ieee802.15.4+mac层协处理器的软硬件协同设计

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1、代号10701学号1017122058TN4公开分类号密级题（中、英文）目IEEE802.15.4MAC层协处理器的软硬件协同设计UnifiedHardware/SoftwareDesignofIEEE802.15.4WirelessMACCoprocessor作者姓名赵炜指导教师姓名、职务马佩军副教授学科门类工学学科、专业微电子学与固体电子学提交论文日期二○一三年一月西安电子科技大学硕士学位论文IEEE802.15.4MAC层协处理器的软硬件协同设计作者：赵炜导师：马佩军副教授学科：微电子学与固体电子学中国·西安2013年1月UnifiedHardware/Software

2、DesignofIEEE802.15.4WirelessMACCoprocessorADissertationSubmittedtoXidianUniversityinCandidacyfortheDegreeofMasterinMicroelectronicsandSolid-StateElectronicsByZhaoWeiXi’an,P.R.ChinaJanuary2013西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的

3、内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保

4、证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要最近几年，短距离无线网络的研究有了重大发展，例如蓝牙、WLAN等。ZigBee是一种具有低速率、低功耗、低成本、低复杂度组网灵活和高安全性等特点的短距离无线通信技术，在传感器网络、工业控制、医疗监护、智能家居等短距离、低速率无线应用领域有着广泛的应用前景。IEEE802.15.4标准定义了ZigBee协议的物理层（PHY）和媒体接入控制层（MAC）规范，媒体接入控制层（MAC）的大部分功能通常

5、作为协处理器被被固化在ZigBeeSoC芯片中。本文首先介绍了ZigBee的技术特点，在IEEE802.15.4-2003标准的基础上，深入研究了媒体接入控制层（MAC）的服务框架和工作原理，提出了MAC层实体的计算模型和功能模块划分，设计实现了MAC各主要功能块的C函数原型；其次，介绍了一种基于带数据的有限状态机（FSMD）的软硬件协同设计方法，运用该方法将MAC层C函数原型转换成硬件协处理器的RTL设计；最后搭建MAC层协处理器的功能仿真平台，验证了MAC层帧的生成与解析、数据收发、确认帧收发和网络管理等功能。关键词：IEEE802.15.4媒体接入控制层带数据的有限状态

6、机软硬件协同设计AbstractAbstractInrecentyears,therearemajorandsignificantdevelopmentsinShort-rangewirelessnetworkssuchasBluetooth,WLAN,etc.ZigBeeisanothershort-rangewirelessstandardwhichischaracterizedbyitslowdataratewirelessconnectivity,ultralowpowerconsumptionandcost,ultralowcomplexity,highsecuri

7、tyandflexiblenetworkamonginexpensivedevices.Ithasaprimisingfutureintherespectsofsensingnetwork,industrycontrol,medicalcare,smarthomesystemsandsoon.IEEE802.15.4standarddefinesthephysical（PHY）andmediaaccesscontrol（MAC）layerstandardofZigBeeProtocol,andmosto