1、 引言

IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了能夠統(tǒng)籌所有基于以太網(wǎng)的無線通信的協(xié)議。它是迄今為止最流行的無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還細(xì)分了一些子標(biāo)準(zhǔn)， 如802.11a， 802.11b和802.11g。這其中有些協(xié)議可使用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)（DSSS）來發(fā)送無線信號(hào)， 如802.11b。 無線局域網(wǎng)帶寬窄，終端設(shè)備處理能力弱，其信號(hào)的組幀環(huán)節(jié)需要盡可能采用處理時(shí)延小，占用存儲(chǔ)資源少的方法。本文正是以此為指導(dǎo)思想進(jìn)行802.11協(xié)議幀的生成的。

2、模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 全局控制模塊

該模塊的設(shè)計(jì)方法是采用一個(gè)9bit的計(jì)數(shù)器，以協(xié)議幀的二進(jìn)制位長度為周期循環(huán)計(jì)數(shù)，在不同的時(shí)間片發(fā)出不同的使能信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)輸出模塊的控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的串行輸出。并設(shè)計(jì)有選通信號(hào)sel［1..0］，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出端口的多路選擇器的控制。其仿真時(shí)序波形圖如圖1所示。其關(guān)鍵代碼如下：

①always@（posedge clk4） //初始化

begin

if（！reset）

begin

count《=0;

end else

begin

if（count==9‘d472） count《=0;

else count《=count+1;

end

end

②always//對(duì)幀序號(hào)生成模塊的控制

begin

if（！reset） seqenable《=0;

if（count==9’d176） seqenable《=1;

if（count==9‘d192） seqenable《=0;

end ③always //對(duì)兩個(gè)ROM單元的使能和禁止控制

begin

if（！reset）

begin

dataaddrenable《=0;

dataromenable《=0;

crccalenable《=0;

end

if（count==9’d240）//送data

begin

dataaddrenable《=1;

dataromenable《=1;

crccalenable《=1;

end

if（count==9‘d440）

begin

dataaddrenable《=0;

dataromenable《=0;

crccalenable《=0;

end

end

④always //在每幀結(jié)束時(shí)送出幀序號(hào)加1的使能信號(hào)

begin

if（！reset）contin《=0; if（count==9’d472） contin《=1; if（count==1）contin《=0;

end

⑤always //對(duì)CRC校驗(yàn)碼生成模塊的控制

begin

if（！reset）

crcdoutenable《=0;

if（count==9‘d440） //數(shù)據(jù)送完了。

crcdoutenable《=1;

if（count==9’d472）

crcdoutenable《=0;

end

⑥always//選通信號(hào)控制

begin

if（！reset） sel=2‘b00;

if（count==9’d470） sel=2‘b01;

if（count==9’d173） sel=2‘b00; 續(xù)⑥if（count==9’d190） sel=2‘b01;

if（count==9’d238） sel=2‘b10;

if（count==9’d438） sel=2‘b11;

end

endmodule

2.2 CRC校驗(yàn)碼生成器模塊

此模塊需要的常用CRC生成多項(xiàng)式如下：

CRC-8：x8+x2+x+1

CRC-16：x16+x15+x2+1

CRC-32：x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

其關(guān)鍵代碼如下。該模塊CRC校驗(yàn)時(shí)序仿真波形如圖2所示。

always@（negedge clk）//posedge把數(shù)據(jù)送出來，

//negedge對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

begin

if（calculateen） //flag為高時(shí)作crc的產(chǎn)生

begin

dout《=1’bz;

D［0］《=din^D［31］;

D［1］《=D［0］^din^D［31］;

D［2］《=D［1］^din^D［31］;

D［3］《=D［2］;

D［4］《=D［3］^din^D［31］;

D［5］《=D［4］^din^D［31］;

D［6］《=D［5］;

D［7］《=D［6］^din^D［31］;

D［8］《=D［7］^din^D［31］;

D［9］《=D［8］;

D［10］《=D［9］^din^D［31］;

D［11］《=D［10］^din^D［31］;

D［12］《=D［11］^din^D［31］;

for（i=12;i《=14;i=i+1）

D［i+1］《=D［i］;

D［16］《=D［15］^din^D［31］;

for（i=16;i《=20;i=i+1）

D［i+1］《=D［i］;

D［22］《=D［21］^din^D［31］;

D［23］《=D［22］^din^D［31］;

D［24］《=D［23］;

D［25］《=D［24］;

D［26］《=D［25］^din^D［31］;

for（i=26;i《=30;i=i+1）

D［i+1］《=D［i］;

end

else dout《=1‘bz;

if（outputen）

begin

dout《=D［31］;

D《=D《《1;

end

else

dout《=1’bz;

end

endmodule//

2.3 幀序號(hào)生成模塊

該模塊的功能是產(chǎn)生16bit的幀序號(hào)，由overall_ctrl在每幀結(jié)束時(shí)發(fā)出的contin信號(hào)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)的加一。由enable信號(hào)觸發(fā)，將幀序號(hào)串行輸出。其關(guān)鍵代碼為：

①always@（negedge clk4） //產(chǎn)生幀序號(hào)

begin

if（！reset）

seqctrl［15:0］《=0;

if（contin）

begin

if（seqctrl［15:0］==16‘hffff）

seqctrl［15:0］《=0;

else seqctrl《=seqctrl+1;

end

end 續(xù)② 4’d3:q《=seqctrl［3］;

4‘d4:q《=seqctrl［4］;

4’d5:q《=seqctrl［5］;

4‘d6:q《=seqctrl［6］;

4’d7:q《=seqctrl［7］;

4‘d8:q《=seqctrl［8］;

4’d9:q《=seqctrl［9］;

4‘d10:q《=seqctrl［10］;

4’d11:q《=seqctrl［11］;

4‘d12:q《=seqctrl［12］;

4’d13:q《=seqctrl［13］;

4‘d14:q《=seqctrl［14］;

4’d15:q《=seqctrl［15］;

endcase

end

else

begin

q《=1‘bz;

count《=0;

end

end

else q《=1’bz;

end

endmodule

②always@（negedge clk4） //16 bit幀序號(hào)串行輸出

begin

if（enable）//enable信號(hào)只能嚴(yán)格劃分為十六個(gè)周期；

begin

count《=count+1;

if（count！=16）

begin

case（count）

4‘d0:q《=seqctrl［0］;

4’d1:q《=seqctrl［1］;

4‘d2:q《=seqctrl［2］;

該模塊的幀序號(hào)生成模塊時(shí)序仿真圖如圖3所示。

2.4 IEEE 802.11協(xié)議幀生成器 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模塊

IEEE 802.11協(xié)議幀生成器 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模塊框圖如圖4所示。

3. 結(jié)論

本文以展示詳盡的Verilog HDL代碼、各模塊時(shí)序仿真圖和系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖的方式給出了一種基于FPGA的IEEE 802.11協(xié)議幀生成器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。該協(xié)議幀可直接由DSSS發(fā)射機(jī)發(fā)送。本設(shè)計(jì)幾乎不產(chǎn)生組幀延遲，實(shí)時(shí)性能好，且不占用緩沖資源，具有新穎性和實(shí)用性。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：

1） 本文給出了一種以FPGA為硬件平臺(tái)的IEEE 802.11協(xié)議幀生成器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。

2）采用該方法幾乎不產(chǎn)生組幀延遲，實(shí)時(shí)性能好，且不占用緩沖資源，具有新穎性和實(shí)用性。

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