基于可编辑逻辑器件实现IEEE 802.11协议帧生成器的应用方案
1、 引言
ieee 802.11标准定义了能够统筹所有基于以太网的无线通信的协议。它是迄今为止最流行的无线局域网的标准。这个标准还细分了一些子标准， 如802.11a， 802.11b和802.11g。这其中有些协议可使用直接序列扩频技术（dsss）来发送无线信号， 如802.11b。 无线局域网带宽窄，终端设备处理能力弱，其信号的组帧环节需要尽可能采用处理时延小，占用存储资源少的方法。本文正是以此为指导思想进行802.11协议帧的生成的。
2、模块的设计与实现
2.1 全局控制模块
该模块的设计方法是采用一个9bit的计数器，以协议帧的二进制位长度为周期循环计数，在不同的时间片发出不同的使能信号，以实现对多个输出模块的控制，实现实时的串行输出。并设计有选通信号sel［1..0］，以实现对输出端口的多路选择器的控制。其仿真时序波形图如图1所示。其关键代码如下：
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//对帧序号生成模块的控制
begin
if（！reset） seqenable《=0;
if（count==9’d176） seqenable《=1;
if（count==9‘d192） seqenable《=0;
end ③always //对两个rom单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 //在每帧结束时送出帧序号加1的使能信号
begin
if（！reset）contin《=0; if（count==9’d472） contin《=1; if（count==1）contin《=0;
end
⑤always //对crc校验码生成模块的控制
begin
if（！reset）
crcdoutenable《=0;
if（count==9‘d440） //数据送完了。
crcdoutenable《=1;
if（count==9’d472）
crcdoutenable《=0;
end
⑥always//选通信号控制
begin
if（！reset） sel=2‘b00;
if（count==9’d470） sel=2‘b01;
if（count==9’d173） sel=2‘b00; 续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校验码生成器模块
此模块需要的常用crc生成多项式如下：
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
其关键代码如下。该模块crc校验时序仿真波形如图2所示。
always@（negedge clk）//posedge把数据送出来，
//negedge对数据进行处理
begin
if（calculateen） //flag为高时作crc的产生
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 帧序号生成模块
该模块的功能是产生16bit的帧序号，由overall_ctrl在每帧结束时发出的contin信号实现计数的加一。由enable信号触发，将帧序号串行输出。其关键代码为：
①always@（negedge clk4） //产生帧序号
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 续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帧序号串行输出
begin
if（enable）//enable信号只能严格划分为十六个周期；
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］;
该模块的帧序号生成模块时序仿真图如图3所示。
2.4 ieee 802.11协议帧生成器 系统总体结构模块
ieee 802.11协议帧生成器 系统总体结构模块框图如图4所示。
3. 结论
本文以展示详尽的verilog hdl代码、各模块时序仿真图和系统总体结构框图的方式给出了一种基于fpga的ieee 802.11协议帧生成器的设计实现方法。该协议帧可直接由dsss发射机发送。本设计几乎不产生组帧延迟，实时性能好，且不占用缓冲资源，具有新颖性和实用性。
本文作者创新点：
1） 本文给出了一种以fpga为硬件平台的ieee 802.11协议帧生成器的设计实现方法。
2）采用该方法几乎不产生组帧延迟，实时性能好，且不占用缓冲资源，具有新颖性和实用性。
安防行业洗牌 留给中小安防企业企业的机会已经不多了
信息化部部长向外界介绍了我国5G网络铺设的速度
工控一体机电脑的性能特征
高通基于可穿戴设备的多国语言字库解决方案 — 字型专业美观
什么是电力补偿电容器，它的作用是什么
基于可编辑逻辑器件实现IEEE 802.11协议帧生成器的应用方案
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博通为可穿戴设备推出支持无线充电的蓝牙智能 SoC
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富士康公布2020年10月营收达6125．54亿元
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图解无刷电机原理
用于电动汽车的48V系统
Mini/Micro LED的成本将会快速下降，从而在更多的应用领域落地
ieee 802.11标准定义了能够统筹所有基于以太网的无线通信的协议。它是迄今为止最流行的无线局域网的标准。这个标准还细分了一些子标准， 如802.11a， 802.11b和802.11g。这其中有些协议可使用直接序列扩频技术（dsss）来发送无线信号， 如802.11b。 无线局域网带宽窄，终端设备处理能力弱，其信号的组帧环节需要尽可能采用处理时延小，占用存储资源少的方法。本文正是以此为指导思想进行802.11协议帧的生成的。
2、模块的设计与实现
2.1 全局控制模块
该模块的设计方法是采用一个9bit的计数器，以协议帧的二进制位长度为周期循环计数，在不同的时间片发出不同的使能信号，以实现对多个输出模块的控制，实现实时的串行输出。并设计有选通信号sel［1..0］，以实现对输出端口的多路选择器的控制。其仿真时序波形图如图1所示。其关键代码如下：
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//对帧序号生成模块的控制
begin
if（！reset） seqenable《=0;
if（count==9’d176） seqenable《=1;
if（count==9‘d192） seqenable《=0;
end ③always //对两个rom单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 //在每帧结束时送出帧序号加1的使能信号
begin
if（！reset）contin《=0; if（count==9’d472） contin《=1; if（count==1）contin《=0;
end
⑤always //对crc校验码生成模块的控制
begin
if（！reset）
crcdoutenable《=0;
if（count==9‘d440） //数据送完了。
crcdoutenable《=1;
if（count==9’d472）
crcdoutenable《=0;
end
⑥always//选通信号控制
begin
if（！reset） sel=2‘b00;
if（count==9’d470） sel=2‘b01;
if（count==9’d173） sel=2‘b00; 续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校验码生成器模块
此模块需要的常用crc生成多项式如下：
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
其关键代码如下。该模块crc校验时序仿真波形如图2所示。
always@（negedge clk）//posedge把数据送出来，
//negedge对数据进行处理
begin
if（calculateen） //flag为高时作crc的产生
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 帧序号生成模块
该模块的功能是产生16bit的帧序号，由overall_ctrl在每帧结束时发出的contin信号实现计数的加一。由enable信号触发，将帧序号串行输出。其关键代码为：
①always@（negedge clk4） //产生帧序号
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 续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帧序号串行输出
begin
if（enable）//enable信号只能严格划分为十六个周期；
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］;
该模块的帧序号生成模块时序仿真图如图3所示。
2.4 ieee 802.11协议帧生成器 系统总体结构模块
ieee 802.11协议帧生成器 系统总体结构模块框图如图4所示。
3. 结论
本文以展示详尽的verilog hdl代码、各模块时序仿真图和系统总体结构框图的方式给出了一种基于fpga的ieee 802.11协议帧生成器的设计实现方法。该协议帧可直接由dsss发射机发送。本设计几乎不产生组帧延迟，实时性能好，且不占用缓冲资源，具有新颖性和实用性。
本文作者创新点：
1） 本文给出了一种以fpga为硬件平台的ieee 802.11协议帧生成器的设计实现方法。
2）采用该方法几乎不产生组帧延迟，实时性能好，且不占用缓冲资源，具有新颖性和实用性。
安防行业洗牌 留给中小安防企业企业的机会已经不多了
信息化部部长向外界介绍了我国5G网络铺设的速度
工控一体机电脑的性能特征
高通基于可穿戴设备的多国语言字库解决方案 — 字型专业美观
什么是电力补偿电容器，它的作用是什么
基于可编辑逻辑器件实现IEEE 802.11协议帧生成器的应用方案
Arduino篇—点亮LED
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