WT6104CLVE在無線通信系統(tǒng)中的應用
[導讀]本文將詳細介紹一款支持802．11a／b／g協(xié)議的高速基帶芯片，以及它在通信系統(tǒng)中的典型應用設計，包括硬件設計和驅(qū)動開發(fā)。
引言
目前，WLAN作為一種實現(xiàn)寬帶無線IP接入的典型方式，由于其接入速率高、架構(gòu)使用靈便、可支持移動計算、系統(tǒng)費用低及可擴展性較好等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。
本文將詳細介紹一款支持802．11a／b／g協(xié)議的高速基帶芯片，以及它在通信系統(tǒng)中的典型應用設計，包括硬件設計和驅(qū)動開發(fā)。
WT6104CLVG功能介紹
WT6104CLVG是北京六合萬通微電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的無線基帶控制芯片。它是一款高度集成的無線局域網(wǎng)芯片，完整實現(xiàn)IEEE標準所規(guī)定的 802．11a／b／g基帶信號處理、協(xié)議處理以及各種附加增強功能模塊。完全支持802．11b／g和802．11a所要求的各種調(diào)制方式，能夠完整提供協(xié)議規(guī)定的1Mbps～54Mbps傳輸速率。該芯片還提供了大量的安全和加密算法，例如AES、TKIP、WEP、WPI等。針對移動設備的特點，它提供多種工作模式，其工作頻率為40MHz，有效地降低了功耗。它能夠與多種RF無縫集成，并提供了多種主機接口，如Cardbus、MiniPCI、 Memory接口。該芯片內(nèi)部主要功能模塊包括MAC、基帶、ADC／DAC以及RF接口。向上提供HCI接口，向下提供RF和SPI配置接口。各模塊功能如下：MAC模塊完成了媒體接入層所規(guī)定的所有協(xié)議，其中包括安全和加密算法協(xié)議；基帶模塊完全支持802．11b和802．11a所要求的所有調(diào)制方式；ADC／DAC是低功耗、單通道、差分輸入／輸出器件，內(nèi)部集成采樣／保持放大器。芯片具有節(jié)能功能，采用模擬電源3．3V、數(shù)字電源1．8V的雙電源供電。芯片內(nèi)部集成了44KB的存儲單元。
無線模塊硬件電路設計
WT6104CLVG與主控制器的接口設計
本設計的主控制器采用三星公司的S3C241O。通過TST_MOD[2：0]=3b：010將芯片設置為Memory接口工作模式，直接和 S3C2410的數(shù)據(jù)、地址、控制總線連接。P_AD_OUT_[15：0]接S3C2410的低16位數(shù)據(jù)總線D[15：0]；P_AD_OUT_ [31：16]接低16位地址總線A[15：0]；P_CBEN_[1：0]總線高低字節(jié)使能，低有效，分別接nWBE[1：0]引腳；P_CBEN_ [3：2]分別接nWE、nOE引腳。P_IDSEL片選信號接nGCS2引腳，P_INIT接EINT9外部中斷引腳。具體連接電路如圖1所示。
RF芯片采用絡達科技公司的AL2230S。它是一款支持802．11b／g無線協(xié)議的收發(fā)芯片。
WT6104CLVG通過RF接口和AL2230S連接。SHDN_OUT RF使能控制信號接AL2230S的PLLON引腳。A_RX_ENA、A_TX_ENA接收、發(fā)送通道使能信號分別接RXON、TXON引腳。 PA_PE_11A、PA_PE_11G為802．11a／g模式使能信號，一起接PAON引腳。B[6：0]收發(fā)控制信號線接AL2230S的GC [7：1]引腳。TR_SW、TR_SW_BAR為收發(fā)切換控制信號。RF_CS片選信號接AL2230S的LE引腳。RF_SCLK、 RF_SD_OUT為IIC接口信號線，分別接AL2230S的CLK、DATA引腳，具體連接如圖2所示。WT6104CLVG通過IIC接口來配置 AL2230S。
基帶芯片和RF收發(fā)芯片分開雖然增加了設計難度，但是設計起來更加靈活，可以根據(jù)需要選擇發(fā)射功率大的收發(fā)芯片，從而增加數(shù)據(jù)的傳輸距離。
無線模塊驅(qū)動軟件設計
此設計采用微軟的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE，下面詳細介紹以WT6104CLVG芯片為核心的無線網(wǎng)卡的NIC驅(qū)動程序設計。
Windows CE．NET引入了NDIS(網(wǎng)絡驅(qū)動程序接口規(guī)范，Network Driver Interface Specification)。NDIS支持以太網(wǎng)(802．3)、802．11、IrDA、WAN以及令牌環(huán)網(wǎng)(802．5)微端口。NDIS庫將網(wǎng)絡硬件抽象為網(wǎng)絡驅(qū)動程序。NDIS也說明了網(wǎng)絡驅(qū)動程序間的標準接口，因此，它將用來管理硬件的底層驅(qū)動程序抽象為上層驅(qū)動程序，NDIS支持以下幾種類型的網(wǎng)絡驅(qū)動程序：微端口驅(qū)動程序、中間層驅(qū)動程序、協(xié)議驅(qū)動程序。
