【正文】 時鐘 )所需要電壓由 。由此可見，在該系統(tǒng)中，需要使用 和 的直流穩(wěn)壓電源。VDDi 和 VDDiarm 為處理器內(nèi)核提供 電壓 。 WiFi 無線通信總體設(shè)計(jì)方案 按照系統(tǒng)需求，對本 WiFi 無線通信終端的總體方案進(jìn)行了設(shè) 計(jì)，其軟硬件結(jié)構(gòu) 由 無線移動終端由 S3C2440+TLWN322G 為核心搭建而成，從功能上無線移動終端可以分成 三 個子系統(tǒng)：（ 1） ARM 嵌入式子系統(tǒng)，主要包括 ARM9 芯片以及周邊存儲電路、接口轉(zhuǎn)換電路和供電、時鐘、復(fù)位電路組成，該部分 驅(qū)動無線網(wǎng)卡和運(yùn)行Socket 通信程序進(jìn)行 WiFi 通信 ，并且提供人機(jī)交互接口，接受上位 PC 機(jī)的監(jiān)控（通過串口） ；（ 2） WLAN 子系統(tǒng)， 無線網(wǎng)卡部分（ TLWN321G+） ，負(fù)責(zé)無線信號的發(fā)送，功率放大 /濾波， 混頻，基帶處理等功能，并且與 ARM 子系統(tǒng)通過 USB 接口清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 43 頁 進(jìn)行快速有效 的數(shù)據(jù)通信；（ 3） PC 機(jī)部分 ，主要負(fù)責(zé) 無線信號的 接收 并顯示 。選擇 Linux 實(shí)時操作系統(tǒng)最主要的原因是 它的開源性，不僅可以從網(wǎng)上免費(fèi)獲取內(nèi)核源碼，還能獲取很豐富的驅(qū)動代碼，降低了開發(fā)難度。 ARM920T 有兩個內(nèi)部協(xié)處理器： CP14 和 CP15。應(yīng)用層軟件是清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 43 頁 針對用戶特定的應(yīng)用而制定的，其中文件系統(tǒng)必須要有，圖形界面程序和其它應(yīng)用程序依具體開發(fā)而定。嵌入式系統(tǒng)硬件分為嵌入式處理器、存儲設(shè)備、電源電路、通信接口以及外圍設(shè)備等幾個部分。 （ 2）有中心網(wǎng)絡(luò)有中心網(wǎng)絡(luò)又稱結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，它由 STA、 WM 和 AP 組成， 所有的工作站在本 BSS 以內(nèi)都可以直接通信，但在和本 BSS 以外的工作站通信時都要通過本 BSS 的 AP 連接到有線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。 WLAN 的組成結(jié)構(gòu) WLAN 網(wǎng)絡(luò)主要分為無中心網(wǎng)絡(luò)和有中心網(wǎng)絡(luò)兩種，組建這兩種類型的無線局域網(wǎng)絡(luò)所需的設(shè)備不同，而且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也很不一樣。 （ 3）無線介質(zhì) （ WM）：無線介質(zhì)是 WLAN 中 STA 和 STA、 STA 和 AP之間通信時發(fā)送的無線電波的傳輸媒質(zhì)?，F(xiàn)將各部分的功能與特點(diǎn)描述如下： （ 1）工作站（ STA）：它是無線局域網(wǎng)最基本的組成單元，是集成了無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的計(jì)算機(jī)或智能設(shè)備終端。下面首先介紹WLAN 技術(shù)和 IEEE 無線局域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范，在此基礎(chǔ)之上，介紹 WiFi 無線網(wǎng)絡(luò)工作原理以及組網(wǎng)模式。Linux 的 WiFi 無線通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)， 介紹了 TCP/IP 協(xié)議棧， Socket 通信程序的編寫 。 第 2 章 :WiFi 無線通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，闡述了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，對各功能模塊的硬件軟件分析，研究了 WiFi 通信 的工作流程。 論文內(nèi)容 與結(jié)構(gòu) 本文介紹了無線通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從兩方面介紹了整個 WiFi 無線通信系統(tǒng) 硬件與軟件 。第二 ， 安全。 鑒于 ARM 有如下優(yōu)點(diǎn) :ARM 運(yùn)行速度快、存儲空間大、很方便與 Inter 互聯(lián)等，所以用它來作為中間的控制器能提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行處理速度，并且能完成復(fù)雜的路由算法，同時也 方便與現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。 第三、 Linux 具有優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)支持。而且，源代碼封閉性也大大限制了開發(fā)者的積極性，因?yàn)檫@些 EOS(Embedded Operating System)提供給編程人員的，往往只有 API(Application Programming interface)應(yīng)用編程接口，一般以函數(shù)形式提供，這些函數(shù)均不能修改的。