ZigBee基带设计及SoC系统集成

论文摘要

ZigBee技术是基于IEEE 802.15.4标准协议的一种短距离无线通信技术,具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度、高可靠性、组网灵活等特点,广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等短距离、低速率数据传输领域。SoC设计技术是将产品的主要功能单元完全集成于单个芯片的集成电路设计技术,其关键技术包含总线架构技术、IP核可复用技术、软硬协同设计技术、低功耗设计技术等,普遍应用于通信、多媒体芯片设计领域,能够大大缩短产品的研发周期。本文首先介绍了ZigBee技术的特点,在IEEE 802.15.4(2003)标准协议基础上,深入分析了物理(PHY)层和媒体接入控制(MAC)层规范,提出了ZigBee基带设计的模块划分,并用Verilog HDL语言具体实现,在设计中增加语音芯片接口模块,实现基于ZigBee技术的语音传输功能;其次,搭建了ZigBee基带的功能仿真平台,验证了主从两个设备之间数据和语音的传输与处理过程;最后,根据SoC设计技术,集成了包含有ARM7TDMI处理器核和本文设计ZigBee基带的SoC系统,编写测试软件,利用软硬协同仿真技术,在服务器上完成了SoC系统功能验证,结果表明软件指令能被ARM7TDMI处理器正确执行,ZigBee基带能够正确完成数据和语音的传输与处理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 ZigBee 技术简介
• 1.2.1 ZigBee 技术的发展
• 1.2.2 ZigBee 技术特点
• 1.2.3 ZigBee 技术的应用与发展前景
• 1.3 研究工作及论文安排
• 第二章 IEEE802.15.4 协议概述
• 2.1 ZigBee 物理层协议规范
• 2.1.1 ZigBee 工作频率及信道划分
• 2.1.2 物理层结构描述
• 2.1.3 物理层功能描述
• 2.2 ZigBee MAC 层协议规范
• 2.2.1 MAC 层结构描述
• 2.2.2 MAC 层功能描述
• 2.2.3 帧安全
• 2.3 小结
• 第三章 ZigBee 基带设计实现与功能仿真
• 3.1 MAC 层模块具体实现
• 3.1.1 APB 总线接口模块
• 3.1.2 FIFO 模块
• 3.1.3 Security 安全模块
• 3.1.4 CSMA-CA 模块
• 3.1.5 数据流模块
• 3.1.6 中断控制接口模块
• 3.1.7 语音芯片接口模块
• 3.2 PHY 层模块实现
• 3.3 功能仿真
• 3.3.1 功能仿真平台搭建
• 3.3.2 功能仿真用例及对应波形
• 3.4 小结
• 第四章 SoC 系统集成与验证
• 4.1 基于 ARM7TDMI 核的 SoC 系统集成
• 4.1.1 IP 核选择与系统搭建
• 4.1.2 地址空间分配
• 4.2 集成系统验证
• 4.2.1 ARM7TDMI 核仿真模型
• 4.2.2 软件编译流程
• 4.2.3 系统仿真与验证结果
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 5.1 本文的主要工作
• 5.2 进一步研究的方向
• 致谢
• 参考文献