1、 引言

IEEE 802.11標準定義了能夠統籌所有基于以太網的無線通信的協議。它是迄今為止最流行的無線局域網的標準。這個標準還細分了一些子標準， 如802.11a， 802.11b和802.11g。這其中有些協議可使用直接序列擴頻技術（DSSS）來發送無線信號， 如802.11b。 無線局域網帶寬窄，終端設備處理能力弱，其信號的組幀環節需要盡可能采用處理時延小，占用存儲資源少的方法。本文正是以此為指導思想進行802.11協議幀的生成的。

2、模塊的設計與實現

2.1 全局控制模塊

該模塊的設計方法是采用一個9bit的計數器，以協議幀的二進制位長度為周期循環計數，在不同的時間片發出不同的使能信號，以實現對多個輸出模塊的控制，實現實時的串行輸出。并設計有選通信號sel［1..0］，以實現對輸出端口的多路選擇器的控制。其仿真時序波形圖如圖1所示。其關鍵代碼如下：

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//對幀序號生成模塊的控制

begin

if（！reset） seqenable《=0;

if（count==9’d176） seqenable《=1;

if（count==9‘d192） seqenable《=0;

end ③always //對兩個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 //在每幀結束時送出幀序號加1的使能信號

begin

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

end

⑤always //對CRC校驗碼生成模塊的控制

begin

if（！reset）

crcdoutenable《=0;

if（count==9‘d440） //數據送完了。

crcdoutenable《=1;

if（count==9’d472）

crcdoutenable《=0;

end

⑥always//選通信號控制

begin

if（！reset） sel=2‘b00;

if（count==9’d470） sel=2‘b01;

if（count==9’d173） sel=2‘b00; 續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校驗碼生成器模塊

此模塊需要的常用CRC生成多項式如下：

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

其關鍵代碼如下。該模塊CRC校驗時序仿真波形如圖2所示。

always@（negedge clk）//posedge把數據送出來，

//negedge對數據進行處理

begin

if（calculateen） //flag為高時作crc的產生

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 幀序號生成模塊

該模塊的功能是產生16bit的幀序號，由overall_ctrl在每幀結束時發出的contin信號實現計數的加一。由enable信號觸發，將幀序號串行輸出。其關鍵代碼為：

①always@（negedge clk4） //產生幀序號

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幀序號串行輸出

begin

if（enable）//enable信號只能嚴格劃分為十六個周期；

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］;

該模塊的幀序號生成模塊時序仿真圖如圖3所示。

2.4 IEEE 802.11協議幀生成器 系統總體結構模塊

IEEE 802.11協議幀生成器 系統總體結構模塊框圖如圖4所示。

3. 結論

本文以展示詳盡的Verilog HDL代碼、各模塊時序仿真圖和系統總體結構框圖的方式給出了一種基于FPGA的IEEE 802.11協議幀生成器的設計實現方法。該協議幀可直接由DSSS發射機發送。本設計幾乎不產生組幀延遲，實時性能好，且不占用緩沖資源，具有新穎性和實用性。

本文作者創新點：

1） 本文給出了一種以FPGA為硬件平臺的IEEE 802.11協議幀生成器的設計實現方法。

2）采用該方法幾乎不產生組幀延遲，實時性能好，且不占用緩沖資源，具有新穎性和實用性。

責任編輯：gt