基于ARM的IEEE802.11bMAC層協(xié)議IP核設(shè)計(jì)

目前各種協(xié)議的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，大多數(shù)是基于微處理器、微控制器或DSP的嵌入式系統(tǒng)。ARM是ARM公司推出的高性能32位RISC微處理器，具有業(yè)界領(lǐng)先的體系結(jié)構(gòu)，被廣泛6應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。基于ARM的開(kāi)發(fā)通常使用C、C++或匯編語(yǔ)言。筆者采用了更高級(jí)的形式語(yǔ)言SCL，大大縮短了協(xié)議的開(kāi)發(fā)周期并提高了設(shè)計(jì)的可移植性。無(wú)線局域網(wǎng)是目前通信領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，無(wú)線局域網(wǎng)的協(xié)議是非常典型的協(xié)議。本文將詳細(xì)討論使用SDL進(jìn)行無(wú)線局域網(wǎng)802.11b MAC層協(xié)議的設(shè)計(jì)以及基于微處理器ARM7TDMI的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。其設(shè)計(jì)方法具有普遍意義。

1 系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)及功能描述

整個(gè)系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)主要分MAC層和物理層兩部分。硬件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中MAC層部分主要圍繞32位微處理器ARM7TDMI和AMBA總線設(shè)計(jì)，其主要的單元模塊和功能如下：

·PCMCIA接口，此接口為硬件平臺(tái)和主機(jī)的通信接口。其設(shè)計(jì)遵循PC Card標(biāo)準(zhǔn)（版本5）。

·WEP算法加解密模塊，此模塊用硬件實(shí)現(xiàn)IEEE 802.11b MAC層協(xié)議定義的有線網(wǎng)等效加/解密算法。

·物理層數(shù)據(jù)接口，此接口用于完成物理層與MAC的數(shù)據(jù)交互操作，內(nèi)部設(shè)計(jì)有發(fā)關(guān)和接收FIFO，用來(lái)完成數(shù)據(jù)的接收發(fā)送緩存。

·物理層控制接口，此接口用于完成MAC層對(duì)物理層的控制功能。例如無(wú)數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)，可以通過(guò)此接口控制物理層部分轉(zhuǎn)入節(jié)能狀態(tài)。

·存儲(chǔ)器管理模塊，此模塊用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)所有存儲(chǔ)器（如FLASH、ROM、RAM）的管理，處理器通過(guò)此模塊對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問(wèn)。

·中斷控制邏輯，此模塊用于對(duì)系統(tǒng)中各模塊產(chǎn)生的中斷信號(hào)進(jìn)行控制和管理。

·微處理器單元ARM7TDMI，用于完成與主機(jī)的通信，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制和管理。

·基帶處理單元，主要用于完成基帶信號(hào)的處理操作，如Rake接收、均衡、數(shù)/模、模/數(shù)轉(zhuǎn)換等。

·中頻處理單元，主要用于完成信號(hào)的調(diào)制解調(diào)處理。

·混頻處理單元，主要用于完成射頻中頻的變頻處理。

·射頻處理單元，主要完成射頻信號(hào)的功率放大功能。

MAC層的主要模塊單元（外部存儲(chǔ)器單元除外）用Verilog硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并用Xilinx的FPGA Vertex II xc2v3000編程實(shí)現(xiàn)。物理層部分則主要用Intersil公司的PRISM芯片組及少量外圍電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。