【正文】 網(wǎng)絡(luò)接口層最終需要實(shí)現(xiàn)三個(gè)底層操作，分別是設(shè)備初始化，數(shù)據(jù)包接收和數(shù)據(jù)包發(fā)送，分別對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 27 頁(yè) 共 47 頁(yè) 函數(shù)為 low_level_init, low_level_input 和 low_level_output， low_level_init 初始化中主要完成 MAC地址的讀取， low_level_input 中主要是 將從 USB 中獲取的 幀進(jìn)行處理，在此函數(shù)中會(huì)調(diào)用 協(xié)議棧處理函數(shù)，如果收到數(shù)據(jù)包會(huì)申請(qǐng)內(nèi)存空間，經(jīng)過(guò)此函數(shù)處理后的數(shù)據(jù)包會(huì)從 數(shù)據(jù)包變?yōu)?標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包 ；low_level_output 中的處理正好相反，是把上層的以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)幀的頭部轉(zhuǎn)化成無(wú)線WIFI 的數(shù)據(jù)幀的格式，然后通過(guò)網(wǎng)卡發(fā)送出去。和前后臺(tái)程序相對(duì)應(yīng)的一種程序結(jié)構(gòu)是基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)的結(jié)構(gòu)，這個(gè)時(shí)候最底層 運(yùn)行的是 RTOS， 每當(dāng)有數(shù)據(jù)中斷發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)處理任務(wù)一般處于一個(gè)較高的優(yōu)先級(jí)中，所以會(huì)搶占正在運(yùn)行的低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)的 CPU時(shí)間，此時(shí)中斷中的數(shù)據(jù)就會(huì)得到立即 響應(yīng)。 d) 協(xié)議棧處理 協(xié)議棧處理部分是整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序協(xié)議棧處理的核 心，因?yàn)檫@里沒(méi)有實(shí)現(xiàn)linux中類(lèi)似的 MLME和 CMD核心線程， 所以一些類(lèi)似的管理幀都由接收時(shí)的協(xié)議棧處理 。W P A 。 RT73SetupEEprom 進(jìn)行 eeprom 中的默認(rèn)配置的讀取， 其中就包括了射頻芯片信息的讀取，每個(gè)信道發(fā)射功率的配置， MAC 地址等信息。 RT73 無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的裁剪和改寫(xiě) 本節(jié)進(jìn)行 RT73 單片機(jī)驅(qū)動(dòng)程序的具體移植，目標(biāo)如下： a) 實(shí)現(xiàn)對(duì) RT73 無(wú)線網(wǎng)卡的初始化操作，進(jìn)行基本設(shè)置并讀取 MAC地址。 ACK 位，是否需要 ACK 應(yīng)答，因?yàn)闊o(wú)線媒介的不確定性，一般都需要進(jìn)行應(yīng)答 。 RT73 無(wú)線網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)發(fā)送和接受流程 ,如圖 u s b _ r t u s b _ s e n d p k t開(kāi) 始 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送R T M P S e n d P a c k e t s完 成 實(shí) 際 的 發(fā) 送 功 能R T M P S e n d P a c k e t 將 不 同 類(lèi) 型的 數(shù) 據(jù) 包 放 入 不 同 的 發(fā) 送 隊(duì)列 中調(diào) 用R T M P D e Q u e u e P a c k e t 將 隊(duì) 列中 待 發(fā) 送 的 元 素 出 列 并 放 入環(huán) 形 緩 沖 區(qū) 中R T U S B K i c k B u l k O u t對(duì) 環(huán) 形 緩 沖 區(qū) 中 的 數(shù) 據(jù) 調(diào) 用U S B 發(fā) 送 出 去* s k b 傳 入 開(kāi) 始 發(fā) 送發(fā) 送 完 畢R T U S B H a r d T r a n s m i t完 成 實(shí) 際 的 8 0 2 . 