭


  struct rfkill *rfkill;  //电源控制


  struct nfc_vendor_cmd *vendor_cmds;  //厂家命令
  int n_vendor_cmds;  //厂家命令数


  struct nfc_ops *ops;  //操作函数
  struct genl_info *cur_cmd_info;  //当前命令信息
};

上面主要是一些NFC的设备状态以及相关状态标志，还有扫描到的卡信息，操作函数等。

nfc_target

//表示目标设备(标签卡)
struct nfc_target {
  u32 idx;                 //编号
  u32 supported_protocols; //支持的协议
  u16 sens_res;
  u8 sel_res;
  u8 nfcid1_len;
  u8 nfcid1[NFC_NFCID1_MAXSIZE];
  u8 nfcid2_len;
  u8 nfcid2[NFC_NFCID2_MAXSIZE];
  u8 sensb_res_len;
  u8 sensb_res[NFC_SENSB_RES_MAXSIZE];
  u8 sensf_res_len;
  u8 sensf_res[NFC_SENSF_RES_MAXSIZE];
  u8 hci_reader_gate;
  u8 logical_idx;
  u8 is_iso15693;
  u8 iso15693_dsfid;
  u8 iso15693_uid[NFC_ISO15693_UID_MAXSIZE];
};

上面主要是标签卡的信息，不同的协议会有不同的信息。这些信息在协议中都可以查看到。

nfc_ops

//操作函数接口
struct nfc_ops {
  int (*dev_up)(struct nfc_dev *dev);   //开启
  int (*dev_down)(struct nfc_dev *dev); //关闭
  int (*start_poll)(struct nfc_dev *dev,
        u32 im_protocols, u32 tm_protocols); //开始轮询
  void (*stop_poll)(struct nfc_dev *dev);    //停止轮询
  int (*dep_link_up)(struct nfc_dev *dev, struct nfc_target *target,
         u8 comm_mode, u8 *gb, size_t gb_len); //建立P2P连接
  int (*dep_link_down)(struct nfc_dev *dev);   //断开P2P连接
  int (*activate_target)(struct nfc_dev *dev, struct nfc_target *target,
             u32 protocol);  //激活target
  void (*deactivate_target)(struct nfc_dev *dev,
          struct nfc_target *target, u8 mode); //去激活target
  int (*im_transceive)(struct nfc_dev *dev, struct nfc_target *target,
           struct sk_buff *skb, data_exchange_cb_t cb,
           void *cb_context); //Initiator模式传输
  int (*tm_send)(struct nfc_dev *dev, struct sk_buff *skb); //Target模式传输
  int (*check_presence)(struct nfc_dev *dev, struct nfc_target *target); //检查卡在位
  int (*fw_download)(struct nfc_dev *dev, const char *firmware_name); //下载固件


  /* 安全元素API */
  int (*discover_se)(struct nfc_dev *dev);  //查找SE
  int (*enable_se)(struct nfc_dev *dev, u32 se_idx);  //使能SE
  int (*disable_se)(struct nfc_dev *dev, u32 se_idx); //关闭SE
  int (*se_io) (struct nfc_dev *dev, u32 se_idx,
          u8 *apdu, size_t apdu_length,
          se_io_cb_t cb, void *cb_context);  //SE I/O传输
};

上面主要就是使能，轮询，传输等接口。

API函数

//分配/释放nfc_dev
struct nfc_dev *nfc_allocate_device(struct nfc_ops *ops,
                    u32 supported_protocols,
                    int tx_headroom,
                    int tx_tailroom);
static inline void nfc_free_device(struct nfc_dev *dev);


//注册/注销nfc_dev
int nfc_register_device(struct nfc_dev *dev);
void nfc_unregister_device(struct nfc_dev *dev);


//保存/获取驱动数据
static inline void nfc_set_drvdata(struct nfc_dev *dev, void *data);
static inline void *nfc_get_drvdata(struct nfc_dev *dev);


//分配发送sk_buff
 struct sk_buff *nfc_alloc_send_skb(struct nfc_dev *dev, struct sock *sk,
                   unsigned int flags, unsigned int size,
                   unsigned int *err);                             
//分配接收sk_buff
struct sk_buff *nfc_alloc_recv_skb(unsigned int size, gfp_t gfp);

接口比较简单，和其他驱动类似，都是分配设备，然后注册即可。

总结

NFC子系统其实不复杂，最主要的还是协议本身，nfc_ops中的接口就是对相关协议的实现。所以写好NFC驱动的关键是对协议要熟悉。

编辑：黄飞