摘 要：研究基于802．11B的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡在嵌入式數字信號處理器(DSP)OMAP5912上的實(shí)現。整個(gè)系統以DSP為核心，采用T1公司的TNETll00B無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡模塊實(shí)現802．11B通信協(xié)議，進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信號收發(fā)。系統制造簡(jiǎn)單，集成度高，適用于多種無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )設備。
關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡 802．1lB 嵌入式 OMAP5912
引 言
無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)是指以無(wú)線(xiàn)信道作為傳輸媒介的計算機局域網(wǎng)；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )是有線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)方式的重要補充和延伸，并逐漸成為計算機網(wǎng)絡(luò )中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，廣泛應用于需要可移動(dòng)數據處理或無(wú)法進(jìn)行物理傳輸介質(zhì)布線(xiàn)的領(lǐng)域。隨著(zhù)IEEE802．11無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準的制定與發(fā)展，使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)更加成熟與完善；能夠給用戶(hù)提供更加安全可靠、移動(dòng)、高效、遠距離的網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)方案，并已成功應用于眾多行業(yè)。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的強大加密技術(shù)和極低的輻射以及可以自由架設的2．4 GHz自由頻段，可使無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )得到進(jìn)一步發(fā)展。下面介紹一種在嵌入式數字信號處理器(DSP)OMAP5912上實(shí)現無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )802．11B的方法。DSP對PC機數據或者直接采樣語(yǔ)音信號，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，實(shí)現數據通信。由于系統以DSP為核心，使得無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的數字信號處理更加方便，可以較方便地實(shí)現數據加密、信號壓縮等較復雜的算法。
1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡模塊TNETll00B
無(wú)線(xiàn)信號的收發(fā)采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡模塊TNETll00B實(shí)現。TNETll00B是TI公司最近推出的遵循802．11B通信標準的無(wú)線(xiàn)信號收發(fā)芯片。
TNETll00B的內部功能如圖1所示。TNETll00B主要由射頻信號處理單元、基帶信號處理單元、中間接入控制單元以及嵌入式CPU、RAM、主機硬件接口、時(shí)鐘管理模塊等多個(gè)部分組成。
射頻信號處理單元實(shí)現無(wú)線(xiàn)信號的接收和發(fā)送。集成有1個(gè)8位22MHz的模數轉換器AD和1個(gè)10位44MHz的數模轉換器DA。AD／DA都具有自動(dòng)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可調的參考時(shí)鐘，為AD的全速、半速時(shí)鐘或者其1／4分頻時(shí)鐘，分別對應為22 MHz、11MHz和5．5 MHz。
基帶信號處理單元實(shí)現基帶信號的調制解調，支持IEEE Std的802．11B協(xié)議?；鶐卧臄祿俾士梢院蜕漕l單元的時(shí)鐘一致，也可以設置成較低的1 Mb／s或者2 Mb／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)送數據時(shí)采用插值濾波，使得低速率信號變成高速率信號；同樣，接收數據時(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)鐘以及與外設硬件接口的控制。處理器為44 MHz主頻的ARM7TDMI嵌入式處理器，RAM容量為64 KB，可以動(dòng)態(tài)分配接收和發(fā)送數據所占用的塊。接人單元響應硬件產(chǎn)生的應答ACK、請求發(fā)送RTS、清除發(fā)送CTS等Modem命令。接人單元還具有對接收數據包的解析功能，具有64、128或者256位的加密／解碼密鑰注入功能。
