[發明專利]一種適用于WLAN的以太網MAC子層控制器

有效

• 申請號: 200910237776.4
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN102065569A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 尉志偉;吳斌;馬洪亮;周玉梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H04W80/00
• 分類號: H04W80/00;H04W84/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及計算機網絡領域中的MAC子層以及微電子領域中的ASIC設計領域。尤其涉及一種適用于WLAN無線傳輸系統網絡接入的基于IEEE802.3標準規范的以太網MAC子層控制器。

背景技術

隨著互聯網和電子技術的發展，越來越多的電子設備開始接入網絡，研究方便快捷的網絡接入方案有很強的現實意義。IEEE802.3快速以太網標準規定了10M/100M以太網物理層和MAC子層規范。該協議規范最高支持100Mbps可靠的全雙工數據傳輸，能夠滿足絕大多數數據流傳輸的吞吐率的需求。

媒體介質訪問控制(MAC)子層處于IEEE?802網絡參考模型中的第二層，與最底層的物理層通過媒體介質無關接口連接，是網絡參考模型中重要的一層。MAC子層的主要功能是實現媒體訪問接入控制以及在物理層的基礎上實現無差錯的通信，具體負責：發送過程中將上層交下來的數據封裝成幀進行發送，接收過程中將幀拆卸；實現和維護MAC協議；比特差錯監測；尋址[2]。設計一種簡便，穩定的MAC子層控制器對于充分發揮網絡的性能至關重要。

文獻[3]設計的MAC控制器幀緩存結構采用片內RAM作為幀數據緩存，將RAM緩存區分為若干連續的256字節大小的分片，對于長度小于256字節的幀用一個分片存儲，如果幀長大于256字節，則用幾個分片來存儲。這種緩存方案設計較為簡單，但是存在接收短幀時幀緩存利用率不高的問題，例如一個64字節的最小幀也要占用一個分片(256字節)的緩存空間。如果采用FIFO作為緩存則不會出現由于存儲分片而造成存儲的浪費，但是傳統的FIFO讀寫指針都為順序的增加，難以滿足發送數據幀沖突重傳以及接收幀時直接丟棄壞幀的功能。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明主要目的在于提供一種適用于WLAN的以太網MAC子層控制器，使得數據幀重傳和丟棄等的功能實現更為簡便，并且解決傳統緩存結構在接收數據幀時的緩存浪費的弊端。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種適用于WLAN的以太網MAC子層控制器，該控制器包括發送模塊、接收模塊、狀態模塊、控制模塊、MII管理模塊、發送緩存、接收緩存和寄存器模塊；其中，發送緩存和接收緩存采用讀地址可載入的異步FIFO，實現數據幀的存儲，重傳和丟棄；主機與MAC子層控制器之間的數據幀信息的交互通過數據幀緩存描述符來進行，數據幀緩存描述符分為發送緩存描述符和接收緩存描述符，發送緩存描述符用來控制數據幀的發送過程并記錄和返回發送狀態；接收緩存描述符用來控制讀取接收到的數據幀并向主機返回幀接收狀態。

上述方案中，所述發送模塊包括發送數據通路子模塊、發送CRC子模塊、隨機數子模塊和發送狀態機子模塊，其中：

發送數據通路子模塊，為發送模塊的數據通路，用于為一幀數據添加前導碼，填充字段以及CRC校驗字段，并以半位元的格式輸出一幀數據；

發送CRC子模塊，用于計算一幀數據的CRC校驗碼序列，它在一幀數據結束后產生32位的有效的幀校驗序列，并通過發送數據通路子模塊發送至MII接口；

隨機數子模塊，用來產生符合二進制指數隨機退避時間長度的隨機數；

發送狀態機子模塊，是發送模塊的狀態機，按照802.3協議的要求完成發送一幀數據時的狀態轉換；模塊內部還包含若干個計數器，包括記錄發送數據的字節數、重發次數的計數、IPG時間的計數和延遲時間計數，它與狀態機子模塊一起實現復雜的發送控制，包括對數據通路的控制、控制發送CRC子模塊的初始化及使能，以及根據在發送過程中產生的各種狀況產生狀態信號至狀態模塊、發送緩存和接收緩存。

上述方案中，所述接收模塊用于完成數據幀的接收和錯誤校驗，接收模塊從MII接口接收數據，識別前導碼、目的地址，決定是否將此幀數據交給接收緩存，并對幀數據進行CRC校驗；同時，接收模塊會響應在接收過程中發生的各種情況并在接收結束后產生此幀數據的接收狀態信號rx_status；接收模塊包含接收計數器子模塊、地址檢測子模塊、接收CRC子模塊、接收數據通路和接收狀態機子模塊。

上述方案中，所述接收計數器子模塊中包含若干計數器，用來對接收到的字節數、接收到的半字節數及幀間間隔進行計數；接收CRC子模塊用來實現對一幀數據的CRC校驗；接收狀態機子模塊用來控制幀接收過程中的狀態轉移。

上述方案中，所述發送緩存和接收緩存所采用的讀地址可載入的異步FIFO，使用握手方式實現讀寫指針安全的異步時鐘域之間的傳輸，通過握手方式傳遞讀寫指針，使得讀寫指針可以跳躍變化。