高速WLAN芯片MAC軟件的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、通過實現(xiàn)802.11協(xié)議族，Wi-Fi已經(jīng)在高速無線局域網(wǎng)中占據(jù)了絕對主要地位。MAC層是實現(xiàn)Wi-Fi通信至關(guān)重要的一層?？紤]到802.11MAC標準提出的要求，在MAC硬件提供了可靠性和實時性的基礎(chǔ)上，MAC軟件可以提供開發(fā)的便捷性以及升級的靈活性，軟硬件結(jié)合可以有效地提高系統(tǒng)的吞吐量。目前市場上各種各樣的WLAN設(shè)備層出不窮，但是WLAN芯片廠商卻屈指可數(shù)，其市場大多仍然被國外廠商占據(jù)。國產(chǎn)WLAN芯片的發(fā)展十分受限，MAC軟件作

2、為控制WLAN芯片的核心部分，是十分重要且值得去探索的。但是由于MAC軟件的設(shè)計與WLAN芯片硬件設(shè)計的緊密結(jié)合，目前很少有適合的實現(xiàn)高速率MAC軟件可以參考借鑒。MAC軟件就像“路口”，硬件就像“馬路”，即使“馬路”再寬，也擺脫不了MAC軟件的設(shè)計與實現(xiàn)對這條“寬馬路”的性能的限制。
　　本文是本人參與的某企業(yè)WLAN芯片研發(fā)的實際項目。該項目本著自主創(chuàng)新的目的，旨在設(shè)計出符合802.11及附屬協(xié)議的工業(yè)級通信芯片。根據(jù)設(shè)計目的

3、，MAC軟件需要實現(xiàn)設(shè)備配置、數(shù)據(jù)收發(fā)、設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)管理等業(yè)務(wù)。本文在熟悉802.11MAC層相關(guān)協(xié)議族的基礎(chǔ)上，根據(jù)協(xié)議實現(xiàn)的需求對MAC層實現(xiàn)進行了軟硬件劃分，清晰了MAC軟件的實際設(shè)計需求。通過對MAC軟件功能的抽象，本文提出了一套行之有效的MAC軟件系統(tǒng)架構(gòu)——將MAC層的輸入封裝成不同的事件，將處理函數(shù)封裝成庫，通過對來自上下層接口和系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的事件的處理，完成數(shù)據(jù)流的傳輸以及設(shè)備間管理的控制。更進一步地，本文將MAC軟件

4、系統(tǒng)架構(gòu)劃分成事件管理器、事件分析器、MAC庫、Host接口和硬件接口。事件管理器把從Host接口、硬件接口或者是MAC庫產(chǎn)生的輸入作為事件進行分類管理。事件分析器通過事件管理器順序地提取事件進行分析，并按需求將產(chǎn)生的輸出送往Host接口、硬件接口或是調(diào)用MAC庫函數(shù)做進一步處理。另外，在MAC庫的實現(xiàn)中，借鑒于硬件狀態(tài)機的原理，MAC軟件通過系統(tǒng)當前狀態(tài)以及輸入類型決定MAC系統(tǒng)該做的處理，并將操作結(jié)果返回給用戶，通過這種機制巧妙地實

5、現(xiàn)了WLAN系統(tǒng)從未連接的DISABLE狀態(tài)到己連接的ENABLE狀態(tài)的管理控制。
　　因為芯片正處于流片階段，本文使用FPGA搭建了硬件仿真平臺。首先，使用應用程序?qū)υO(shè)備進行配置或者向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，通過WireShark抓包工具對測試過程中的數(shù)據(jù)進行抓包并進行解析。最后，通過對MAC硬件中不同層的環(huán)回測試驗證了MAC軟件傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性。驗證結(jié)果表明MAC軟件的正確實現(xiàn)了設(shè)備的配置、數(shù)據(jù)的收發(fā)和設(shè)備狀態(tài)及參數(shù)的管理等業(yè)務(wù)功