原標(biāo)題：無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案

無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案

隨著無線通信技術(shù)的不斷成熟和應(yīng)用，各種各樣的智能化和網(wǎng)絡(luò)化的無線通信產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也得到飛速發(fā)展。無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器作為無線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案對于整個(gè)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要。本文將詳細(xì)分析無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)過程，并提出實(shí)現(xiàn)方案，同時(shí)對其主控芯片型號及其在設(shè)計(jì)中的作用進(jìn)行詳細(xì)探討。

一、無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的基本構(gòu)造

無線網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）的基本構(gòu)造主要由三部分組成：數(shù)據(jù)鏈路控制器、Manchester代碼轉(zhuǎn)換器和無線收發(fā)電視。其中，數(shù)據(jù)鏈路控制器是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議控制的核心部分。

1. 數(shù)據(jù)鏈路控制器

數(shù)據(jù)鏈路控制器采用DP8390，該芯片負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的控制。在NIC中，設(shè)計(jì)了8K×2bits的RAM作為網(wǎng)卡的緩沖區(qū)，以提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度。DP8390芯片通過PCI總線與主機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳輸。

2. Manchester代碼轉(zhuǎn)換器

Manchester代碼轉(zhuǎn)換器用于將接收到的信號進(jìn)行解碼，并生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。這一環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)同步和幀頭校驗(yàn)中起到關(guān)鍵作用。

3. 無線收發(fā)電視

無線收發(fā)電視部分負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收。通過天線接收到的無線信號，經(jīng)過解碼和處理后，由數(shù)據(jù)鏈路控制器傳輸給主機(jī)。

二、內(nèi)部硬件基本模塊

無線網(wǎng)絡(luò)接口卡的內(nèi)部硬件基本模塊主要由無線收發(fā)模塊、編碼轉(zhuǎn)換模塊、接收處理模塊、發(fā)送處理模塊、DMA控制模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊等組成。

1. 無線收發(fā)模塊

無線收發(fā)模塊負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送和接收。該模塊通過天線接收無線信號，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行處理。同時(shí)，該模塊也負(fù)責(zé)將處理后的電信號轉(zhuǎn)換為無線信號進(jìn)行發(fā)送。

2. 編碼轉(zhuǎn)換模塊

編碼轉(zhuǎn)換模塊主要用于將接收到的信號進(jìn)行解碼，并生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。在發(fā)送過程中，該模塊將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并轉(zhuǎn)換為適合無線傳輸?shù)母袷健?/span>

3. 接收處理模塊

接收處理模塊負(fù)責(zé)處理接收到的數(shù)據(jù)幀。該模塊判斷接收到的數(shù)據(jù)幀是控制幀還是數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行幀的校驗(yàn)。校驗(yàn)通過后，將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并送入緩沖區(qū)。

4. 發(fā)送處理模塊

發(fā)送處理模塊負(fù)責(zé)處理待發(fā)送的數(shù)據(jù)。該模塊將待發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并轉(zhuǎn)換為適合無線傳輸?shù)母袷健Ｍ瑫r(shí)，該模塊還負(fù)責(zé)處理發(fā)送過程中的沖突檢測，確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

5. DMA控制模塊

DMA控制模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接內(nèi)存訪問。通過DMA方式，可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)與網(wǎng)卡中緩沖RAM之間的快速數(shù)據(jù)交換，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

6. 串并轉(zhuǎn)換模塊

串并轉(zhuǎn)換模塊用于將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，或?qū)⒉⑿袛?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。這一環(huán)節(jié)在數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程中起到關(guān)鍵作用。

三、系統(tǒng)時(shí)鐘與數(shù)據(jù)幀同步

系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一采用10MHz方波發(fā)生器的時(shí)鐘，以開展數(shù)據(jù)幀的同步。通過時(shí)鐘信號的控制，可以確保數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程在正確的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行。

四、發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)

發(fā)送模塊是無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的核心部分之一。該模塊通過DMA方式讀取RAM中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)交給無線發(fā)送模塊進(jìn)行發(fā)送。

1. 發(fā)送模塊的主要組成

發(fā)送模塊主要由10MHz標(biāo)準(zhǔn)方波發(fā)生器、一個(gè)D觸發(fā)器、4034并/串雙向移位存放器、一個(gè)4040計(jì)數(shù)器和兩個(gè)雙端與門組成。

• 10MHz標(biāo)準(zhǔn)方波發(fā)生器：用于產(chǎn)生10MHz標(biāo)準(zhǔn)方波，提供發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信息。

• D觸發(fā)器：用于鎖存計(jì)數(shù)器4040的Q3輸出端狀態(tài)，告知CPU此時(shí)外設(shè)已準(zhǔn)備就緒。

• 4034并/串雙向移位存放器：在10MHz脈沖控制下，將數(shù)據(jù)總線上的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成10MHz的串行數(shù)據(jù)發(fā)往曼徹斯特編碼器。

• 4040計(jì)數(shù)器：用于發(fā)送位計(jì)數(shù)。在發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后，4040用其Q3送出完成信號，在D觸發(fā)器中鎖存，即生成字節(jié)轉(zhuǎn)換完畢信號，允許送出下一字節(jié)。

