802.11B的无线网卡在DSP系统中的实现(精)

1、802.11B的无线网卡在DSP系统中的实现摘 要：研究基于 80211B 的无线网卡在嵌入式数字信号处理器 (DSP)OMAP591上的实现。整个系统以 DSP 为核心，采用 T1 公司的 TNETIIOOB 无线网卡模块实现80211B 通信协议，进行无线信号收发。系统制造简单，集 成度高，适用于多种无线局域网络设备。关键词 ：无线网卡 8O2 1IB 嵌入式 OMAP5912引言 无线局域网是指以无线信道作为传输媒介的计算机局域网；无线网络是有 线联网方式的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成 部分，广泛应用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。随着

2、IEEE8O2 11无线网络标准的制定与发展，使无线网络技术更加成熟与完 善；能够给用户提供更加安全可靠、移动、高效、远距离的网络互联方案，并 已成功应用于众多行业。无线网络的强大加密技术和极低的辐射以及可以自由 架设的 2. 4 GHz 自由频段，可使无线网络得到进一步发展。下面介绍一种在嵌 入式数字信号处理器(DSP)OMAP591 上实现无线网络 802. 11B 的方法。DSP 对 PC 机数据或者直接采样语音信号，通过无线网络传输，实现数据通信。由于系 统以 DSP 为核心，使得无线网络的数字信号处理更加方便，可以较方便地实现 数据加密、信号压缩等较复杂的算法。1无线网卡模块 TNE

3、TII00B无线信号的收发采用无线网卡模块 TNETll00B 实现。TNETll00B 是 TI 公司 最近推出的遵循 802. 11B 通信标准的无线信号收发芯片。TNETll00B 的内部功能如图 1 所示。 TNETll00B 主要由射频信号处理单 兀、基带信号处理单兀、中间接入控制单兀以及嵌入式 CPU RAM 主机硬件接 口、时钟管理模块等多个部分组成。射频信号处理单元实现无线信号的接收和发送。集成有1 个 8 位 22MHz 的模数转换器 AD 和 1 个 10 位 44MHz 的数模转换器 DA ADA 都具有自动增益控 制功能，DA 还具有功率控制功能。射频信号处理单元还提供

4、可调的参考时钟， 为 AD 的全速、半速时钟或者其 1/4 分频时钟，分别对应为 22 MHz、11MHz 和 5. 5 MHz。基带信号处理单兀实现基带信号的调制解调，支持 IEEE Std 的 802. 11B 协议。基带单兀的数据速率可以和射频单兀的时钟一致，也可以设置成较低的 1 Mb/s 或者 2Mb/s。较低速率下的基带信号为了和射频单元进行通信，发送 数据时采用插值滤波，使得低速率信号变成高速率信号；同样，接收数据时采 用抽取滤波，使得高速率信号变成低速率信号。中间接人控制单元完成射频单元和基带单元与处理器的逻辑控制，处理器、RAM 时钟以及与外设硬件接口的控制。处理器为 44

5、MHz 主频的 ARM7TDM 嵌入 式处理器，RAM 容量为 64 KB,可以动态分配接收和发送数据所占用的块。接人 单元响应硬件产生的应答 ACK 请求发送 RTS 清除发送 CTS 等 Moden 命令。接 人单元还具有对接收数据包的解析功能，具有 64、128 或者 256 位的加密解 码密钥注入功能。主机硬件接口支持 33 MHz 的 PCI2. 2 协议或者 USBL1 接口，数据通信可以 使用 DMA 后台方式传输。为了支持 USB 接口，TNETII00B 专门配有 1 个 48 MHz 的时钟接口。此外，为了嵌入式 CPU 保持实时时钟，TNETll00B 配有 sleep

6、时 钟接口。该时钟信号需要配置电池。这样系统在断电情况下，依靠电池仍然保 持准确的时钟信号。实时时钟在电池情况下功耗极低，功耗为12 卩 W2 系统硬件结构整个系统由 0MAP5912TNET1100B 音频 AD/DA 人机接口、PC 机以及 Flash 组成，硬件连接如图 2 所示。图 2 中，13SP 是核心控制单元；音频 AD 用 于将采集的模拟语音信号转变成数字语音信号；音频DA 将数字语音信号转换成模拟语音信号。FLASH_保存 DSP 所需要的程序，供 DSP 上电调用；FLASH_2 保 存TNETll00B 所需要的程序，供 TNETll00B 上电调用。DSP 和 PC 机

