構(gòu)建擁有自主mac層協(xié)議的無線網(wǎng)卡

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1、構(gòu)建擁有自主mac層協(xié)議的無線網(wǎng)卡摘要：闡述擁有自主MAC層協(xié)議無線網(wǎng)卡的構(gòu)建方法和實(shí)現(xiàn)過程。改進(jìn)了基于Intersil公司的PRISM2系列無線網(wǎng)卡套片的無線局域網(wǎng)解決方案，使用DSP和CPLD來替代其中的MAC層控制芯片，實(shí)現(xiàn)自主MAC層協(xié)議的無線網(wǎng)卡開發(fā)。關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)卡PRISM2TMS320VC5402EPM7128AEMAC協(xié)議隨著無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的增長(zhǎng)，各種無線接入方式不斷涌現(xiàn)，基于IEEE802.11無線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入系統(tǒng)憑借其高達(dá)11～54Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率及其建網(wǎng)速度快

2、、運(yùn)營成本低、投資成本回報(bào)快等特點(diǎn)獲得用戶的青睞。但是無線網(wǎng)卡芯片供應(yīng)商只向用戶提供套片解決方案，這對(duì)研究無線局域網(wǎng)MAC層協(xié)議的高校和科研單位來說極為不便。通常的作法是：首先開發(fā)出自己的MAC層協(xié)議軟件，然后使用信道仿真器來仿真此MAC層協(xié)議。這種作法的缺點(diǎn)是不能在物理信道上實(shí)測(cè)。本文針對(duì)該問題，基于Intersil公司的PRISM2系列無線局域網(wǎng)套片的解決方案，去掉其中的MAC層控制芯片，使用TMS320VC5402和PEM7128AE來完成對(duì)套片其它芯片的控制和數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)自主的MAC層協(xié)議無線

3、網(wǎng)卡。圖11無線網(wǎng)卡解決方案Intersil公司的PRISM2系列無線網(wǎng)卡套片及其主要功能如表1所列。使用該套片，根據(jù)Intersil公司提供的無線局域網(wǎng)解決方案，就可以方便地構(gòu)建IEEE802.11b的無線網(wǎng)卡。參考Intersil公司的提供的無線局域網(wǎng)解決方案，筆者提出的擁有自主MAC層協(xié)議的無線網(wǎng)卡解決方案如圖1所示。在該方案中，去掉了PRISM2系列套片中的MAC層控制芯片HFA3841，用TMS320VC5402和EPM7128AE來實(shí)現(xiàn)對(duì)PRISM2系列其它芯片的控制和數(shù)據(jù)交換，構(gòu)建擁有自主

4、MAC層協(xié)議的無線網(wǎng)卡。圖22無線網(wǎng)卡的接口分析根據(jù)Intersil公司提供的套片數(shù)據(jù)手冊(cè)及其各芯片的接口關(guān)系可知，要構(gòu)建自主MAC層協(xié)議的無線網(wǎng)卡，替代芯片組TMS320VC5402和EPM7128AE須有以下接口能力。①具有足夠的通用I/O口，以便與套片的各個(gè)控制引腳相連接，對(duì)其進(jìn)行置位或清位操作，從而使無線網(wǎng)卡處于正確的收發(fā)狀態(tài)。②具有SPI接口，能夠?qū)FA3683、HFA3783和HFA3861中各個(gè)寄存器進(jìn)行初始化。同時(shí)需要注意的是，對(duì)HFA3861來說應(yīng)該是16位的數(shù)據(jù)傳輸格式，先傳數(shù)據(jù)高

5、位；對(duì)HFA3783和HFA3683來說，應(yīng)該是20位的數(shù)據(jù)傳輸格式，先傳輸數(shù)據(jù)高位。③具有連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ軌蚺cHFA3861進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)交換。需要注意的是數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的時(shí)鐘都需要由HFA3861來提供。根據(jù)TMS320VC5402的芯片資料可知，TMS320VC5402具有2個(gè)支持多種接口標(biāo)準(zhǔn)且能高速雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩嗤ǔ＞彌_同步串口（McBsp）。將DMA與McBsp相結(jié)合，在不占用CPU資源的情況下，可以構(gòu)造自動(dòng)收發(fā)的串行數(shù)據(jù)傳輸通道。同時(shí)EPM7128AE提供了足夠的門陣列單元和I/O引

6、腳，可以完成對(duì)無線卡控制引腳的置位或清位操作，同時(shí)還可以在EPM7128AE里面設(shè)計(jì)完成802.11b的部分功能（如退避、定時(shí)、設(shè)置NA位、CRC32校驗(yàn)等）。由以上分析可知，使用TMS320VC5402和EPM7128AE來替代HFA3841完成對(duì)套片的設(shè)置、控制和數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)擁有自主MAC層協(xié)議的無線網(wǎng)卡是可行的。替代芯片組與無線網(wǎng)卡套片的接口關(guān)系如圖2所示。其中，TMS320VC5402的串口0負(fù)責(zé)對(duì)HFA3861、HFA3783和HFA3683的寄存器進(jìn)行初始化；串口1負(fù)責(zé)與HFA3861進(jìn)

7、行數(shù)據(jù)交換；EPM7128AE的I/O引腳與套片的控制引腳相連，進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。3無線網(wǎng)卡的接口實(shí)現(xiàn)根據(jù)上述分析可知，利用TMS320VC5402和EPM7128AE完成對(duì)無線網(wǎng)卡的控制主要分以下三個(gè)步驟。①對(duì)于無線網(wǎng)卡的各個(gè)寄存器的初始化。由于DSP對(duì)HFA3861、HFA3783和HFA3683寄存器初始化時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸格式不同，而在本接口設(shè)計(jì)中又使用了同一個(gè)串口，所以在對(duì)寄存器進(jìn)行設(shè)置前要將DSP的串口0初始化為正確的工作模式。另外，若寄存器的初始化值錯(cuò)誤或寄存器的初始化順序不對(duì)，則初始化工作不

8、能正常進(jìn)行，各個(gè)芯片也不能處于正確的工作狀態(tài)。由于這里涉及的寄存器過多，在這里就不一一多述，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)的說明。構(gòu)建擁有自主mac層協(xié)議的無線網(wǎng)卡:　圖4②對(duì)于無線網(wǎng)卡的控制引腳設(shè)置。套片控制引腳的配置，主要由CPLD內(nèi)的“控制引腳配置模塊”來完成?，F(xiàn)對(duì)網(wǎng)卡發(fā)數(shù)據(jù)過程作一示例，此時(shí)要求各個(gè)相關(guān)的控制引腳狀態(tài)如圖3所示。當(dāng)DSP要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先發(fā)送一個(gè)特殊的配置數(shù)據(jù)CTRL_SND，在CPLD內(nèi)完成譯碼工作，然后啟動(dòng)“發(fā)送數(shù)據(jù)控制引腳配置