嵌入式多媒体终端的WiFi功能与设计研究

2016-03-12庄立广

大科技 2016年15期

关键词：固件驱动程序嵌入式

庄立广

（广东美的制冷设备有限公司 528311）

嵌入式多媒体终端的WiFi功能与设计研究

庄立广

（广东美的制冷设备有限公司 528311）

WiFi是一种应用十分广泛的无线接入标准，其有着灵活型好、可移动性强的特点。随着嵌入式多媒体终端的发展，如何实现嵌入式多媒体终端与WiFi无线通信的有机结合备受关注。基于以上，本文简要研究了嵌入式多媒体终端的WiFi功能及相关设计。

嵌入式；多媒体终端；WiFi；设计

1 嵌入式多媒体终端WiFi功能的硬件设计

MP201是一款解码芯片，在早期索尼发布的随身听上有着一定的应用。MP201的集成度较高，能耗低，功能强大，不仅具备CPU功能，同时能够实现对语音数据和映像数据的处理，芯片的体积较小，使用十分方便，保证了设备的便携型。MP201是一个嵌入式的微型处理器，其外设接口终端，单个芯片有着众多功能模块，在芯片中有着DSP处理器，能够实现对图片、音频等多媒体数据的处理，最多可以支持四个单元同时处理[1]。具有WiFi功能的嵌入式多媒体终端硬件部分主要包括处理器、WiFi、存储单元以及用户接口单元等，下面以MP201芯片为基础，探讨了嵌入式多媒体终端WiFi功能的硬件设计：

1.1 嵌入式多媒体终端整体设计

嵌入式多媒体终端采用MP201为主控芯片，系统软件部分存放于内存为32M的NorFlash中，用户数据则存放在容量为2G的NANDFlash芯片中，可以说给用户提供的存储空间是比较大的。在WiFi功能设计方面，WiFi模块与嵌入式多媒体终端的通讯主要由MP201芯片的SPI接口实现。采用16bit的RGB接口来实现LCD显示屏的通信，这就能够实现导航程序以及相关视频文件的播放。采用UART串口实现MP201与GPS模块的直接通信，实现对GPS经纬度信息的实时接收。对于音频系统来说，需要实现音频信号的数模转换此功能由Audio DAC来实现，音效则由耳机PA和喇叭PA来提供。嵌入式多媒体终端还具备USB功能，通过USB控制器新品实现数据通信，且保证通信的高速性，能够实现对各种USB的兼容，例如USB1.1以及USB2.0。在嵌入式多媒体终端中，SD卡是一种存储介质，相关的多媒体文件以及地图数据都通过SD卡来实现存储，同时设置JTAG接口，实现下载功能和调试程序。

1.2 WiFi硬件电路的设计

在建立WiFi硬件电路的过程中，需要以IEEE802.11标准协议为基础，以此来采用完整的解决方法。在开发的过程中，从标准协议栈的最底层协议着手进行开发建设，WiFi硬件电路的设计开发涉及到射频、基带等硬件协议层面，因此整个开发的过程十分漫长，如何缩短WiFi硬件电路的开发周期至关重要[2]。当前，许多芯片供应商都推出了自身的WiFi芯片解决方案，这些方案的推出对于WiFi产品的研发和设计有着积极的促进作用，能够有效的缩短周期。

1.2.1 电源电路设计

设计两路供电电源，其中一个给系统接口电路供电，电压可以选择为数字接口电压，大小为1.8V或3.3V，本文所研究的MP201芯片接口电压为1.8V，因此可以选择电压大小为1.8V，另一个电源给系统内部工作供电。选择LDO芯片来解决驱动电流的问题，满足WiFi正常工作的耗电电流需求。电源电路的设计能够有效保证WiFi的正常工作，通过LDO芯片内部开关对电源电路进行控制，最大电流能够达到300mA，稳定供电电压在3～3.3V之间。

1.2.2 接口电路设计

以WiFi模块接口定义为基础，选择SPI接口与MP201芯片之间实现通信，MP201芯片提供了多路SPI接口，这就保证了通信建立的有效。接口电压需求为1.8V，以此为基础选择控制信号，对RESET信号脚、PD脚以及INT脚进行设置，因为WiFi模块有着较大数据量，数据读写过程中CS电平一直较低，为了避免数据丢失，保证数据的完整性，选择GPIO作为CS信号控制，这样就能够一直保证WiFi模块在数据读写过程中的低电平状态。

1.2.3 天线匹配设计

射频电路中网络两端的阻抗在不匹配过程中会产生反射现象，这就减少了传输，消耗量器件能量，产热量会损坏器件，同时降低了电路功效。因此在设计视频电路的嗜好要保证电路阻抗的匹配性，对于阻抗不当的两端插入匹配网络，实现阻抗的匹配，保证电路功效，避免器件损坏。

2 WiFi软件结构

嵌入式多媒体终端的WiFi驱动程序设计中，使用的芯片不同则驱动程序也不尽相同，要保证驱动程序与硬件平台的匹配性。本文嵌入式多媒体终端WiFi通信主要由SPI接口完成，因此需要以SPI接口为基础进行驱动程序的开发和设计，这是整个嵌入式设计的重要组成部分。而软件结构的设计则是驱动程序设计的关键，下面对WiFi软件结构的设计进行研究。

嵌入式多媒体终端WiFi软件结构主要分为驱动程序和固件两个部分，其中固件是无线网卡的控制系统，其能够以MAC芯片为基础对网卡进行管理和控制，同时固件能够在向上和向下提供两个接口，向上的接口主要是程序开发接口，向下的接口主要是物理层接口，程序接口能够对程序开发的移动主机相关程序提供支持。IEEE802.11协议在终端软件中能够提供认证、登录、解除认证、重新登录等多种服务，这些服务全部由固件来完成。固件还能够为WiFi主机驱动程序提供软件编程的接口，在对无线网卡进行管理的过程中与固件的数据收发功能和信息帧处理功能相互配合，此外，向上的无线网卡信息设置接口以及信息查询接口也都是由固件来提供。

本文所提到的嵌入式终端设计中，与固件的通讯主要依靠MP201的SPI接口实现，通过SPI接口能够实现嵌入式终端WiFi模块固件以及寄存器的初始化设置，保证固件处于数据收发的准备状态，对于主机驱动程序来说，其主要工作包括以下几个方面：①对无线网卡固件初始化，开启电源，下载固件；②对缓冲器Buffer进行分配，读取配置，并提供给上层应用；③对WiFi模块进行刮泥；④对事件进行接收和发送，例如读取网络信息，发送操作指令及相关异常情况等。