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1、uwb模塊wisair dv9110m配置的fpga實(shí)現(xiàn)超寬帶(uwb)技術(shù)近年來(lái)進(jìn)展快速,它創(chuàng)新的用法模式為擁擠的頻帶來(lái)了新的應(yīng)用理念。與傳統(tǒng)無(wú)線技術(shù)相比,uwb技術(shù)具有頻譜寬、功耗低、平安性高、不易產(chǎn)生干擾等優(yōu)點(diǎn),具有良好的市場(chǎng)前景。目前市場(chǎng)上主要的uwb廠商主要有wisair公司、wiquest公司等,其中wisair公司推出的系列產(chǎn)品以其良好的可控性受到消費(fèi)廠商的青瞇。dv9110m是wisair推出的其次代基于wimediamboa標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)板,它體積小、集成度高,是一款多頻帶的ofdm。它擁有兩層結(jié)構(gòu),包括uwb子板和母板,其中uwb子板是核心,物理層和mac層都位于子板之上,全部
2、的外圍接口則位于母板上。通過(guò)配置管理,dv9110m可以實(shí)現(xiàn)6種不同的數(shù)據(jù)接口(最高數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)200 mbps),最高480 mbps的物理層速度以及發(fā)送模塊和接收模塊的配對(duì)。2 軟件配置方式wisair提供了一種基于windows的圖形界面軟件wisman,利用它主機(jī)可以通過(guò)接口讀取或修改uwb設(shè)備的參數(shù),如rf頻率、包長(zhǎng)、數(shù)據(jù)接口類型、物理層速率等,從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的配置和管理;同時(shí)還可監(jiān)視發(fā)送和接收包的數(shù)目以及空中丟包率等,實(shí)時(shí)把握uwb模塊的工作狀況。3 配置的實(shí)現(xiàn)31 問題的提出wisman操作容易,但因?yàn)閐v9110m與主機(jī)通信的usb接口位于母板之上,因此用法wisman時(shí),必需采
3、納兩層結(jié)構(gòu)。這樣用戶用法時(shí)再加上一層用戶板,則起碼需要三層結(jié)構(gòu),所占空間體積大,不利于系統(tǒng)集成。同時(shí)uwb母板用法5 v電源,用法時(shí)必需單獨(dú)對(duì)其供電,增強(qiáng)了系統(tǒng)消耗。這些都成為限制其推廣應(yīng)用的瓶頸。實(shí)際上,對(duì)uwb模塊舉行配置,終于都是通過(guò)對(duì)位于uwb子板上的芯片舉行寄存器操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)uwb子板而言,只需提供33 v工作以及正確的寄存器配置時(shí)序,就可正常實(shí)現(xiàn)uwb模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能,而這些依賴fpga就可完成。這樣用戶用法時(shí),只需一層fpga板和一層uwb子板,大大充實(shí)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。32 fpga實(shí)現(xiàn)因?yàn)閒pga的工作電壓足33 v,因此,為uwb子板提供33 v電壓很簡(jiǎn)單。用法fpga實(shí)現(xiàn)
4、配置的關(guān)鍵在于對(duì)時(shí)序的控制。對(duì)uwb子板舉行寄存器的相關(guān)操作是通過(guò)異步并行通信來(lái)完成的。該接口主要包括8位數(shù)據(jù)線,8位地址線和讀寫控制信號(hào)。囫圇寄存器地址空間呈線性分布,并被劃分為若干頁(yè),每一頁(yè)的最后一個(gè)地址ff用來(lái)控制頁(yè)跳轉(zhuǎn)。配置寄存器的操作步驟1所示。第一步,設(shè)定被拜訪寄存器的頁(yè)地址,此時(shí),地址給予“ff”,數(shù)據(jù)總線給予頁(yè)地址。其次步,對(duì)寄存器寫入?yún)?shù)值,此時(shí)地址總線設(shè)定為該寄存器的頁(yè)內(nèi)地址,數(shù)據(jù)總線設(shè)為該寄存器要配置的值。因?yàn)槭钱惒酵ㄐ牛虼吮匦璞WC最小的時(shí)序間隔:其中低有效的寫控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)光必需大于76 ns,而相鄰兩次寫操作時(shí)光間隔必需大于60 ns。同時(shí),為了配置勝利,還應(yīng)保證
5、在寫控制信號(hào)有效時(shí),數(shù)據(jù)和地址信號(hào)保持穩(wěn)定,詳細(xì)流程2所示。包含配置地址和數(shù)據(jù)信息的文檔位于wisman安裝名目下的default_noacktxt中。默認(rèn)需要挨次配置4195個(gè)寄存器。此外,對(duì)于特定接口(如以太網(wǎng)接口)以及特定參數(shù)(如物理層速率,調(diào)頻序列等)需要另行配置,共有8個(gè)相關(guān)寄存器。因此總共需要配置的寄存器為4 203個(gè)。因?yàn)榕渲靡粋€(gè)寄存器需要獲知16位地址信息和8位數(shù)據(jù)信息,因此一個(gè)寄存器需要存儲(chǔ)的信息量為24位,而需要配置的寄存器達(dá)4 203個(gè),假如將這些信息全固化入rom中,將占用大量的fpga資源,不利于系統(tǒng)其他功能的開發(fā)。為此,針對(duì)這4 203個(gè)寄存器,舉行分類優(yōu)化,一共可
6、分為三個(gè)部分:第一部分是前5個(gè)寄存器。這5個(gè)寄存器的地址和數(shù)據(jù)沒有邏輯,但因?yàn)閿?shù)量很少,配置時(shí)枚舉即可。其次部分包括41組寄存器,共4 052個(gè)。其中每組寄存器的起始地址都相同,偏移地址在起始地址的基礎(chǔ)上依次增強(qiáng)1。配置這部分寄存器時(shí),只需用rom存儲(chǔ)8位的數(shù)據(jù)信息,其地址信息則由該組寄存器的起始地址以及該寄存器的配置挨次號(hào)打算。這樣24位寬的rom變?yōu)?位寬,大大削減了資源。第三部分包括148個(gè)寄存器,其地址和數(shù)據(jù)也沒有邏輯,對(duì)這部分寄存器信息用24位的rom來(lái)存儲(chǔ)。4 結(jié)果與資源用法量通過(guò)用法fpga來(lái)代替軟件完成配置,一層子板就可實(shí)現(xiàn)uwb模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能,其高度由20 mm變?yōu)?0 mm,降低了50,大大壓縮了體積,有利于uwb模塊在用法時(shí)的設(shè)備集成;去掉了母板,用fpga來(lái)提供uwb子板的電壓,節(jié)約了一個(gè)需單獨(dú)供電的5 v電源,而且節(jié)約了器件,降低了功耗;同時(shí)因?yàn)橄鳒p了母板的中轉(zhuǎn),接口時(shí)鐘從25 mhz提高到30mhz,理論帶寬由200 mhz提高到240 mhz,提高了20,在數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸過(guò)程中具有重大的意義。終于仿真波形3所示。假如用 virtex4系列的xc4lxl5器件來(lái)綜合,最
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