莊立廣

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司 528311）

嵌入式多媒體終端的WiFi功能與設(shè)計研究

莊立廣

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司 528311）

WiFi是一種應(yīng)用十分廣泛的無線接入標(biāo)準(zhǔn)，其有著靈活型好、可移動性強的特點。隨著嵌入式多媒體終端的發(fā)展，如何實現(xiàn)嵌入式多媒體終端與WiFi無線通信的有機結(jié)合備受關(guān)注?；谝陨?，本文簡要研究了嵌入式多媒體終端的WiFi功能及相關(guān)設(shè)計。

嵌入式；多媒體終端；WiFi；設(shè)計

1 嵌入式多媒體終端WiFi功能的硬件設(shè)計

MP201是一款解碼芯片，在早期索尼發(fā)布的隨身聽上有著一定的應(yīng)用。MP201的集成度較高，能耗低，功能強大，不僅具備CPU功能，同時能夠?qū)崿F(xiàn)對語音數(shù)據(jù)和映像數(shù)據(jù)的處理，芯片的體積較小，使用十分方便，保證了設(shè)備的便攜型。MP201是一個嵌入式的微型處理器，其外設(shè)接口終端，單個芯片有著眾多功能模塊，在芯片中有著DSP處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)對圖片、音頻等多媒體數(shù)據(jù)的處理，最多可以支持四個單元同時處理[1]。具有WiFi功能的嵌入式多媒體終端硬件部分主要包括處理器、WiFi、存儲單元以及用戶接口單元等，下面以MP201芯片為基礎(chǔ)，探討了嵌入式多媒體終端WiFi功能的硬件設(shè)計：

1.1 嵌入式多媒體終端整體設(shè)計

嵌入式多媒體終端采用MP201為主控芯片，系統(tǒng)軟件部分存放于內(nèi)存為32M的NorFlash中，用戶數(shù)據(jù)則存放在容量為2G的NANDFlash芯片中，可以說給用戶提供的存儲空間是比較大的。在WiFi功能設(shè)計方面，WiFi模塊與嵌入式多媒體終端的通訊主要由MP201芯片的SPI接口實現(xiàn)。采用16bit的RGB接口來實現(xiàn)LCD顯示屏的通信，這就能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航程序以及相關(guān)視頻文件的播放。采用UART串口實現(xiàn)MP201與GPS模塊的直接通信，實現(xiàn)對GPS經(jīng)緯度信息的實時接收。對于音頻系統(tǒng)來說，需要實現(xiàn)音頻信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換此功能由Audio DAC來實現(xiàn)，音效則由耳機PA和喇叭PA來提供。嵌入式多媒體終端還具備USB功能，通過USB控制器新品實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，且保證通信的高速性，能夠?qū)崿F(xiàn)對各種USB的兼容，例如USB1.1以及USB2.0。在嵌入式多媒體終端中，SD卡是一種存儲介質(zhì)，相關(guān)的多媒體文件以及地圖數(shù)據(jù)都通過SD卡來實現(xiàn)存儲，同時設(shè)置JTAG接口，實現(xiàn)下載功能和調(diào)試程序。

1.2 WiFi硬件電路的設(shè)計

在建立WiFi硬件電路的過程中，需要以IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議為基礎(chǔ)，以此來采用完整的解決方法。在開發(fā)的過程中，從標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧的最底層協(xié)議著手進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，WiFi硬件電路的設(shè)計開發(fā)涉及到射頻、基帶等硬件協(xié)議層面，因此整個開發(fā)的過程十分漫長，如何縮短WiFi硬件電路的開發(fā)周期至關(guān)重要[2]。當(dāng)前，許多芯片供應(yīng)商都推出了自身的WiFi芯片解決方案，這些方案的推出對于WiFi產(chǎn)品的研發(fā)和設(shè)計有著積極的促進(jìn)作用，能夠有效的縮短周期。

1.2.1 電源電路設(shè)計

設(shè)計兩路供電電源，其中一個給系統(tǒng)接口電路供電，電壓可以選擇為數(shù)字接口電壓，大小為1.8V或3.3V，本文所研究的MP201芯片接口電壓為1.8V，因此可以選擇電壓大小為1.8V，另一個電源給系統(tǒng)內(nèi)部工作供電。選擇LDO芯片來解決驅(qū)動電流的問題，滿足WiFi正常工作的耗電電流需求。電源電路的設(shè)計能夠有效保證WiFi的正常工作，通過LDO芯片內(nèi)部開關(guān)對電源電路進(jìn)行控制，最大電流能夠達(dá)到300mA，穩(wěn)定供電電壓在3～3.3V之間。