2. 發(fā)送模塊的工作原理

發(fā)送模塊的工作原理如下：

• 初始化過程：在發(fā)送開始前，對發(fā)送模塊進(jìn)行初始化，包括設(shè)置計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器等。

• 數(shù)據(jù)讀?。和ㄟ^DMA方式讀取RAM中的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)加載到數(shù)據(jù)總線上。

• 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：4034并/串雙向移位存放器將數(shù)據(jù)總線上的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)。

• 數(shù)據(jù)發(fā)送：串行數(shù)據(jù)通過曼徹斯特編碼器進(jìn)行編碼，并通過天線發(fā)送出去。

• 沖突檢測：在發(fā)送過程中，通過判斷接收方是否忙來檢測線路狀態(tài)，避免沖突的發(fā)生。

五、接收模塊的設(shè)計(jì)

接收模塊是無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的另一個(gè)核心部分。該模塊負(fù)責(zé)接收無線信號，并將其轉(zhuǎn)換為適合主機(jī)處理的數(shù)據(jù)格式。

1. 接收模塊的主要組成

接收模塊主要由初始化模塊和接收中斷模塊兩部分組成。

• 初始化模塊：完成對NIC寄存器的初始化，并對網(wǎng)卡中斷INT3和DMA參數(shù)進(jìn)行初始化，等待中斷。

• 接收中斷模塊：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，引發(fā)網(wǎng)卡中斷INT3，接收處理模塊通過DMA與RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

2. 接收模塊的工作原理

接收模塊的工作原理如下：

• 初始化過程：在接收開始前，對接收模塊進(jìn)行初始化，包括設(shè)置寄存器、中斷等。

• 數(shù)據(jù)接收：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有數(shù)據(jù)需要接收時(shí)，引發(fā)網(wǎng)卡中斷INT3。接收處理模塊通過DMA與RAM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，將接收到的數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)。

• 數(shù)據(jù)處理：接收處理模塊對接收到的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理，判斷是控制幀還是數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行幀的校驗(yàn)。校驗(yàn)通過后，將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并送入緩沖區(qū)。

六、主控芯片型號及其在設(shè)計(jì)中的作用

無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)離不開主控芯片的支持。主控芯片是網(wǎng)卡的核心元件，其性能直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。以下是一些常用的主控芯片型號及其在設(shè)計(jì)中的作用。

1. Realtek 8139C/D

Realtek 8139C/D是被使用最多的網(wǎng)卡之一。該芯片支持10M/100Mbps的速度，并增加了電源管理功能。在設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器時(shí)，Realtek 8139C/D可以作為主控芯片，提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和電源管理功能。

• 作用：

• 提供10M/100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。

• 支持電源管理功能，降低功耗。

• 穩(wěn)定的性能和兼容性。

2. Intel PRO/1000

Intel PRO/1000是一款千兆網(wǎng)卡芯片，支持千兆級別的數(shù)據(jù)傳輸速度。在設(shè)計(jì)高性能無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器時(shí)，Intel PRO/1000可以作為主控芯片，提供高速的數(shù)據(jù)傳輸和穩(wěn)定的性能。

• 作用：

• 提供千兆級別的數(shù)據(jù)傳輸速度。

• 穩(wěn)定的性能和兼容性。

• 支持高級網(wǎng)絡(luò)功能，如VLAN、QoS等。

3. Davicom DM9102HEP

Davicom DM9102HEP是一款PCI接口10/100Mbps以太網(wǎng)控制器，適用于主芯片帶PCI總線的嵌入式應(yīng)用。在設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器時(shí)，DM9102HEP可以作為主控芯片，提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸和靈活的接口選擇。

• 作用：

• 提供10/100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。

• 支持PCI總線接口，方便與主機(jī)連接。

• 靈活的接口選擇和配置。

4. Broadcom BCM43xx系列

Broadcom BCM43xx系列是一款高性能的無線網(wǎng)卡芯片，支持802.11n等無線標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器時(shí)，BCM43xx系列可以作為主控芯片，提供高速的無線數(shù)據(jù)傳輸和穩(wěn)定的性能。

• 作用：

• 支持802.11n等無線標(biāo)準(zhǔn)，提供高速的無線數(shù)據(jù)傳輸。

• 穩(wěn)定的性能和兼容性。

• 支持高級無線功能，如MIMO、WPS等。

七、結(jié)論

無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案需要綜合考慮多個(gè)因素，包括數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的控制、無線信號的發(fā)送和接收、數(shù)據(jù)的編碼和解碼等。通過合理的硬件設(shè)計(jì)和主控芯片的選擇，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高速的無線數(shù)據(jù)傳輸。

在本文中，我們詳細(xì)分析了無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的基本構(gòu)造、內(nèi)部硬件基本模塊、系統(tǒng)時(shí)鐘與數(shù)據(jù)幀同步、發(fā)送模塊的設(shè)計(jì)、接收模塊的設(shè)計(jì)以及主控芯片型號及其在設(shè)計(jì)中的作用。通過這些分析，我們可以更好地理解無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程，為實(shí)際應(yīng)用提供有力的支持。

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案也將不斷優(yōu)化和完善。未來，我們可以期待更加高效、穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)接口卡收發(fā)器的出現(xiàn)，為人們的日常生活和工作帶來更多的便利和效益。