1 1 幀 頭 和T X D _ S T R U C 結(jié) 構(gòu) 體 的 封 裝調(diào) 用D a t a P a c k e t C o m p l e t e回 調(diào) 函 數(shù) ， 釋 放 緩 沖 區(qū) 空 間 ，查 看 是 否 還 有 數(shù) 據(jù) 需 要 發(fā) 送調(diào) 用 回 調(diào) 函 數(shù)如 果 需 要 繼 續(xù) 發(fā) 送 圖 數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖 在 usb的 probe 函數(shù)里，會(huì)初始化發(fā)送和接收相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 。 usb_rtusb_init_device 函數(shù)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)卡具體的初始化過(guò)程。 / / 設(shè) 備 打 開(kāi)u s b _ r t u s b _ c l o s e 。代碼 分析 的重點(diǎn) 在于網(wǎng)卡的初始化過(guò)程和 TCP/IP 數(shù)據(jù)包 的 封裝和 通過(guò) USB 的發(fā)送 過(guò)程 。無(wú)線接入點(diǎn)收到此管理幀后，發(fā)出同類(lèi)型的管理幀， 回應(yīng)身份驗(yàn)證的請(qǐng)求。 g) Association Response 幀與 Reassociation Response 幀 :當(dāng)工作站試圖連接接入點(diǎn)時(shí)，接入點(diǎn)會(huì)回復(fù)一個(gè) Association Response 幀或 Reassociation Response 幀，響應(yīng)過(guò)程中，接入點(diǎn)會(huì)指定一個(gè) Association ID（關(guān)聯(lián)標(biāo)識(shí)符）。定期傳送的信標(biāo)可讓移動(dòng)式工作站得知該網(wǎng)絡(luò)的存在， 從而調(diào)整加入該網(wǎng)絡(luò)所必需的參數(shù) 。 5) Frame Body 字段 此部分為幀主體，該字段內(nèi)容封裝的是上層的數(shù)據(jù)單元，長(zhǎng)度從 02312 個(gè)字節(jié)，從此可以看 出， 最大幀長(zhǎng)度為 2346 個(gè)字節(jié)?？紤]到成本問(wèn)題， 芯片組廠家一般采用的是虛擬載波監(jiān)聽(tīng)技術(shù)，虛擬載波 監(jiān)聽(tīng)使用網(wǎng)絡(luò)分配 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè) 矢量 (Network Allocation Vector,簡(jiǎn)稱(chēng) NAV )實(shí)現(xiàn)。 是其中的成員之一。 (當(dāng)一次 USB 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后觸發(fā) )。以下為重要的 API 傳輸控制函數(shù)： a) USBHostRead() 此函數(shù)初始化一次 IN 事務(wù)傳輸 ，注意僅僅為為初始化，真正的 read事務(wù)傳輸開(kāi)始是在 USB 中斷進(jìn)行的，因?yàn)榇藭r(shí) USB 外設(shè)有可能正在進(jìn)行 USB 信息包的傳輸，所以不能立即開(kāi)始，此函數(shù)僅僅 在端點(diǎn)描述符鏈表中查找指定的端點(diǎn)并設(shè)置其狀態(tài)為需要 USB事務(wù)傳輸?？蛻魴C(jī)驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該以一種抽象的方式對(duì)功能建模，從而讓主機(jī)應(yīng)用不需要了解設(shè)備的工作細(xì)節(jié)。 