1.2.2 接口電路設(shè)計

以WiFi模塊接口定義為基礎(chǔ)，選擇SPI接口與MP201芯片之間實現(xiàn)通信，MP201芯片提供了多路SPI接口，這就保證了通信建立的有效。接口電壓需求為1.8V，以此為基礎(chǔ)選擇控制信號，對RESET信號腳、PD腳以及INT腳進(jìn)行設(shè)置，因為WiFi模塊有著較大數(shù)據(jù)量，數(shù)據(jù)讀寫過程中CS電平一直較低，為了避免數(shù)據(jù)丟失，保證數(shù)據(jù)的完整性，選擇GPIO作為CS信號控制，這樣就能夠一直保證WiFi模塊在數(shù)據(jù)讀寫過程中的低電平狀態(tài)。

1.2.3 天線匹配設(shè)計

射頻電路中網(wǎng)絡(luò)兩端的阻抗在不匹配過程中會產(chǎn)生反射現(xiàn)象，這就減少了傳輸，消耗量器件能量，產(chǎn)熱量會損壞器件，同時降低了電路功效。因此在設(shè)計視頻電路的嗜好要保證電路阻抗的匹配性，對于阻抗不當(dāng)?shù)膬啥瞬迦肫ヅ渚W(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)阻抗的匹配，保證電路功效，避免器件損壞。

2 WiFi軟件結(jié)構(gòu)

嵌入式多媒體終端的WiFi驅(qū)動程序設(shè)計中，使用的芯片不同則驅(qū)動程序也不盡相同，要保證驅(qū)動程序與硬件平臺的匹配性。本文嵌入式多媒體終端WiFi通信主要由SPI接口完成，因此需要以SPI接口為基礎(chǔ)進(jìn)行驅(qū)動程序的開發(fā)和設(shè)計，這是整個嵌入式設(shè)計的重要組成部分。而軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計則是驅(qū)動程序設(shè)計的關(guān)鍵，下面對WiFi軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行研究。

嵌入式多媒體終端WiFi軟件結(jié)構(gòu)主要分為驅(qū)動程序和固件兩個部分，其中固件是無線網(wǎng)卡的控制系統(tǒng)，其能夠以MAC芯片為基礎(chǔ)對網(wǎng)卡進(jìn)行管理和控制，同時固件能夠在向上和向下提供兩個接口，向上的接口主要是程序開發(fā)接口，向下的接口主要是物理層接口，程序接口能夠?qū)Τ绦蜷_發(fā)的移動主機相關(guān)程序提供支持。IEEE802.11協(xié)議在終端軟件中能夠提供認(rèn)證、登錄、解除認(rèn)證、重新登錄等多種服務(wù)，這些服務(wù)全部由固件來完成。固件還能夠為WiFi主機驅(qū)動程序提供軟件編程的接口，在對無線網(wǎng)卡進(jìn)行管理的過程中與固件的數(shù)據(jù)收發(fā)功能和信息幀處理功能相互配合，此外，向上的無線網(wǎng)卡信息設(shè)置接口以及信息查詢接口也都是由固件來提供。

本文所提到的嵌入式終端設(shè)計中，與固件的通訊主要依靠MP201的SPI接口實現(xiàn)，通過SPI接口能夠?qū)崿F(xiàn)嵌入式終端WiFi模塊固件以及寄存器的初始化設(shè)置，保證固件處于數(shù)據(jù)收發(fā)的準(zhǔn)備狀態(tài)，對于主機驅(qū)動程序來說，其主要工作包括以下幾個方面：①對無線網(wǎng)卡固件初始化，開啟電源，下載固件；②對緩沖器Buffer進(jìn)行分配，讀取配置，并提供給上層應(yīng)用；③對WiFi模塊進(jìn)行刮泥；④對事件進(jìn)行接收和發(fā)送，例如讀取網(wǎng)絡(luò)信息，發(fā)送操作指令及相關(guān)異常情況等。

3 結(jié)論

綜上所述，嵌入式終端與WiFi技術(shù)的結(jié)合一直備受關(guān)注，本文以MP201芯片為基礎(chǔ)，研究了嵌入式多媒體終端WiFi功能的實現(xiàn)與設(shè)計，主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。

[1]李順，楊煦.嵌入式智能車載多媒體終端控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].沈陽航空航天大學(xué)學(xué)報，2013，03：49～54.

[2]趙峙岳，朱寧西，賀翔.基于WiFi無線網(wǎng)絡(luò)的嵌入式打印終端的設(shè)計[J].電子產(chǎn)品世界，2010，11：37～39.

TN925+.93

A

1004-7344（2016）15-0284-01

2016-5-10