1、802.11B的無線網(wǎng)卡在DSP系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)摘 要：研究基于 80211B 的無線網(wǎng)卡在嵌入式數(shù)字信號處理器 (DSP)OMAP591上的實(shí)現(xiàn)。整個系統(tǒng)以 DSP 為核心，采用 T1 公司的 TNETIIOOB 無線網(wǎng)卡模塊實(shí)現(xiàn)80211B 通信協(xié)議，進(jìn)行無線信號收發(fā)。系統(tǒng)制造簡單，集 成度高，適用于多種無線局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。關(guān)鍵詞 ：無線網(wǎng)卡 8O2 1IB 嵌入式 OMAP5912引言 無線局域網(wǎng)是指以無線信道作為傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)；無線網(wǎng)絡(luò)是有 線聯(lián)網(wǎng)方式的重要補(bǔ)充和延伸，并逐漸成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個至關(guān)重要的組成 部分，廣泛應(yīng)用于需要可移動數(shù)據(jù)處理或無法進(jìn)行物理傳輸介質(zhì)布線的領(lǐng)域。隨著

2、IEEE8O2 11無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定與發(fā)展，使無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加成熟與完 善；能夠給用戶提供更加安全可靠、移動、高效、遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案，并 已成功應(yīng)用于眾多行業(yè)。無線網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大加密技術(shù)和極低的輻射以及可以自由 架設(shè)的 2. 4 GHz 自由頻段，可使無線網(wǎng)絡(luò)得到進(jìn)一步發(fā)展。下面介紹一種在嵌 入式數(shù)字信號處理器(DSP)OMAP591 上實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò) 802. 11B 的方法。DSP 對 PC 機(jī)數(shù)據(jù)或者直接采樣語音信號，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。由于系 統(tǒng)以 DSP 為核心，使得無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字信號處理更加方便，可以較方便地實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)加密、信號壓縮等較復(fù)雜的算法。1無線網(wǎng)卡模塊 TNE

3、TII00B無線信號的收發(fā)采用無線網(wǎng)卡模塊 TNETll00B 實(shí)現(xiàn)。TNETll00B 是 TI 公司 最近推出的遵循 802. 11B 通信標(biāo)準(zhǔn)的無線信號收發(fā)芯片。TNETll00B 的內(nèi)部功能如圖 1 所示。 TNETll00B 主要由射頻信號處理單 兀、基帶信號處理單兀、中間接入控制單兀以及嵌入式 CPU RAM 主機(jī)硬件接 口、時(shí)鐘管理模塊等多個部分組成。射頻信號處理單元實(shí)現(xiàn)無線信號的接收和發(fā)送。集成有1 個 8 位 22MHz 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD 和 1 個 10 位 44MHz 的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DA ADA 都具有自動增益控 制功能，DA 還具有功率控制功能。射頻信號處理單元還提供

4、可調(diào)的參考時(shí)鐘， 為 AD 的全速、半速時(shí)鐘或者其 1/4 分頻時(shí)鐘，分別對應(yīng)為 22 MHz、11MHz 和 5. 5 MHz?；鶐盘柼幚韱呜?shí)現(xiàn)基帶信號的調(diào)制解調(diào)，支持 IEEE Std 的 802. 11B 協(xié)議?；鶐呜５臄?shù)據(jù)速率可以和射頻單兀的時(shí)鐘一致，也可以設(shè)置成較低的 1 Mb/s 或者 2Mb/s。較低速率下的基帶信號為了和射頻單元進(jìn)行通信，發(fā)送 數(shù)據(jù)時(shí)采用插值濾波，使得低速率信號變成高速率信號；同樣，接收數(shù)據(jù)時(shí)采 用抽取濾波，使得高速率信號變成低速率信號。中間接人控制單元完成射頻單元和基帶單元與處理器的邏輯控制，處理器、RAM 時(shí)鐘以及與外設(shè)硬件接口的控制。處理器為 44

5、MHz 主頻的 ARM7TDM 嵌入 式處理器，RAM 容量為 64 KB,可以動態(tài)分配接收和發(fā)送數(shù)據(jù)所占用的塊。接人 單元響應(yīng)硬件產(chǎn)生的應(yīng)答 ACK 請求發(fā)送 RTS 清除發(fā)送 CTS 等 Moden 命令。接 人單元還具有對接收數(shù)據(jù)包的解析功能，具有 64、128 或者 256 位的加密解 碼密鑰注入功能。主機(jī)硬件接口支持 33 MHz 的 PCI2. 2 協(xié)議或者 USBL1 接口，數(shù)據(jù)通信可以 使用 DMA 后臺方式傳輸。為了支持 USB 接口，TNETII00B 專門配有 1 個 48 MHz 的時(shí)鐘接口。此外，為了嵌入式 CPU 保持實(shí)時(shí)時(shí)鐘，TNETll00B 配有 sleep

6、時(shí) 鐘接口。該時(shí)鐘信號需要配置電池。這樣系統(tǒng)在斷電情況下，依靠電池仍然保 持準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號。實(shí)時(shí)時(shí)鐘在電池情況下功耗極低，功耗為12 卩 W2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)整個系統(tǒng)由 0MAP5912TNET1100B 音頻 AD/DA 人機(jī)接口、PC 機(jī)以及 Flash 組成，硬件連接如圖 2 所示。圖 2 中，13SP 是核心控制單元；音頻 AD 用 于將采集的模擬語音信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字語音信號；音頻DA 將數(shù)字語音信號轉(zhuǎn)換成模擬語音信號。FLASH_保存 DSP 所需要的程序，供 DSP 上電調(diào)用；FLASH_2 保 存TNETll00B 所需要的程序，供 TNETll00B 上電調(diào)用。DSP 和 PC 機(jī)

