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技术@基于系统级芯片实现UWB无线链路( 三 )


图 6 UWB-MAC 用作总线主控
在 UWB 网络和 SDRAM 之间传输数据时 ， MAC 用作 AHB 总线 ， 无须处理器核进行干预 。 这意味着处理器不会被数据传输任务占用 ， 因而可用于控制后续 UWB 超帧的 MAC 设置 。 在这种架构下 ， 任何 AHB 总线设备都可成为数据传输的目标或源 ， 无论是传送到 UWB-MAC ， 还是从 UWB-MAC 传出 。 对于 UWB 无线模块的接口 ， UWB-MAC 采用 WiMedia ECMA369 MAC-PHY 接口标准 。
2 、 集成在可定制应用处理器中的 UWB-MAC 和控制器外设
嵌入系统的其他必备部件包括用于电池管理的 A/D 转换器和脉宽调控器（PWM） 。 为将所有部件集成到 SoC 芯片中 ， 并降低这种电池供电设备的功耗 ， 选择标准的 ASIC 器件显然比较适合这类嵌入应用 。
如果预计产量太低 ， 不足以分担采用标准 ASIC 的开发成本 ， 而功耗和成本又不允许采用 FPGA ， 爱特梅尔公司的 CAP 可定制应用处理器显然就是最合适的选择（见图 7） 。 这款基于 ARM 技术的微控制器具备所有常用的外设和标准 Atmel ARM 微控制器的软件驱动程序 ， 外加实现用户定制功能的金属可编程逻辑区域 ， 可在 CAP 金属可编程区域实现 UWB-MAC 和其他定制 IP 核 ， 类似于门阵列 。 该微控制器的其他标准外设如外部总线接口（EBI） ， 可用于控制 SDRAM ， 可以避免增添内存控制器的技术风险和成本 。
技术@基于系统级芯片实现UWB无线链路
本文插图
图 7 使用带有金属可编程模块的 Atmel CAP9 可定制微控制器实现 UWB-MAC
为便于 UWB 应用开发 ， 爱特梅尔公司提供一款 CAP UWB 评测工具套件（见图 8） 。 CAP9 器件的固定部分是一个标准的微控制器 ， 该微控制器与一个用于仿真金属可编程模块的高密度 FPGA 耦合 。 用户可以快速配置这款评测工具套件 ， 仿真目前正在开发的设计 ， 在 FPGA 中实现 UWB MAC 和其他专用逻辑 。 在扩展板卡上实现 UWB 物理层 。 CAP UWB 评测工具套件与一台运行业界标准 ARM 开发工具的 PC 连接 ， 以完成系统开发和调试 。 这样的开发方式允许软硬件开发并行 ， 从而大幅缩短开发时间 。 当系统经全面调试后 ， 将 UWB MAC 和专用逻辑重新映像到 CAP 的金属可编程模块中 ， 提供了组件数目较少的完整的 UWB 收发器 。 这种低成本、中等数量 UWB 解决方案非常适合嵌入式系统开发 。
技术@基于系统级芯片实现UWB无线链路
本文插图
图 8 带 UWB 陆离层和天线的 CAP 开发板
3 、在控制器软件中实现的无线 USB 协议
采用 UWB-MAC 和微控制器的 USB 主机 / 设备控制器硬件模块 ， 就可实现无线 USB 主机或设备 。
虽然 UWB-MAC 和 USB-MAC/PHY 的第 1 层和第 2 层是由硬件实现的 ， 但无线 USB 协议却可以软件形式在第 3 层实现 。
技术@基于系统级芯片实现UWB无线链路
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同样 ， 也可在采用无线通信的工业自动化设备中实现以太网到 UWB 的网桥 。
结论
UWB 技术可以实现较短的传输延迟和高传输速率 ， 且功耗小 ， 电磁辐射低 。 而且 ， 即便移动电话和 WLAN 传送器邻近工作 ， UWB 的无线链路也非常牢靠 。 在这些方面 ， 它优于 WLAN 链路 。
【技术@基于系统级芯片实现UWB无线链路】UWB-MAC 模块绕过 USB 接口或无线 USB 驱动器 ， 因而能够实现延迟短、链路速度快的完整 UWB 网络 。


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