USB 主機(jī)層是 Microchip 公司提供的主機(jī)棧，是整個(gè) USB 軟件協(xié)議的最低成和核心，負(fù)責(zé) PIC32USB 外設(shè)的直接控制 ，同時(shí)對(duì)上層的 USB 事務(wù)直接控制； USB客戶機(jī)驅(qū)動(dòng)程序?qū)邮轻槍?duì)于特定的 USB 外設(shè)的軟件層，比如 U盤(pán)， USBSerial 線 ， USB網(wǎng)卡 等設(shè)備，它們具體的 USB 事務(wù)傳輸時(shí)不同的，但它們都可以利用同一 USB 主機(jī)層軟件， 應(yīng)用程序?qū)?利用下面兩層提供的 API 和一些服務(wù)程序 進(jìn)行操作，是用戶實(shí)現(xiàn)的具體功能 。 由于課題中 MCU是 USB 主機(jī)，以上簡(jiǎn)單的介紹了 USB 總線中的基本概念和設(shè)備枚舉過(guò)程，對(duì)這些過(guò)程的了解能夠?qū)筮吚斫夂鸵浦?USBHOST 協(xié)議棧起到積極作用。主機(jī)可以通過(guò) 0地址與其通訊。 USB 規(guī)范了四種基本的傳輸模式： a) 控制傳輸：主要用于在設(shè)備連接時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行枚舉以及其他因設(shè)備而已的特定 操作 b) 中斷傳輸：用于對(duì)延遲要求嚴(yán)格、小量數(shù)據(jù)的可靠傳輸，如鍵盤(pán)、游戲手柄等。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 6 頁(yè) 共 47 頁(yè) PIC32 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) PMD5/RE51PMD6/RE62PMD7/RE73SCK2/CN8/RG6/PMA54SDI2/CN9/RG7/PMA45SDO2/CN10/RG8/PMA36MCLR7SS2/CN11/RG9/PMA28VSS9VDD10C11N+/AN5/CN7/RB5/VBUSON11C11N/AN4/CN6/RB412C21N+/AN3/CN5/RB313C21N/AN2/CN4/RB214AN1/VREF/CN3/RB115AN0/VREF+/CN2/RB0/PMA616OS2/RD1/U1RTS49OC3/U1RX/RD250OC4/U1TX/RD351PMWR/OC5/IC5/CN13/RD452PMRD/CN14/RD553CN15/RD654CN16/RD755VDDCORE56ENVREG57RF058RF159PMD0/RE060PMD1/RE161PMD2/RE262PMD3/RE363PMD4/RE464PGC2/AN6/RB6/OCFA17PGD2/AN7/RB718AVDD19AVSS20U2CTS/C1OUT/AN8/RB821C2OUT/AN9/RB9/PMA722TMS/AN10/RB10/CVREFOUT23TDO/AN11/RB1124VSS25VDD26TCK/AN12/RB1227TDI/AN13/RB1328U2RTS/AN14/RB14/PMA129AN15/CN12/RB15/OCFB/PMA030U2RX/SDA2/RF4/CN17/PMA931U2TX/SCL2/RF5/CN18/PMA832USBID/RF333VBUS34VUSB35D/RG336D+/RG237VDD38OSC1/CLKI/RC1239OSC2/CLKO/RC1540VSS41IC1/RTCC/INT1/RD842IC2/U1CTS/SDA1/INT2/RD943IC3/PMCS2/PMA15/SCL1/INT3/RD1044IC4/PMCS1/PMA14/INT4/RD1145OC1/INT0/RD046SOSCI/CN0/RC1347SOSCO/T1CK/CN0/RC1448J?PIC32MX440F512HPIN1PIN2PIN3PIN4PIN5PIN6PIN7PIN8PIN9PIN10PIN11PIN12PIN13PIN14PIN15PIN16PGC PGD + GND PIN21 PIN22 PIN23 PIN24 GND + PIN27 PIN28 PIN29 PIN30 PIN31 PIN32PIN34PIN33PIN35PIN36PIN37+OSC1OSC2GNDPIN42PIN43PIN44PIN45PIN46PIN47PIN48PIN49PIN50PIN51PIN52PIN53PIN54PIN55VCAP+104C1VPP330R2104C2104C3330R512Y?XTAL22PFC422PFC5104C31104C32104C33+ 圖 PIC32MX440最小系統(tǒng) 如上圖 PIC32 最小系統(tǒng)，此電路較為簡(jiǎn)單，和一般的 MCU 一樣，同樣有復(fù)位電路和供電電路，單片機(jī)選用了外部晶振，晶振頻率為 8MHZ。 