7、之間使用 HPI 口，使用 PCI 橋芯片，實(shí)現(xiàn)和 PC 機(jī)的連接。PC 機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)包可以直接在 PC 上完成數(shù)據(jù)的壓縮、交織以及編碼等數(shù)據(jù) 處理，OMAP591 負(fù)責(zé)傳送數(shù)據(jù)。對 OMAP591 直接采樣的語音信號，基于 WiFi 的語音傳輸， (VoWiFi) 要求數(shù)字化的語音信號必須以數(shù)據(jù)包的形式通過無線網(wǎng) 絡(luò)傳輸，為此 OMAP591 必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)組包處理算法。此外，無線網(wǎng)絡(luò)要求語音 數(shù)據(jù)必須在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)傳送出去，一般最長的時(shí)間間隔為20ms 這樣語音信號到目的地后，目的網(wǎng)卡才有足夠的時(shí)間進(jìn)行拆包并最終形成語音數(shù)據(jù)實(shí) 時(shí)播放出去。無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)必須保證數(shù)據(jù)包的丟失、延遲以及誤碼

8、在規(guī)定的 門限以下。在802ll 的升級協(xié)議中，還要求了新的服務(wù)質(zhì)量協(xié)議、允許控制 協(xié)議、快速漫游協(xié)議、智能安全協(xié)議以及無線資源管理協(xié)議等各種新的算法。這些均由 OMAP591 中的嵌入式 ARM 處理器完成。3 TNETll00B 和 OMAP591 的硬件設(shè)計(jì)TNETll00B 和 OMAP591 的連接是系統(tǒng)硬件連接的關(guān)鍵，具體連接如圖 3 所 示。使用 OMAP591 的 EMIFS 接口連接 TNETII00B。EMIFS 是 OMAP591 的慢速外 部存儲器接口 (External Memory Interface SlOW) ，可以方便地和外部Flash、異步 SRAM 等設(shè)備

9、連接。系統(tǒng)的 TNETII00B 模塊遵循 802. IIB 協(xié)議，其 最高數(shù)據(jù)傳輸速率為 11 Mbps。OMAP591 的 EMIFS 接口滿足其速度要求。在 TNETII00B 和 OMAP591 的 EMIFS 連接圖中，TNETII00B 作為 OMAP591的 外部16位從異步設(shè)備。 由于OMAP591 的內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度為32位， 而 TNETII00B的數(shù)據(jù)總線寬度為 16 位，為此，將每 32 位數(shù)據(jù)分成 2 個 16 位數(shù)據(jù) 傳輸，使用 BE0和 BEI 引腳區(qū)分當(dāng)前傳輸?shù)氖歉?16 位還是低 16 位。通信時(shí)， 使用第 20 位地址線ADD2C 和片選信號 CSI 參與字

10、節(jié)信號的譯碼，具體的譯碼電 路如圖 4 所示。譯碼電路直接使用邏輯器件實(shí)現(xiàn)，也可以使用CPLD 實(shí)現(xiàn)。此外，當(dāng) TNETIIOOB 有數(shù)據(jù)上傳時(shí)，使用 CINT 引腳發(fā)送中斷信號到 OMAP591，OMAP591 根據(jù)當(dāng)前自身的工作情況處理和 TNETIIOOB 的通信； OMAP591 也可以 使用通用 I /O 引腳控制 TNETIIOOB 的復(fù)位信號，當(dāng)連續(xù)多次未收到 TNETIIOOB 的響應(yīng)信號時(shí)，OMAP591 可以軟件復(fù)位 TNETIIOOB，從而避免通信的互鎖現(xiàn) 象。此外，OMAP591 使用通用 I /O 引腳控制 TNETIIOOB 的 CPD(Card POWer Dow

11、n 信號，可以在無數(shù)據(jù)通信時(shí).控制 TNETIIOOB 進(jìn)入低功耗狀態(tài)。4 TNETIIDOB 和 OMAP591 的軟件設(shè)計(jì)OMAP591 和 TNETIIOOB 的數(shù)據(jù)通信流程如圖 5 所示。系統(tǒng)初始化后，OMAP5912J 斷當(dāng)前是否有數(shù)據(jù)讀寫。數(shù)據(jù)的讀是通過判斷是否有掛起的硬件中 斷；數(shù)據(jù)寫是通過判斷上層程序是否有數(shù)據(jù)發(fā)的軟件中斷。 無數(shù)據(jù)讀寫情況 下， OMAP591將定期發(fā)送測試命令到 TNET11OOB 以便確定 TNETIIOOB 在正常 工作；也可以根據(jù)需要，將 TNET11OOBS 置到低功耗狀態(tài)。如果讀取數(shù)據(jù)的校 驗(yàn)錯誤較多，表明當(dāng)前無線通信的信道噪聲很大或者 TNETIIOOB 的總線被干擾 出現(xiàn)紊亂。OMAP591將軟件復(fù)位 TNETIIOOB 模塊，使得 TNETIIOOB 重新設(shè)置總 線，避免在低信噪比情況下多次重