802.11b无线网站和EPXA1开发板的MAC平台

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表时间:2007-06-29 人气:1

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摘要：利用现在802.11b无线网卡的物理层部分和Altera公司的EPXA1开发板实现可以收发802.11b无线网络信号的软件无线电平台，在此平台基础上可自由开发各种无线局域网媒体访问控制协议。

　　关键词：802.11b网卡媒体访问控制 EPXA1 开发平台

　　无线局域网媒体访问控制（MAC）协议的开发是目前各种无线应用研究的热点。同时MAC协议的开发、调试和实现离不开物理层（PHY）的支持。很多MAC协议的开发者由于没有物理层的支持，只能停留在协议仿真的阶段。本文提出了一个可以通过无线链路收发信号（可以与基于802.11b的无线局域网AP以及无线网卡通信）的无线MAC开发平台。该平台利用现有802.11b无线网卡的物理层部分（包括天线、射频芯片、中频芯片和基带处理器），再加上EPXA1开发板构成。利用该平台，可以EPXA1开发板上进行各种MAC协议的开发和调试。

　　1 系统架构

　　系统主要由三部分构成：802.11b无线网卡、EPXA1开发板以及两者之间转接PCB板，如图1所示。

　　系统中使用的802.11b无线网卡通过标准的PCMCIA接口与笔记本相连。该无线网卡最大的特点是MAC控制芯片和基带处理芯片以及前端中射频芯片是分离的，只有这样才能将其MAC芯片替换成EPXA1开发板。在无线网卡启动之前必须给基带处理芯片以及前端中频、射频芯片的控制寄存器设置合适的值。这是控制逻辑PLCI部分要做的工作。该网卡的主要组成芯片有：

（a） HFA3841(Wireless LAN Medium Access Controller)是该无线网卡的MAC部分，在本设计中，将其替换成笔者的开发板。

（b） HFA3861B(Baseband processor)是无线网卡的基带处理器[3]，在网卡启动过程中，需要通过相应的串行配置口对其进行配置。

（c） HFA3863A(RF/IF converter and synthesizer)芯片进行射频到中频的变换[4]，需要通过相应配置口进行控制寄存器的配置。

（d） HFA3783 芯片进行中频到基带的变换[5]，也需要通过相应配置口进行寄存器的配置（工作模式和工作频率等）。

　　Altera公司的EPXA1开发板集成了ARM922T嵌入式微处理器以及相应外设，其外设中拥有10万等效系统门的可编程逻辑器件以及相应的扩展I/O口，不需要再另外设计FPGA电路，更方便了软件和硬件的协同设计。同时，Altera公司提供的QnartusII软件，也提供了对硬件和软件协同设计的良好支持。

　　转接PCB板用于连接EPXA1开发板的扩展I/O口和802.11b无线网卡上有用的信号线。板上设计了一个PCMCIA插槽，用来固定无线网卡，转接板使用了隔离芯片SN74CBTD3384进行电平转换和保护EPXA1开发板，同时也通过该板给无线网卡供电。

　　2 设计过程

　　2.1 对802.11b无线网卡的处理

　　首先拿掉无线网卡的MAC芯片，然后将MAC芯片上与基带处理器、前端射频以及中频芯片相连的线引出，因为在网卡启动过程中，需要通过这些线对前端芯片进行相应配置。图2是无线网卡的MAC芯片与其他芯片之间的连接关系，在设计过程要确保将这些线引出到EPXA1开发板上。

　　2.2 转接PCB板的设计

可以参照PCMCIA接口标准，将其中的电源线、地线以及有用的地址线和数据线连接到EPXA1的扩展I/O口（逻辑高电平为5V），连接过程使用了SN74CBTD3384进行电平转换（5V到3.3V的转换）。另外在EPXA1的扩展I/O口中，有提供3.3V和5V电源的引脚，可以作为无线网卡的电源，PCB板上还可以加上测试引脚，方便硬件的调试。

2.3 PLCI部分的设计

　　整个系统的构架和PLCI所处的位置如图3所示。PLCI（物理层控制接口）和PLDI（物理层数据接口）是设计的重点，是利用EPXA1的可编程逻辑实现的，主要编程语言是Verilog HDL。PLCI是MAC与物理层的控制接口，它实现了对前端芯片（包括HFA3861B、HFA3683以及HFA3783）的控制寄存器的配置，包括产生配置所需的串行数据、时钟及片选信号。PLDI是MAC与物理层的数据接口，是MAC与PHY交换数据的通路；而ARM9嵌入式微处理器则运行C语言代码实现各种无线MAC协议。ARM9与外围设备之间通过AHB总线连接。

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