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基于ARM平臺(tái)的MAC協(xié)議IP核設(shè)計(jì)
摘要：在介紹IEEE802.11MAC協(xié)議結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出協(xié)議開放的方案和步驟，提出IEEE802.11MAC協(xié)議在32位ARM7TDMI微處理器S3C4510B上的一種移植方案，開發(fā)出了嵌入式IEEE802.11MAC協(xié)議的IP核。同時(shí)，圍繞著IEEE802.11MAC協(xié)議的原理和移植過程中硬件相關(guān)部分，介紹ARM平臺(tái)的結(jié)構(gòu)、可用資源以及ARM的初始化過程等。關(guān)鍵詞：IEEE802.11 MAC協(xié)議 ARM平臺(tái) 無線局域網(wǎng)
引言
無線局域網(wǎng)被認(rèn)為是下一代IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的是大推動(dòng)之一，被IT業(yè)賦予了極大的希望。無線局域網(wǎng)802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的MAC協(xié)議是一樣的，只是在物理層上有差異，因此對(duì)802.11MAC協(xié)議的開發(fā)，不論是在802.11b流行的今天，還是802.11g可能會(huì)成為主流的將來，都是很有意義的。當(dāng)然，ARM以其先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為嵌入式市場(chǎng)的RISC標(biāo)準(zhǔn)，因此基于ARM的IEEE802.11MAC協(xié)議的開發(fā)是很有現(xiàn)實(shí)意義的。
我們的開發(fā)流程如圖1所示。
PC軟件開發(fā)是指脫離硬件的嵌入式軟件開發(fā)階段。此階段可以在各種IDE環(huán)境下進(jìn)行開發(fā)，并進(jìn)行軟仿真來驗(yàn)證軟件的邏輯正確性。然后將開發(fā)出來的PC軟件結(jié)合硬件所需要的硬件相關(guān)代碼向硬件平臺(tái)進(jìn)行移值調(diào)試。前兩個(gè)階段完成后就得到了開發(fā)的最終成品。
1 協(xié)議結(jié)構(gòu)
IEEE802.11MAC協(xié)議的SDL描述可以分為以下幾個(gè)功能模塊，如圖2所示。
*MAC數(shù)據(jù)服務(wù)模塊：向LLC層提供MAC層的數(shù)據(jù)服務(wù)接口。
*MPDU生成模塊：將MSDU（MMPDU）生成MPDU，并對(duì)MPDU分段、加密以及進(jìn)行排隊(duì)管理。
*協(xié)議控制模塊：完成DCF、PCF下的各種協(xié)議控制功能，包括RTS/CTS、ACK、ATIM、CF-ACK等，并根據(jù)信道狀態(tài)請(qǐng)求退避，在傳送數(shù)據(jù)挫敗后控制重傳等。該模塊還負(fù)責(zé)對(duì)所有接收到的MAC幀進(jìn)行分類，按不同的類型送到不同的模塊進(jìn)行處理。
*發(fā)送模塊：將MAC幀以字節(jié)流的形式發(fā)送到物理層，完成實(shí)際的發(fā)送過程。這個(gè)模塊中要完成對(duì)整個(gè)發(fā)送幀產(chǎn)生CRC校驗(yàn)，向發(fā)送的beacon幀中加入時(shí)戳用來進(jìn)行時(shí)間同步。這個(gè)模塊還負(fù)責(zé)處理底層獲得的當(dāng)前信道的狀態(tài)，完成協(xié)議要求的隨機(jī)退避功能。
*接收模塊：對(duì)從物理層接收到的幀進(jìn)行CRC校驗(yàn)。如果正確接收的話，則進(jìn)行地址過濾，丟棄目的地址不是自己的幀。如果數(shù)據(jù)是經(jīng)過分段的話，還有進(jìn)行數(shù)據(jù)分段的重裝，然后將接收幀送往協(xié)議控制模塊進(jìn)行分類處理。同時(shí)，這個(gè)模塊還要提取接收幀中的信道保留信息，結(jié)合信道上有無載波的狀況綜合判斷信道的狀態(tài)，并把信道的狀態(tài)送往發(fā)送模塊來協(xié)調(diào)退避功能的完成。
*MAC管理實(shí)體模塊：是管理核心，完成所有的管理功能，包括掃
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