主機硬件接口支持33 MHz的PCl2．2協(xié)議或者USBl．1接口，數據通信可以使用DMA后臺方式傳輸。為了支持USB接口，TNETll00B專(zhuān)門(mén)配有1個(gè)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時(shí)鐘接口。該時(shí)鐘信號需要配置電池。這樣系統在斷電情況下，依靠電池仍然保持準確的時(shí)鐘信號。實(shí)時(shí)時(shí)鐘在電池情況下功耗極低，功耗為12μW。
2系統硬件結構
整個(gè)系統由OMAP5912、TNET1100B、音頻AD／DA、人機接口、PC機以及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(yǔ)音信號轉變成數字語(yǔ)音信號；音頻DA將數字語(yǔ)音信號轉換成模擬語(yǔ)音信號。FLASH_1保存DSP所需要的程序，供DSP上電調用；FLASH_2保存TNETll00B所需要的程序，供TNETll00B上電調用。DSP和PC機之間使用HPI口，使用PCI橋芯片，實(shí)現和PC機的連接。
PC機發(fā)送的數據包可以直接在PC上完成數據的壓縮、交織以及編碼等數據處理，OMAP5912負責傳送數據。對OMAP5912直接采樣的語(yǔ)音信號，基于WiFi的語(yǔ)音傳輸，(VoWiFi)要求數字化的語(yǔ)音信號必須以數據包的形式通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸，為此OMAP5912必須實(shí)現數據組包處理算法。此外，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )要求語(yǔ)音數據必須在規定的時(shí)間間隔內傳送出去，一般最長(cháng)的時(shí)間間隔為20ms。這樣語(yǔ)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(yǔ)音數據實(shí)時(shí)播放出去。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的結構必須保證數據包的丟失、延遲以及誤碼在規定的門(mén)限以下。在802．ll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(wú)線(xiàn)資源管理協(xié)議等各種新的算法。這些均由OMAP5912中的嵌入式ARM處理器完成。
3 TNETll00B和OMAP5912的硬件設計
TNETll00B和OMAP5912的連接是系統硬件連接的關(guān)鍵，具體連接如圖3所示。使用OMAP5912的EMIFS接口連接TNETll00B。EMIFS是OMAP5912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等設備連接。系統的TNETll00B模塊遵循802．llB協(xié)議，其最高數據傳輸速率為11 Mbps。OMAP5912的EMIFS接口滿(mǎn)足其速度要求。
在TNETll00B和OMAP5912的EMIFS連接圖中，TNETll00B作為OMAP5912的外部16位從異步設備。由于OMAP5912的內部數據總線(xiàn)寬度為32位，而TNETll00B的數據總線(xiàn)寬度為16位，為此，將每32位數據分成2個(gè)16位數據傳輸，使用BE0和BEl引腳區分當前傳輸的是高16位還是低16位。通信時(shí)，使用第20位地址線(xiàn)ADD20和片選信號CSl參與字節信號的譯碼，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，也可以使用CPLD實(shí)現。此外，當TNETllOOB有數據上傳時(shí)，使用CINT引腳發(fā)送中斷信號到OMAP5912，OMAP5912根據當前自身的工作情況處理和TNETll00B的通信；OMAP5912也可以使用通用I／O引腳控制TNETll00B的復位信號，當連續多次未收到TNETll00B的響應信號時(shí)，OMAP5912可以軟件復位TNETll00B，從而避免通信的互鎖現象。此外，OMAP5912使用通用I／O引腳控制TNETll00B的CPD(Card POWer Down)信號，可以在無(wú)數據通信時(shí)．控制TNETll00B進(jìn)入低功耗狀態(tài)。
4 TNETllDOB和OMAP5912的軟件設計
OMAP5912和TNETll00B的數據通信流程如圖5所示。系統初始化后，OMAP5912判斷當前是否有數據讀寫(xiě)。數據的讀是通過(guò)判斷是否有掛起的硬件中斷；數據寫(xiě)是通過(guò)判斷上層程序是否有數據發(fā)的軟件中斷。無(wú)數據讀寫(xiě)情況下，OMAP5912將定期發(fā)送測試命令到TNET1100B，以便確定TNETll00B在正常工作；也可以根據需要，將TNET1100B設置到低功耗狀態(tài)。如果讀取數據的校驗錯誤較多，表明當前無(wú)線(xiàn)通信的信道噪聲很大或者TNETll00B的總線(xiàn)被干擾出現紊亂。OMAP5912將軟件復位TNETll00B模塊，使得TNETll00B重新設置總線(xiàn)，避免在低信噪比情況下多次重復發(fā)送同樣的數據，減小無(wú)效通信時(shí)間。
5總 結
使用OMAP5910的EMIFS接口連接無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡接口TNETll00B，可實(shí)現802．llB協(xié)議的無(wú)線(xiàn)數據收發(fā)。使用TNETll00B模塊實(shí)現射頻信號處理、基帶信號處理以及中間接入控制，可使系統結構簡(jiǎn)單、實(shí)現方便。由于采用具有DSP核的處理器，系統還可以方便地應用各種數據信號處理算法。
