无线网络接口卡收发器的设计与实现方案

无线网络接口卡收发器的设计与实现方案

本文详细分析10Mbps无线网络接口卡的核心——收发器的设计过程中的问题，提出无线网络接口卡NIC实现方案，并对其核心的发送和接收模块电路作出分析和探讨。

1 无线NIC总体实现方案

2 收发器模块设计

2.1 发送模块设计

发送模块通过DMA方式读取RAM中的数据并将数据交给无线发送模块进行发送，其工作过程如图3。网卡向无线网络发送数据过程如下：

（2）微机与网卡中缓冲RAM交换数据是使用NIC远程DMA模式。开动远程DMA后，微机不断读写网卡的数据端口，就能成功地执行远程DMA过程，完成微机与网卡中缓冲RAM的数据交换。

（3）缓冲RAM收发网上的数据使用NIC的本地DMA模式。当初始化过程后，网卡处在接收状态，一旦接收网上来的数据，就自动执行本地DMA过程，对缓冲RAM进行本地DMA写。

发送电路模块的设计原理图如图4。发送模块主要由10MHz标准方波发生器、一个D触发器、4034并/串双向移位寄存器、一个4040计数器和两个双端与门。

2.2 接收模块设计

接收模块由初始化模块和接收中断模块两部分组成。初始化模块完成对NIC寄存器的初始化，并对网卡中断INT3和DMA参数进行初始化，等待中断。

当网络有数据需要接收时，引发网卡中断INT3，接收处理模块通过DMA与RAM进行数据传送。这种不需要CPU干预的、成批量的数据传送，可以极大地提高数据的接收速度。

接收处理模块完成数据帧的处理（主要是以太帧），判断是控制帧还是数据帧，并进行帧的校验，利用串并转换模块转换成并行数据［6］。主要功能如下：

（1）远程DMA读过程设置在微机的中断子程序中，本地DMA写完成后，中断微机主程序，执行远程DMA，完成微机接收数据过程。微机发送过程是由微机一方先执行远程DMA写，然后执行本地DMA读。

2.3 编码转换、计部件与时钟

编码转换环节主要用于将接收来的信号通过曼彻斯特编码器DP8391进行解码，产生相应的数据流，并进行同步的帧头与校验判断，进行锁存，产生10MHz串行位流，并将之转换成并行数据字节流，交给接收模块，送入缓冲区。在发送时，其过程与接收过程相反。编码器与计数器配合使用，对发送和接收到的数据进行计数。

2.3.1 编码转换

编码模块连接DP8391，其主要包括4034串/并双向移位寄存器、373三态锁存器、两片4040计数器、两片244三态缓冲器及一片D触发器，其硬件原理图如图6所示。

2.3.2 计数器部件

接收计数器是对接收到的数据字节进行计数，它主要由4040a实现，其输入是4040的Q3，输出则通过两片244接入数据总线，不破坏总线上的其他数据。一个计数器实现数据帧的提取，形成一个完整的字节。另一个计数器用于对接收的字符个数进行计数。

2.3.3 恢复时钟

恢复时钟REC功能用一个片内锁相环完成。恢复时钟用来监测串行数据输入信号的完整性。如果接收到的串行数据不符合频率要求，电路将强行锁定局部参考时钟INT，使系统在数据或原锁定丢失时仍能得到正确的恢复时钟频率。如果这个恢复时钟频率与局部参考时钟频率的偏离量大于50ppm，将通知锁定输出，同时电路将作出反应并努力将输入数据流拉回到锁定数据中。

无线网络在许多场合作为有线网络的替代，如野外联网作业及只需短期临时的通信场合，都有很好的应用前景。本课题设计的无线网卡，能有效地应用于无线网络。

本无线网卡，对于网络终端的快速移动产生的网络信号接入与识别的误码率还比较高，有待于进一步解决；对于静止的终端，其通信速度较快、误码率很低。

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