高速UWB传输设备的USB接口设计

论文摘要

随着人们对短距离无线通信速率要求的不断提高,UWB受到越来越多的关注。由于UWB传输系统的传输速率最高可以达到480Mbps,因此要求UWB传输设备的终端接口必须能够满足该速率要求。本课题的研究重点是设计、实现能够满足UWB传输速率要求的UWB传输设备的终端接口。本课题是国家自然科学基金重点项目《UWB高速无线接入理论与关键技术》,和广西科技创新能力与条件建设项目《超宽带低速通信和定位技术研究》的组成部分。论文首先简要介绍了UWB的定义、特点及应用。简单介绍了UWB传输系统的系统框图以及各模块的作用。在此基础上,给出了UWB传输设备的终端接口的解决方案。由于USB接口具有热插拔、即插即用、接口体积小、灵活、低成本、性能可靠等特点,已经成为各类智能设备的标准接口。而且USB2.0规范可以满足UWB传输设备的终端接口的速率要求,所以,本课题依据USB2.0规范,设计、实现UWB传输设备的终端接口。论文详述了USB接口的扩展方法,包括:USB与FPGA之间的硬件接口电路、USB芯片CY7C68013A的固件设计、UWB演示系统传输协议的设计和实现。详述了软、硬件调试方法,并给出了部分测试数据和波形,通过实际测试验证了方案的可行性。论文最后介绍了PC端应用程序的开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超宽带通信的发展
• 1.1.1 超宽带信号的定义
• 1.1.2 超宽带无线通信简史
• 1.2 超宽带的基本原理和特点
• 1.2.1 超宽带通信的理论基础
• 1.2.2 超宽带的特点
• 1.3 超宽带的应用
• 1.4 课题来源及主要内容
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 无线UWB演示系统
• 2.1 无线UWB传输系统框图
• 2.1.1 物理层模块
• 2.1.2 数据链路层模块
• 2.2 数据终端接口方案的选择
• 2.3 无线UWB演示系统框图
• 2.4 本章小结
• 第三章 USB接口设计
• 3.1 USB简介
• 3.1.1 USB事务处理
• 3.1.2 USB数据传输
• 3.2 USB接口硬件电路设计
• 3.2.1 USB芯片简介
• 3.2.2 硬件电路设计
• 3.2.3 硬件电路调试
• 3.3 固件程序
• 3.3.1 CY7C68013A的枚举和重枚举
• 3.3.2 固件程序的作用
• 3.3.3 固件结构及程序流程
• 3.3.4 接口函数
• 3.4 本章小结
• 第四章 FPGA控制器设计
• 4.1 发送端
• 4.1.1 FPGA的USB接口扩展
• 4.1.2 速率匹配
• 4.1.3 收发协议与组帧
• 4.1.4 发送端调试
• 4.2 接收端
• 4.2.1 帧检测
• 4.2.2 FPGA到USB的数据传送
• 4.2.3 联合调试
• 4.3 卷积码编译码
• 4.3.1 卷积编码器的设计
• 4.3.2 卷积译码器的设计
• 4.3.3 系统仿真
• 4.4 本章小结
• 第五章 PC端应用程序开发
• 5.1 驱动程序
• 5.1.1 WDM程序模型简介
• 5.1.2 WDM型USB驱动程序结构
• 5.2 应用程序开发
• 5.2.1 发送端程序
• 5.2.2 接收端程序
• 5.2.3 速率测试程序
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间的主要研究成果