另外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)提供了一 個新的研究領(lǐng)域，如何更好地利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源是當(dāng)今嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用熱點(diǎn)。 隨著近年來嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，音頻視頻通信已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。作為寬帶無線 接入 網(wǎng)的一種重要 網(wǎng)絡(luò) 形態(tài)， WiFi最適合在家庭中應(yīng)用。 40 參考文獻(xiàn)： 34 服務(wù)端的網(wǎng)絡(luò)編程 33 本論文的通信流程圖 31 編程接口 19 USB 設(shè)備工作機(jī)制 17 安裝 Linux 內(nèi)核 15 硬件驅(qū)動 15 應(yīng)用程序 13 地址線、數(shù)據(jù)線以及主要外設(shè)引腳連線圖 12 串口電路 9 系統(tǒng)時鐘電路 5 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)介紹 硬件的主控制器采用 ARM，并順利移植了 Linux 操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺，無線發(fā)送模塊采用 USB 無線網(wǎng)卡即 USBWIFI、并完成了基于 ARM 處理器的無線網(wǎng)卡驅(qū)動的設(shè)計(jì)， 能夠驅(qū)動 USBWIFI。引入操作系統(tǒng)后，開發(fā)者可以把精力集中在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能的用戶程序，無需太多地考慮底層硬件的控制和操作。隨著嵌入式應(yīng)用中功能需求越來越復(fù)雜，硬件條件不斷提高，選擇嵌入式操作系統(tǒng)也就勢在必行。 本 論文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)基于 ARM 處理的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)尿?qū)動程序以及網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用程序的軟件設(shè)計(jì)。 1 研究背景 5 嵌入式系統(tǒng)的組成 6 WiFi 線通信系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 10 系統(tǒng)的主要接口電路設(shè)計(jì) 13 電源引腳連線圖 15 Linux 內(nèi)核 28 無線 LAN 28 網(wǎng)絡(luò)編程基礎(chǔ) 28 面向連接的運(yùn)輸 (TCP) 34 客戶端的 Socket 編程 37 論文總結(jié) 由于其在數(shù)字家庭的構(gòu)建中能夠起到重要作用，所以無論是市場調(diào)查機(jī)構(gòu)還是終端企業(yè)，都認(rèn)為 WiFi 在數(shù)字家庭市場蘊(yùn)藏著不小的潛力。同時，無線局域網(wǎng)還具有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、建設(shè)方便快捷等特點(diǎn)，得到了 人們的關(guān)注。而且技術(shù)成熟，成本低廉，普及率提高迅速，得到了眾多國際廠商的支持和市場的廣泛認(rèn)同。但這些專用操作系統(tǒng)都是商業(yè)化產(chǎn)品，其價格高昂 。 第二、 Linux 可以隨意配置而不需任何的許可證或商家的合作關(guān)系，源代碼可以免費(fèi)得到，這樣可以節(jié)省大量的開發(fā)費(fèi)用。 正 是憑借 Linux 在嵌入式應(yīng)用中得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，嵌入式 Linux 正在迅猛地發(fā)展，目前己經(jīng)開發(fā)成功帶操作系統(tǒng)的嵌入式產(chǎn)品中，大約有一半選擇使用 Linux 作為操作系統(tǒng)平臺。主要在后期的開發(fā)，即在操作系統(tǒng)上直接開發(fā)應(yīng)用程序。引入進(jìn)程的管理調(diào)度系統(tǒng)，使系統(tǒng)運(yùn)行更加高效。 第 1 章： 緒論，闡述了該 論文 的開發(fā)背景和意義，總體概述了本論文的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容安排等。 第 5 章 :基于 ARMamp。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 43 頁 2 WiFi 無線通信的實(shí)現(xiàn)原理 WiFi 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) WiFi實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，它是目前應(yīng)用最廣泛的 WLAN標(biāo)準(zhǔn)，具 有 WiFi 標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的產(chǎn)品都符合 IEEE 無線局域網(wǎng)絡(luò)規(guī)范。 WLAN 的組成單元 一個無線局域網(wǎng)絡(luò)通常由工作站、無線介質(zhì)（ Wireless Medium， WM）、無線接入點(diǎn)和主干分布式系統(tǒng)（ DS， Distribution System）等幾部分組成。 （ 2）無線接入點(diǎn) （ AP） ：無線接入點(diǎn)可以是無線 AP（ Access Point）， 也可以是無線路由器，主要負(fù)責(zé)連接所有無線工作站進(jìn)行集中管理、收發(fā)無線信號實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、實(shí)現(xiàn)無線工作站和有線局域網(wǎng)之間的互聯(lián)等工作，具有有線網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)的作用。為了使無線局域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域更大，需要把多個 BSS 連接起來，形成一個擴(kuò)展服務(wù)區(qū)（ Extended Service Area，ESA），分布式系統(tǒng)用來連接不同的 BSS 形成 ESA。該網(wǎng)絡(luò)不能接入有線網(wǎng)，是最簡單的 WLAN 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。嵌入式硬件通常由微處理器和外圍設(shè)備組成，而嵌入式軟件則由實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)、各種專用軟件和應(yīng)用程序組成。目前常用的實(shí)時操作系統(tǒng)主要有 Linux、 WinCE、 ucos、 Symbian、 VxWorks 等，開發(fā)者根據(jù)開發(fā)需要選擇合適的操作系統(tǒng)，然后對所選擇的嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行裁剪、移植。其中， MMU 可以管理虛擬內(nèi)存，高速緩存由獨(dú)立的 16KB 地址和 16KB 數(shù)據(jù)高速 Cache 組成。 （ 2） 嵌入式操作系統(tǒng)選擇 Linux，內(nèi)核版本為 。該網(wǎng)卡即插即用，方便快捷。 圖 硬件電路總體框圖 CPU 的外圍電路 電源電路 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)電源電路之前對 S3C2440的電源引腳進(jìn)行分析 :VDDalive引腳給處理器復(fù)位模塊和端口寄存器提供 電壓 。VDDRTC 為時鐘電路提供 電壓 ，該電壓在系統(tǒng)掉電后仍需要維持。5V 直流 輸入電壓經(jīng)過 DCDC 轉(zhuǎn)換器可以完成 5V 到 的轉(zhuǎn)換 ；把 做為 S3C2440 NAND Flash SDRAM JTAG UART USB 無線網(wǎng)卡 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 43 頁 MAX8860 的輸入電壓，添加電容和電阻 組 成如圖所示電路，輸出為 。 清華 大學(xué) 2020 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 43 頁 nR E S E TR S TS W P B11223344U9M A X 8 1 1R24 7 0V D D 3 3 VC 3 41 0 4 圖 復(fù)位電路 系統(tǒng)時鐘電路 該微處理器的主時鐘由外部振蕩器提供 。 Flash 存儲器又分為NOR Flash 和 NAND Flash。當(dāng)系統(tǒng)啟動時， CPU 首先從復(fù)位地址 0X00 處讀取啟動代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一般應(yīng)調(diào)入 SDRAM 中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。串行口的通信方式采用 8位異步通信方式，波特率采用 115200bps。使某一 個平臺的代碼運(yùn)行在其他平臺上的過程就叫做移植。這里的用戶應(yīng)用程序指的是用戶為完成某一特定工作或解決某一具體問題而編寫的程序。 Linux內(nèi)核主要由五個子系統(tǒng)組成 :進(jìn)程調(diào)度，內(nèi)存管理，虛擬文件系統(tǒng)，進(jìn)程間通信。 Linux 使用了比較簡單的基于優(yōu)先級的進(jìn)程調(diào)度算法選擇新的進(jìn)程。內(nèi)存管理從邏輯上分為硬件無關(guān)部分和硬件有關(guān)部分。邏輯文件系統(tǒng)指 Linux 所支持的文件系統(tǒng)，如 ext2， fat 等，設(shè)備驅(qū)動程序指為每一種硬件控制器所編寫的設(shè)備驅(qū)動程序模塊。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備通訊，每 一種可能的硬件設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。例如，當(dāng)一個進(jìn)程通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一條消息時，網(wǎng)絡(luò)接口需要掛起發(fā)送進(jìn)程，直到硬件成功成功地完成消息的發(fā)送，當(dāng)消息被成功的發(fā)送出去以后，網(wǎng)絡(luò)接口給進(jìn)程返回一個代碼，表示操作的成功或失敗。下面是詳細(xì)的步驟： 分區(qū) (1) 連接好串口，打開超級終端，上電啟動開發(fā)板，進(jìn)入 BIOS 功能菜單 ； (2) 選擇功能號 [f]開始對 Nand Flash 進(jìn)行分 區(qū)。 安裝根文件系統(tǒng) (1)在 BIOS 主菜單中選擇功能號 [y]，開始下載 yaffs 根文件系統(tǒng)映象文件 ； (2)點(diǎn)擊“ USB PortTransmit/Restore”選項(xiàng)，并選擇打開相應(yīng)的文件系統(tǒng)映象文件 (3)下載過程如圖所示， 下載完畢， BIOS 會自動燒寫內(nèi)核到 Nand Flash 分區(qū)中， 并