Windows CE平臺下無線局域支持組件配置
在WinCE平臺下要支持802．11x無線網(wǎng)絡，除需要注冊NIC驅(qū)動之外，還要將以下組件添加到內(nèi)核：
1)Wired Local Area Network[802．3，802．5] (SYSGEN_ETHERNET=1)
2)Wireless LAN[802．11]-Automatic Configuration and 802．1x(SYSGEN_ETH_80211=1)
3)Wireless Access Point[802．11]Support(SYSGEN_WIFI_AP=1)
4)Networking Utilities[ipConfig，Ping，Route](SYSGEN_NETUTILS=1)
5)TCP／IP(SYSGEN_TCPIP=1)
6)Core Server Support(SYSGEN_SERVICES=1)
7)Web Server[HTTPD](SYSGEN_HTTPD=1)
8)"Cisco 802．11b PC Card"．SYSGEN_ETH_CISCO=1
WT6104CLVG和RF的初始化以及NIC驅(qū)動程序設計
主控制器通過WT6104CLVG的Memory接口實現(xiàn)其初始化和數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。對AL2230S可以通過IIC接口進行初始化配置和控制。該系統(tǒng)針對WT6104CLVG芯片開發(fā)了基于WinCE的NDIS微端口驅(qū)動程序，它負責與WT6104CLVG通信，完成協(xié)議包數(shù)據(jù)的收發(fā)。在驅(qū)動程序中向NDIS_MINIPORT_CHARACTERISTICS結(jié)構(gòu)體變量WTChar賦值了一系列在驅(qū)動中實現(xiàn)的、為微端口向上提供的一組入口函數(shù) (MiniportXxx函數(shù))的指針，然后調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)NdisMRegister Miniport，向NDIS注冊這些函數(shù)，并同時調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)NdisMRegister Interrupt，向NDIS注冊一個系統(tǒng)中斷。具體源程序代碼就不在此詳述了。
數(shù)據(jù)包的具體發(fā)送流程見圖3(接收流程與此相似)。
WT6104CLVG NIC驅(qū)動程序的注冊需要在platform．reg注冊表文件中添加以下幾項(其中，WTWLAN．DLL為驅(qū)動編譯以后生成的動態(tài)庫)：
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN]
"DisplayName"="WLAN802．11"
"Group"="NDIS"
"ImagePath"="WTWLAN．dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINEComm＼WTWLANkLinkage]
"Route"=multi_sz："WTWLAN1"
[HKEY_LOCAL_MACHINECommWTWLAN1]
"DisplayName"="WLAN 802．11"
"Group"="NDIS"
"ImagePath"="WTWLAN．dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN1Parms]
"BusNumber"=dword：0
"BusType"=dword：0
"InterruptNumber"=dword：26
"IoBaseAddress"=dword：0xa2000000
"Transceiver"=dword：3
"CardType"=dword：1
"sysintr"=dword：26
"NetworkAddress"="001217534633"
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN1Parms＼TcpIp]
"EnableDHCP"=dword：1
"DefaultGateway"="10．0．0．138"
"LLInterface"=""
"UseZeroBroadcast"=dword：0
"IpAddress"="10．0．0．125"
"Subnetmask"="255．255．255．0"
"DNS"="10．0．0．1"
"AutoCfg"=dword：00000001
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼TcpipLinkage]
"Bind"="WTWLAN1"
結(jié)語
本文介紹了WT6104CLVG無線基帶芯片以及它在無線通信系統(tǒng)中的典型設計，采用該芯片設計的無線通信系統(tǒng)工作在802．11g模式下，具有較高的傳輸速度，可廣泛應用于安全監(jiān)控、工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)護和視頻監(jiān)控等場合。