MCU 對(duì)收發(fā)的 數(shù)據(jù)幀進(jìn)行處理，負(fù)責(zé)無(wú)線 通信連接的建立和斷開(kāi)和實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送。RT73 無(wú)線模組同樣支持 協(xié)議 ，故 USB 總線采用全速傳輸?shù)姆绞剑瑐鬏斔俾蕿?2Mbps。 WIFI 網(wǎng)卡一般的接口為 PCI 接口或 USB接口，比如雷凌公司的 RT7 RT2070 和 RT3070 等，這些都是和 PC 機(jī)上的接口相對(duì)應(yīng)的。 PIC32MX 單片機(jī)（ MCU）是一款基于 MIPS174。 主控部分主要完成如下的控制功能： a) 數(shù)據(jù)采集和處理。在開(kāi)放性區(qū)域通訊距離可達(dá) 305m， 在封閉性區(qū)域通訊距離 76 ～ 122m，方便與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)整合，組網(wǎng)的成本更低?，F(xiàn)階段，通信技術(shù)正面臨一場(chǎng)深刻的變革， 傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)已不能滿足日益增長(zhǎng)的通信需要。 WIFI是由 AP ( Access Point)和無(wú)線網(wǎng)卡組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。在這種情況下，需尋找一種可替代的方案，要求是對(duì)性能要求不高，但是單個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本要低。 b) 無(wú)線數(shù)據(jù)從媒介控制層到物理層的映射，完成實(shí)際的數(shù)據(jù)收發(fā)。片上 USBHOST 外設(shè)具有如下特性： USB 全速支持；2. 低速主機(jī)支持； 3. USB OnTheGo（ OTG）支持； 4. 集成信號(hào)傳輸電阻； 5. 用于 VBUS 監(jiān)視的集成模擬比較器 ； 6. 集成 USB 收發(fā)器； 7. 硬件執(zhí)行的事務(wù)握手；8. 可在系統(tǒng) RAM 中任意位置進(jìn)行端點(diǎn)緩沖； 9. 集成用于訪問(wèn)系統(tǒng) RAM 和閃存的總線主控； 10. USB 模塊工作時(shí)不需要使用 PIC32 DMA 模塊 。 d) 支持 6， 9， 12， 18， 24， 36， 48， 54Mbps 的通信速率。 當(dāng) RT73 模塊完成配置后，隨即轉(zhuǎn)為正常的收發(fā)工作模式，此時(shí) MCU 需要和 RT73 的兩個(gè) BULK 端點(diǎn)進(jìn)行通信， 如果 MCU需要發(fā)送 幀，則將發(fā)起 BULK OUT 傳輸事務(wù)。 以上的三個(gè)軟件組件聯(lián)系 緊密：首先，處于最底層的是 USB 協(xié)議棧，此部分負(fù)責(zé) MCU 和 USB 無(wú)線網(wǎng)卡之間的 幀通信， USB 總線是一種主從輪詢式總線 ，所以相對(duì)于 PCI 或其他同步總線來(lái)說(shuō)耗費(fèi) CPU 時(shí)間較多，尤其是在接收數(shù)據(jù)時(shí)，不能采用中斷的方式通知 CPU，而只能采用不斷試探輪詢的方法來(lái)確 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 5 頁(yè) 共 47 頁(yè) 認(rèn)有數(shù)據(jù)到達(dá)，所以此 USB 部分的通信效率就比較重要；第二，在 USB 上層是 無(wú)線通信協(xié)議棧， 幀通過(guò) USB 總線進(jìn)行傳輸， 協(xié)議棧解析 幀數(shù)據(jù)并作出響應(yīng)的響應(yīng)；第三，最上層為 TCP/IP 協(xié)議棧，此部分接收 TCP/IP 幀進(jìn)行處理。 其中，令牌階段表示事務(wù)處理的開(kāi)始，并定義了傳輸類(lèi)型；數(shù)據(jù)階段負(fù)責(zé)傳輸相關(guān)的數(shù)據(jù)；握手階段用于報(bào)告事務(wù)處理的狀態(tài) ，以表明數(shù)據(jù)接收是否成功。 c) 主機(jī)等待（至少 100mS）設(shè)備上電穩(wěn)定，然后向 HUB 發(fā)送請(qǐng)求，復(fù)位并使能該 d) PORT。 j) 主機(jī)通過(guò)新地址向