7、之间使用 HPI 口，使用 PCI 桥芯片，实现和 PC 机的连接。PC 机发送的数据包可以直接在 PC 上完成数据的压缩、交织以及编码等数据 处理，OMAP591 负责传送数据。对 OMAP591 直接采样的语音信号，基于 WiFi 的语音传输， (VoWiFi) 要求数字化的语音信号必须以数据包的形式通过无线网 络传输，为此 OMAP591 必须实现数据组包处理算法。此外，无线网络要求语音 数据必须在规定的时间间隔内传送出去，一般最长的时间间隔为20ms 这样语音信号到目的地后，目的网卡才有足够的时间进行拆包并最终形成语音数据实 时播放出去。无线网络的结构必须保证数据包的丢失、延迟以及误码

8、在规定的 门限以下。在802ll 的升级协议中，还要求了新的服务质量协议、允许控制 协议、快速漫游协议、智能安全协议以及无线资源管理协议等各种新的算法。这些均由 OMAP591 中的嵌入式 ARM 处理器完成。3 TNETll00B 和 OMAP591 的硬件设计TNETll00B 和 OMAP591 的连接是系统硬件连接的关键，具体连接如图 3 所 示。使用 OMAP591 的 EMIFS 接口连接 TNETII00B。EMIFS 是 OMAP591 的慢速外 部存储器接口 (External Memory Interface SlOW) ，可以方便地和外部Flash、异步 SRAM 等设备

9、连接。系统的 TNETII00B 模块遵循 802. IIB 协议，其 最高数据传输速率为 11 Mbps。OMAP591 的 EMIFS 接口满足其速度要求。在 TNETII00B 和 OMAP591 的 EMIFS 连接图中，TNETII00B 作为 OMAP591的 外部16位从异步设备。 由于OMAP591 的内部数据总线宽度为32位， 而 TNETII00B的数据总线宽度为 16 位，为此，将每 32 位数据分成 2 个 16 位数据 传输，使用 BE0和 BEI 引脚区分当前传输的是高 16 位还是低 16 位。通信时， 使用第 20 位地址线ADD2C 和片选信号 CSI 参与字

10、节信号的译码，具体的译码电 路如图 4 所示。译码电路直接使用逻辑器件实现，也可以使用CPLD 实现。此外，当 TNETIIOOB 有数据上传时，使用 CINT 引脚发送中断信号到 OMAP591，OMAP591 根据当前自身的工作情况处理和 TNETIIOOB 的通信； OMAP591 也可以 使用通用 I /O 引脚控制 TNETIIOOB 的复位信号，当连续多次未收到 TNETIIOOB 的响应信号时，OMAP591 可以软件复位 TNETIIOOB，从而避免通信的互锁现 象。此外，OMAP591 使用通用 I /O 引脚控制 TNETIIOOB 的 CPD(Card POWer Dow

11、n 信号，可以在无数据通信时.控制 TNETIIOOB 进入低功耗状态。4 TNETIIDOB 和 OMAP591 的软件设计OMAP591 和 TNETIIOOB 的数据通信流程如图 5 所示。系统初始化后，OMAP5912J 断当前是否有数据读写。数据的读是通过判断是否有挂起的硬件中 断；数据写是通过判断上层程序是否有数据发的软件中断。 无数据读写情况 下， OMAP591将定期发送测试命令到 TNET11OOB 以便确定 TNETIIOOB 在正常 工作；也可以根据需要，将 TNET11OOBS 置到低功耗状态。如果读取数据的校 验错误较多，表明当前无线通信的信道噪声很大或者 TNETIIOOB 的总线被干扰 出现紊乱。OMAP591将软件复位 TNETIIOOB 模块，使得 TNETIIOOB 重新设置总 线，避免在低信噪比情况下多次重