目前，WLAN作為一種實現(xiàn)寬帶無線IP接入的典型方式，由于其接入速率高、架構(gòu)使用靈便、可支持移動計算、系統(tǒng)費用低及可擴展性較好等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。
本文將詳細介紹一款支持802．11a／b／g協(xié)議的高速基帶芯片，以及它在通信系統(tǒng)中的典型應用設計，包括硬件設計和驅(qū)動開發(fā)。
WT6104CLVG功能介紹
WT6104CLVG是北京六合萬通微電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的無線基帶控制芯片。它是一款高度集成的無線局域網(wǎng)芯片，完整實現(xiàn)IEEE標準所規(guī)定的 802．11a／b／g基帶信號處理、協(xié)議處理以及各種附加增強功能模塊。完全支持802．11b／g和802．11a所要求的各種調(diào)制方式，能夠完整提供協(xié)議規(guī)定的1Mbps～54Mbps傳輸速率。該芯片還提供了大量的安全和加密算法，例如AES、TKIP、WEP、WPI等。針對移動設備的特點，它提供多種工作模式，其工作頻率為40MHz，有效地降低了功耗。它能夠與多種RF無縫集成，并提供了多種主機接口，如Cardbus、MiniPCI、 Memory接口。該芯片內(nèi)部主要功能模塊包括MAC、基帶、ADC／DAC以及RF接口。向上提供HCI接口，向下提供RF和SPI配置接口。各模塊功能如下：MAC模塊完成了媒體接入層所規(guī)定的所有協(xié)議，其中包括安全和加密算法協(xié)議；基帶模塊完全支持802．11b和802．11a所要求的所有調(diào)制方式；ADC／DAC是低功耗、單通道、差分輸入／輸出器件，內(nèi)部集成采樣／保持放大器。芯片具有節(jié)能功能，采用模擬電源3．3V、數(shù)字電源1．8V的雙電源供電。芯片內(nèi)部集成了44KB的存儲單元。
無線模塊硬件電路設計
WT6104CLVG與主控制器的接口設計
本設計的主控制器采用三星公司的S3C241O。通過TST_MOD[2：0]=3b：010將芯片設置為Memory接口工作模式，直接和 S3C2410的數(shù)據(jù)、地址、控制總線連接。P_AD_OUT_[15：0]接S3C2410的低16位數(shù)據(jù)總線D[15：0]；P_AD_OUT_ [31：16]接低16位地址總線A[15：0]；P_CBEN_[1：0]總線高低字節(jié)使能，低有效，分別接nWBE[1：0]引腳；P_CBEN_ [3：2]分別接nWE、nOE引腳。P_IDSEL片選信號接nGCS2引腳，P_INIT接EINT9外部中斷引腳。具體連接電路如圖1所示。
RF芯片采用絡達科技公司的AL2230S。它是一款支持802．11b／g無線協(xié)議的收發(fā)芯片。
WT6104CLVG通過RF接口和AL2230S連接。SHDN_OUT RF使能控制信號接AL2230S的PLLON引腳。A_RX_ENA、A_TX_ENA接收、發(fā)送通道使能信號分別接RXON、TXON引腳。 PA_PE_11A、PA_PE_11G為802．11a／g模式使能信號，一起接PAON引腳。B[6：0]收發(fā)控制信號線接AL2230S的GC [7：1]引腳。TR_SW、TR_SW_BAR為收發(fā)切換控制信號。RF_CS片選信號接AL2230S的LE引腳。RF_SCLK、 RF_SD_OUT為IIC接口信號線，分別接AL2230S的CLK、DATA引腳，具體連接如圖2所示。WT6104CLVG通過IIC接口來配置 AL2230S。
基帶芯片和RF收發(fā)芯片分開雖然增加了設計難度，但是設計起來更加靈活，可以根據(jù)需要選擇發(fā)射功率大的收發(fā)芯片，從而增加數(shù)據(jù)的傳輸距離。
無線模塊驅(qū)動軟件設計
此設計采用微軟的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE，下面詳細介紹以WT6104CLVG芯片為核心的無線網(wǎng)卡的NIC驅(qū)動程序設計。
Windows CE．NET引入了NDIS(網(wǎng)絡驅(qū)動程序接口規(guī)范，Network Driver Interface Specification)。NDIS支持以太網(wǎng)(802．3)、802．11、IrDA、WAN以及令牌環(huán)網(wǎng)(802．5)微端口。NDIS庫將網(wǎng)絡硬件抽象為網(wǎng)絡驅(qū)動程序。NDIS也說明了網(wǎng)絡驅(qū)動程序間的標準接口，因此，它將用來管理硬件的底層驅(qū)動程序抽象為上層驅(qū)動程序，NDIS支持以下幾種類型的網(wǎng)絡驅(qū)動程序：微端口驅(qū)動程序、中間層驅(qū)動程序、協(xié)議驅(qū)動程序。
Windows CE平臺下無線局域支持組件配置
