基于zigbee協(xié)議的soc芯片數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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1、中圖分類號:TN47論文編號:102870412-S013學(xué)科分類號:080902碩士學(xué)位論文基于ZigBee協(xié)議的SoC芯片數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)研究生姓名穆屹峰學(xué)科、專業(yè)電路與系統(tǒng)研究方向數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計與計算機(jī)應(yīng)用指導(dǎo)教師吳寧教授南京航空航天大學(xué)研究生院電子信息工程學(xué)院二О一二年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringDesignandImplementofth

2、eDigitalBasebandSysteminSoCChipBasedonZigBeeProtocolAThesisinElectronicsCircuitandSystemEngineeringbyMuYifengAdvisedbyProfessorWuNingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2012承諾書本人鄭重聲明:所呈交的學(xué)位論文,是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下,獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所

3、知,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其它個人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件,允許論文被查閱和借閱,可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名:日期:南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要ZigBee協(xié)議作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信規(guī)范,具有低功耗、低成本、低數(shù)據(jù)率的特點,已經(jīng)成為當(dāng)前的一個研究和應(yīng)用熱點。因此,研

4、制基于ZigBee協(xié)議的芯片對于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與發(fā)展具有重要意義。本課題的主要工作是設(shè)計與實現(xiàn)基于ZigBee協(xié)議的SoC芯片的數(shù)字基帶系統(tǒng),并完成功能仿真驗證。論文首先分析了數(shù)字基帶系統(tǒng)在SoC芯片中的作用,對數(shù)字基帶系統(tǒng)進(jìn)行了模塊劃分,包括數(shù)據(jù)傳輸模塊、幀控制模塊、CSMA/CA模塊、系統(tǒng)控制模塊、總線控制模塊、FIFO與寄存器管理模塊和時鐘管理模塊等,提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。針對數(shù)據(jù)傳輸模塊采用的直接序列擴(kuò)頻和O-QPSK調(diào)制技術(shù),設(shè)計了調(diào)制解調(diào)方案。Matlab仿真結(jié)果顯示,在信噪比為0dB條件下,系統(tǒng)誤碼率接近10-

5、4,滿足ZigBee協(xié)議對性能的要求。論文研究了基帶中的CSMA/CA算法,針對其中BE初始值固定和NB值線性增加的不足,提出改進(jìn)方法,并在NS2下完成驗證。結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法與原始算法相比,在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較重時,網(wǎng)絡(luò)的吞吐量及能耗得到了較大的改善。論文采用VerilogHDL實現(xiàn)了數(shù)字基帶的各模塊,完成了整個數(shù)字基帶系統(tǒng)RTL級結(jié)構(gòu)的設(shè)計。為了驗證設(shè)計的正確性,基于Modelsim平臺完成了對各模塊和整個系統(tǒng)的功能仿真。仿真結(jié)果表明,各模塊設(shè)計正確,系統(tǒng)功能符合設(shè)計要求。最后,論文給出了系統(tǒng)的FPGA驗證方案,作為進(jìn)一步驗證基帶系統(tǒng)的

6、基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò),ZigBee,SoC芯片,數(shù)字基帶系統(tǒng),CSMA/CAi基于ZigBee協(xié)議的SoC芯片數(shù)字基帶系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)ABSTRACTZigBee,asthecommunicationstandardforwirelesssensornetworkswithfeaturesoflowpowerconsumption,lowcostandlowdatarate,hasbecomearesearchandapplicationhotspotcurrently.SodesigningaZigBee-basedchipha

7、sgreatsignificancetotheresearchanddevelopmentofwirelesssensornetwork.TheworkofthisthesisistodesignthedigitalbasebandsysteminaSoCchipbasedonZigBeeandcompletethefunctionalsimulation.Firstly,basedonanalysisofthesystem’sroleintheSoCchip,thispaperdividesthedigitalbasebandsyst

8、emintomodulesincludingdatatransmissionmodule,framecontrolmodule,CSMA/CAmodule,systemcontrolmodule,busco

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