基于IEEE802.15.4的PC外设无线接入技术研究

论文摘要

随着无线技术的飞速发展,各种无线接入技术和无线产品,已经广泛的应用到人们的日常生活之中。对于广大低端用户来讲,更廉价、更节能的无线个域网(WPAN)技术和相关产品无疑具有相当大的吸引力。针对这种低速率无线个域网制订的IEEE802.15.4标准,使得无线接入的难度大大降低。这无疑为数量甚为巨大的普通消费电子产品应用无线技术铺平了道路。作为使用范围非常广泛的鼠标、键盘、游戏手柄和耳机这类PC外设,需要的是简单、低廉、低功耗的无线接入技术来实现有线设备的无线化。本文针对个人PC机上大量使用的各种有线外设,提出了一种切实可行的无线接入方案,而这一方案的立足点就是IEEE802.15.4标准。在本文的具体设计方案中,802.15.4成为通信协议的首选。根据课题设计的要求,我们对无线通信协议进行了简化设计,并且还制定了功能健全的各种类型的超帧。在设计方案中,各无线外设通过时分复用的方式和无线适配器进行通讯,无线适配器则通过USB接口和PC机进行数据交互。无线适配器和无线外设硬件平台的搭建选用了高性价比的射频芯片MC13192和功能强大的飞思卡尔8位MCU。在无线适配器的软件设计实现中,本文主要讨论底层驱动软件,物理层(PHY layer)功能软件和USB固件驱动的具体实现。在无线音频从设备的设计实现中,本文分别讨论了应用层(APP layer)功能软件和介质访问控制层(MAC layer)软件的具体实现。在测试与联调部分,首先讨论了USB固件功能的测试,然后对系统整体的测试情况进行了分析。测试的结果表明了通信协议的设计比较合理,样机的工作基本正常。无线PC外设,可以极大的方便电脑用户,给他们提供灵活又广泛的使用空间,同时还可以节省大量线缆等电脑耗材。在其成功产品化的时候,必将占据大量的市场空间,取得很好的经济效益。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 绪论
• 1.1 IEEE802.15.4 的发展及应用
• 1.2 无线PC 外设产品的发展状况
• 1.3 课题背景、内容以及意义
• 1.4 论文的工作及章节安排
• 第二章 IEEE802.15.4 的体系介绍和特性分析
• 2.1 短距离无线通信技术标准概览
• 2.2 IEEE802.15.4 标准的详细介绍
• 2.3 小结
• 第三章 无线PC 外设的通信协议架构设计
• 3.1 系统的整体构想图
• 3.2 系统的网络拓扑结构
• 3.3 分层的协议体系
• 3.4 协议中的帧格式
• 3.5 小结
• 第四章 主机端适配器的设计实现
• 4.1 软硬件设计平台简介
• 4.2 硬件结构
• 4.3 软件设计实现
• 4.4 小结
• 第五章 无线音频设备的设计实现
• 5.1 无线音频设备的硬件方案
• 5.2 应用层（APP）软件的设计
• 5.3 MAC 层的主要工作流程
• 5.4 MAC 层与APP 层的接口
• 5.5 小结
• 第六章 联调与测试
• 6.1 测试的环境
• 6.2 USB 固件功能测试
• 6.3 系统的联调与测试
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工程实践的经验总结
• 7.2 课题研究的结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历及在学期间的成果