毕业设计（论文）-基于PIC单片机的WIFI控制系统设计.doc

1 引言 随着移动技术的不断发展，整个世界在走向移动化。现阶段，通信技术正面临一场深刻的变革，传统的有线网络已不能满足日益增长的通信需要。无线通信技术越来越受到关注，人们需要一种不受约束的通信技术，能够随时随地的获取信息。 随着互联网越来越深入的走进人们的生活，用户对能够随时随地上网的需求越来越迫切，WIFI 无线通信技术也得到了迅速发展。 WiFi(Wireless Fidelity)是无线局域网(WLAN)技术——IEEE 802.11系列标准的商用名称。IEEE 802.11系列标准主要包括IEEE 802.11a/b/g/n 5种。WIFI是由AP ( Access Point)和无线网卡组成的无线网络。AP一般称为网络桥接器或接入点, 它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁, 因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源。 WIFI主要技术优点是无线接入、高速传输以及传输距离远 其中， 802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提高到300Mbps甚至高达600Mbps 图2.1 WIFI控制系统整体框图 2.2 控制核心的选择： 由于802.11通信的速度较高，而且较高的通信速率又是802.11无线网络主要特点，故需选择一款数据处理能力强的MCU，同时802.11无线通信协议是一种比较复杂的通信协议，如果还需实现TCP/IP的通信则系统的开销会更大，所以选择的MCU应该具有比较大的片上RAM和程序存储空间。基于以上的考虑，课题最终选择了PIC32MX440这款单片机作为核心控制MCU。 PIC32MX 单片机（MCU）是一款基于 MIPS? Technologies 的 M4K? 内核的复杂片上系统，M4K?是必威体育精装版型的 32 位低功耗RISC 处理器内核，采用了增强型 MIPS32? Release 2 指令集构。本节概述PIC32MX系列单片机的CPU 特性和系统架构。 主要特性： 最高可达到1.5 DMIPS/MHz 的性能 可编程预取高速缓存存储器，以增强闪存中的执行效率 16 位指令模式（MIPS16e），用于紧凑型代码 带有63个优先级的向量中断控制器 可编程的用户和内核工作模式 可对外设寄存器执行原子级位操作（单周期） 乘法/除法单元，最高指令发出速率为每个时钟一条32×16乘法指令 高速Microchip ICD端口，具有基于硬件的非侵入式数据监视和应用程序数据流功能 EJTAG调试端口，支持广泛的第三方调试、编程和测试工具 指令控制的功耗管理模式 5 级流水线指令执行 内部代码保护，以帮助保护知识产权 PIC32MX440系列单片机具有USB-HOST外设，可以方便的和具有USB接口的WIFI无线网卡连接。片上USB-HOST外设具有如下特性：1.作为主机和设备的USB 全速支持；2. 低速主机支持；3. USB On-The-Go（OTG）支持；4. 集成信号传输电阻；5. 用于VBUS 监视的集成模拟比较器；6. 集成USB 收发器；7. 硬件执行的事务握手；8. 可在系统RAM 中任意位置进行端点缓冲；9. 集成用于访问系统RAM 和闪存的总线主控；10. USB 模块工作时不需要使用PIC32 DMA模块。 2.3 无线WIFI模块的选择： 无线模块的选择主要基于成本，本课题主要的研究方向即实现一种低成本的WIFI控制方案，所以成本成为了选择WIFI模块的主要依据。同时，WIFI模块还应该易于MCU控制，软件复杂程度也是重要的考虑方面。WIFI网卡一般的接口为PCI接口或USB接口，比如雷凌公司的RT73、RT2070和RT3070等，这些都是和PC机上的接口相对应的。也有一些适合单片机接口的WIFI模块比如具有SDIO接口的Marvell8686和SPI接口的MRF24WB0MB芯片，不过接口虽然贴近单片机但是价格一般偏贵，不符合本次设计的要求，此次设计采用了雷凌公司的RT73无线模块。该模块具有以下特点： 采用RT2571作为核心基带处理芯片，RT2571是一款高度集成的MAC/baseband 处理器，它支持IEEE802.11A/B/G标准。 采用USB接口作为和主MCU通信的接口，RT2571芯片集成了一个USB设备控制器，它拥有一个控制0端点，和一进一出两个批量传输端点，USB接口支持USB1.1和USB2.0控制协议。 支持64/124位的WEP加密和WPA和AES加密认证方式。 支持6，9，12，18，24，36，48，54Mbps的通信速率。 2.4 WIFI控制系统基本原理和特点 2.4.1 硬件部分： WIFI控制系统核心由MCU控制模块和WIFI通信模块构