在WinCE平臺下要支持802．11x無線網(wǎng)絡，除需要注冊NIC驅(qū)動之外，還要將以下組件添加到內(nèi)核：
1)Wired Local Area Network[802．3，802．5] (SYSGEN_ETHERNET=1)
2)Wireless LAN[802．11]-Automatic Configuration and 802．1x(SYSGEN_ETH_80211=1)
3)Wireless Access Point[802．11]Support(SYSGEN_WIFI_AP=1)
4)Networking Utilities[ipConfig，Ping，Route](SYSGEN_NETUTILS=1)
5)TCP／IP(SYSGEN_TCPIP=1)
6)Core Server Support(SYSGEN_SERVICES=1)
7)Web Server[HTTPD](SYSGEN_HTTPD=1)
8)"Cisco 802．11b PC Card"．SYSGEN_ETH_CISCO=1
WT6104CLVG和RF的初始化以及NIC驅(qū)動程序設計
主控制器通過WT6104CLVG的Memory接口實現(xiàn)其初始化和數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。對AL2230S可以通過IIC接口進行初始化配置和控制。該系統(tǒng)針對WT6104CLVG芯片開發(fā)了基于WinCE的NDIS微端口驅(qū)動程序，它負責與WT6104CLVG通信，完成協(xié)議包數(shù)據(jù)的收發(fā)。在驅(qū)動程序中向NDIS_MINIPORT_CHARACTERISTICS結(jié)構(gòu)體變量WTChar賦值了一系列在驅(qū)動中實現(xiàn)的、為微端口向上提供的一組入口函數(shù) (MiniportXxx函數(shù))的指針，然后調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)NdisMRegister Miniport，向NDIS注冊這些函數(shù)，并同時調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)NdisMRegister Interrupt，向NDIS注冊一個系統(tǒng)中斷。具體源程序代碼就不在此詳述了。
數(shù)據(jù)包的具體發(fā)送流程見圖3(接收流程與此相似)。
WT6104CLVG NIC驅(qū)動程序的注冊需要在platform．reg注冊表文件中添加以下幾項(其中，WTWLAN．DLL為驅(qū)動編譯以后生成的動態(tài)庫)：
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN]
"DisplayName"="WLAN802．11"
"Group"="NDIS"
"ImagePath"="WTWLAN．dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINEComm＼WTWLANkLinkage]
"Route"=multi_sz："WTWLAN1"
[HKEY_LOCAL_MACHINECommWTWLAN1]
"DisplayName"="WLAN 802．11"
"Group"="NDIS"
"ImagePath"="WTWLAN．dll"
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN1Parms]
"BusNumber"=dword：0
"BusType"=dword：0
"InterruptNumber"=dword：26
"IoBaseAddress"=dword：0xa2000000
"Transceiver"=dword：3
"CardType"=dword：1
"sysintr"=dword：26
"NetworkAddress"="001217534633"
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼WTWLAN1Parms＼TcpIp]
"EnableDHCP"=dword：1
"DefaultGateway"="10．0．0．138"
"LLInterface"=""
"UseZeroBroadcast"=dword：0
"IpAddress"="10．0．0．125"
"Subnetmask"="255．255．255．0"
"DNS"="10．0．0．1"
"AutoCfg"=dword：00000001
[HKEY_LOCAL_MACHINE＼Comm＼TcpipLinkage]
"Bind"="WTWLAN1"
結(jié)語
本文介紹了WT6104CLVG無線基帶芯片以及它在無線通信系統(tǒng)中的典型設計，采用該芯片設計的無線通信系統(tǒng)工作在802．11g模式下，具有較高的傳輸速度，可廣泛應用于安全監(jiān)控、工業(yè)控制、醫(yī)療監(jiān)護和視頻監(jiān)控等場合。
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