基于ARM的IEEE802.11bMAC层协议IP核设计

基于ARM的IEEE802.11bMAC层协议IP核设计 目前各种协议的设计实现，大多数是基于微处理器、微控制器或DSP的嵌入式系统。ARM是ARM公司推出的高性能32位RISC微处理器，具有业界领先的体系结构，被广泛6应用于各种系统设计中。基于ARM的开发通常使用C、C 或汇编语言。笔者采用了更高级的形式语言SCL，大大缩短了协议的开发周期并提高了设计的可移植性。无线局域网是目前通信领域的一个研究热点，无线局域网的协议是非常典型的协议。本文将详细讨论使用SDL进行无线局域网802.11b MAC层协议的设计以及基于微处理器ARM7TDMI的系统实现方案。其设计方法具有普遍意义。 1 系统硬件平台设计及功能描述 整个系统硬件平台的设计主要分MAC层和物理层两部分。硬件平台的结构框图如图1所示。其中MAC层部分主要围绕32位微处理器ARM7TDMI和AMBA总线设计，其主要的单元模块和功能如下： PCMCIA接口，此接口为硬件平台和主机的通信接口。其设计遵循PC Card标准（版本5）。 WEP算法加解密模块，此模块用硬件实现IEEE 802.11b MAC层协议定义的有线网等效加/解密算法。 物理层数据接口，此接口用于完成物理层与MAC的数据交互操作，内部设计有发关和接收FIFO，用来完成数据的接收发送缓存。 物理层控制接口，此接口用于完成MAC层对物理层的控制功能。例如无数据收发时，可以通过此接口控制物理层部分转入节能状态。 存储器管理模块，此模块用于实现对系统所有存储器（如FLASH、ROM、RAM）的管理，处理器通过此模块对存储器进行访问。 中断控制逻辑，此模块用于对系统中各模块产生的中断信号进行控制和管理。 微处理器单元ARM7TDMI，用于完成与主机的通信，负责整个系统的控制和管理。 图1 硬件平台结构框图 物理层部分的设计主要分为四个单元： 基带处理单元，主要用于完成基带信号的处理操作，如Rake接收、均衡、数/模、模/数转换等。 中频处理单元，主要用于完成信号的调制解调处理。 混频处理单元，主要用于完成射频中频的变频处理。 射频处理单元，主要完成射频信号的功率放大功能。 MAC层的主要模块单元（外部存储器单元除外）用Verilog硬件描述语言设计并用Xilinx的FPGA Vertex II xc2v3000编程实现。物理层部分则主要用Intersil公司的PRISM芯片组及少量外围电路设计实现。 2 SDL及软件开发平台 SDL是一种层次化的描述语言，采用结构化和自顶向下的设计原则，把系统规范分为系统、块、子块、进程、服务和过程几个层次进行描述。系统、块和子块是静态描述，用于描述系统的结构；进程、服务和过程是动态描述，用于描述系统的行为。SDL的理论模型是通信扩展有限状态机，每个进程都是一个通信扩展有限状态机。 SDL与常用的高级语音有很好的接口，如可以从SDL描述的系统规范直接导出C、CHILL甚至VHDL语言，以嵌入式系统和软硬件混合系统实现；在进行规范定义时，SDL又允许嵌入高级语言，如C/C 语音