超寬帶技術在電子內(nèi)窺鏡中的應用

圖3 超級幀被劃分成信標段（BP）和數(shù)據(jù)傳送段（DTP）

為確保能無中斷地傳輸視頻流，UWB采用了分布式駐留協(xié)議(DRP)。由于UWB基于TDMA，網(wǎng)絡成員可保留一些固定的時隙(媒體訪問時隙)以保障和另一設備的通信。保留通道占用時隙的相關信息在信標時段傳送。如果某一時隙被標記為“硬保留”，任何第三方都不可占用該時隙。這是保障視頻傳輸要求的確定性數(shù)據(jù)傳輸速率所必須的。實施方案

圖5所示為內(nèi)窺鏡攝像頭單元的框圖。窺鏡的框圖與之相似，除了數(shù)字視頻接口為顯示控制器所取代。UWB物理層基于Wionics Research的RTU7012雙波段PHY，符合WiMedia PHY 1.1 和PHY 1.2規(guī)范。它可以用于頻帶組1和3。

在這個例子中，UWB流媒體MAC由蘇黎世應用科學大學設計并通過ASIC或FPGA實現(xiàn)，且針對實現(xiàn)低延時的數(shù)據(jù)傳輸進行了優(yōu)化。為了方便將MAC集成到任何系統(tǒng)級芯片（SoC），將ARM高級主機總線（AHB）用作數(shù)據(jù)傳輸總線，將ARM外設總線用作控制總線。這些接口使得MAC非常適合集成到基于ARM的系統(tǒng)級芯片。

UWB標準的許多參數(shù)都由微控制器固件來控制。這樣，在需要增添其它高層協(xié)議（如無線USB）時，無須修改任何硬件。使用固件實施方案，可以在規(guī)范發(fā)生變更的情況下降低風險和提高靈活性。

圖 4 電子內(nèi)窺鏡單元的框圖

MAC可在UWB設備間以任何方向傳輸任何數(shù)據(jù)---而不局限于視頻。在這個具體的視頻應用中，來自攝像閑的信號通過數(shù)字視頻接口和AHB傳送到SDRAM，該SDRAM用作一個視頻中間緩沖器(見圖5)。MAC從該SDRAM提取視頻數(shù)據(jù)，并將其傳送到UWB網(wǎng)絡進行傳輸。反過來，UWB物理層接收到的數(shù)據(jù)則被傳送到SDRAM。

在UWB網(wǎng)絡和SDRAM之間傳輸數(shù)據(jù)時，MAC用作AHB主總線，無需處理器核進行干預。這意味著，可以將數(shù)據(jù)傳輸中解放出來的處理器用于控制后續(xù)UWB超幀的MAC設置。在這種架構下，任何AHB總線設備都可成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪繕嘶蛟?，無論是傳送到UWB-MAC，還是從UWB-MAC傳出。至于和UWB無線模塊的接口，UWB-MAC采用WiMedia ECMA369 MAC-PHY接口標準。

內(nèi)窺鏡的其它必備部件包括A/D轉換器和用于電池管理的脈寬調制器(PWM)。為將所有部件集成到內(nèi)窺鏡的手柄中，同時保持低功耗，標準單元ASIC是不錯的選擇。然而，如果預知的產(chǎn)量太低，不足以分擔本示例中標準單元ASIC的開發(fā)成本，可采用可定制的應用處理器（CAP）。這一基于ARM的微控制器具備所有常用的外設和軟件驅動以及用于實現(xiàn)用戶定制功能的金屬可編程邏輯區(qū)域?？稍贑AP金屬可編程區(qū)域實現(xiàn)UWB-MAC和其它定制IP核，類似于門陣列。該微控制器的其它標準外設，如外部總線接口(EBI)，可用于控制SDRAM，不會導致與內(nèi)存控制器設計相關的技術風險和成本。

為便于UWB應用開發(fā)，有些供應商提供一款CAP UWB*估套件。CAP器件的固定部分可以當做一個標準的微控制器，和用于仿真金屬可編程模塊的高密度FPGA協(xié)同工作。這個*估套件可以快速地進行配置，仿真目前正開發(fā)的設計的性能?？稍贔PGA中實現(xiàn)UWB-MAC以及其它專用邏輯。

在一塊擴展板卡上實現(xiàn)UWB物理層。CAP UWB*測工具套件與一臺運行業(yè)界標準ARM開發(fā)工具的PC連接，用于完成系統(tǒng)開發(fā)和調試。這樣的開發(fā)方式允許軟、硬件開發(fā)同時進行，從而大幅縮短了開發(fā)時間。當系統(tǒng)經(jīng)全面調試后，將UWB MAC和專用邏輯重新映像到CAP的金屬可編程模塊中，提供了元器件數(shù)目較少而完整的UWB收發(fā)器。

圖5 UWB設備間的MAC數(shù)據(jù)傳送