CN103220827A

CN103220827A - WiFi适配器芯片

Info

Publication number: CN103220827A
Application number: CN 201310150549
Authority: CN
Inventors: 朱小茅; 吴俊辉
Original assignee: CHAORUI MICROELECTRONICS Co Ltd SUZHOU
Current assignee: CHAORUI MICROELECTRONICS Co Ltd SUZHOU
Priority date: 2013-04-27
Filing date: 2013-04-27
Publication date: 2013-07-24

Abstract

本发明公开了一种WiFi适配器芯片的结构和原理，所述的WiFi适配器芯片包括微处理器、与微处理器相连接的DMA控制器、寄存器、以太网收发器单元、以太网介质存取控制器、USB接口单元、USB协议控制器，以及通过以太网收发器单元或USB接口单元与前述各单元建立数据连接的数据存储单元，所述的WiFi适配器芯片包括其他控制数据传输的功能部件，使用该芯片的WiFi网络设备，增加了数据传输的范围和扩展性，并且简化了外部的硬件电路设计，同时降低了整个设备的体积。

Description

WiFi适配器芯片

技术领域

本发明涉及一种WiFi适配器芯片，特别是涉及一种桥接以太网和WiFi模组的WiFi适配器芯片。

背景技术

网络是现代办公、居家和差旅中均不可缺少的一个组成部分，但有线网络在布线和改动方面存在弱点，使一些需要经常变动网络的办公室感到不便，有线网络也使得便携设备联网受到限制。在这样的情况下我们可以以无线网络替代有线网络。

通常，把有线网络转换为无线网络，或者说，实现有线网络和无线网络之间桥接的方法是通过无线上网接入设备。现有的WiFi无线上网接入设备的主要部件包括如WiFi模组(射频、功放和基带处理器)、控制器芯片、Flash芯片和SDRAM芯片等4个部分，其中Flash芯片用于控制器程序的存储；SDRAM芯片用于控制器程序运行以及数据存储；控制器芯片用于实现对WiFi模组进行配置和数据传输控制，并对有线网络进行数据传输控制，从而实现有线网络和WiFi模组的桥接。

然而，现有的WiFi无线上网接入设备的控制器芯片与Flash和SDRAM芯片(以下如非特别指明，统称为存储芯片)是独立的几个芯片，有其诸多不足之处。

其一，存储芯片与控制器芯片分别安装在印制电路板(PCB)上，存储芯片与控制器芯片之间的数据及电连接是通过印制电路板上的线路实现，数据传输的稳定性及可靠比较难以得到保证。

其二，存储芯片和控制器芯片独立封装制得的WiFi无线上网接入设备，其内部元件数量的增加，使得整个WiFi无线上网接入设备的体积较难降低，难以达到便携的要求，同时增加了系统电路设计的复杂性及SMT工艺的难度。

其三，分离设计对于设备厂商的程序代码是不安全的，通过对Flash芯片中二进制代码的分析，较易获得其算法及数据结构，存在不安全的隐患。

其四，多芯片带来的成本的增加，以及额外的封装测试费用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有程序和数据存储安全并且具有连接有线网络和WiFi模组功能的WiFi适配器芯片

为此，本发明解决技术问题的技术方案是：提供一种WiFi适配器芯片，包括微处理器，作为整个芯片的控制器，主要控制网络数据的收发和参数的设置；DMA控制器，接收微处理器的控制，对网络数据执行快速存取；以太网收发器单元，用于有线网络的数据传输；USB接口单元，用于WiFi模组的数据传输。所述WiFi适配器芯片还包括以太网介质存取控制器，所述以太网介质存取控制器用于有线网络的数据处理。

所述WiFi适配器芯片还包括USB协议控制器，所述USB协议控制器用于WiFi模组的控制和数据处理。与现有技术相比，本发明提供的WiFi适配器芯片同时具有芯片内部程序和数据存储器，可以很大程度提高芯片的集成度，增加程序和数据的安全性，且通过内部DMA控制器，实现数据的DMA传输，更进一步的提高了网络数据传输的速度。

附图说明

在本发明专利申请的权利要求书中，具体地指出了本发明的主题，并清楚地对其提出了专利保护。然而参照说明和附图，可以更好的理解本发明的有关结构和实现方法以及其目的、特征和优势。

图1是本发明实现的WiFi适配器芯片的原理方框图；

图2是利用图1所示的WiFi适配器芯片制成的WiFi无线上网接入设备原理方框图；

虽然此处说明描述了本发明的某些特征及一种实现方法，但是对于本专业的技术人员来说，将会出现许多修改、替换、变化和等效代换。因此，本发明的保护范围以所附的权利要求的范围为准。

具体实施方式

以下以具体实施的方式说明本发明实现的WiFi适配器芯片，结合附图及说明可以得到更好的理解。

请参阅图1，是本发明WiFi适配器芯片2的原理方框图，为了更好地实现对本发明WiFi适配器芯片2的理解，现从原理上对WiFi适配器芯片2划分模块，包括内部存储单元20、微处理器(CPU)21、通过总线与微处理器相连接的DMA控制器22、以太网收发器单元23、USB接口单元24、以太网介质存取控制器25、USB协议控制器26、寄存器组28和数据帧格式转换器29。所述微处理器21作为本发明WiFi适配器芯片的核心，接收和执行外部指令，控制和协调其他各单元操作。

在本发明的WiFi适配器芯片2中，所述的微处理器21连接有一内部存储单元20，其中内部存储单元20包括ROM201和RAM202这两个部分，其中ROM201主要存储提供微处理器21运行的、控制整个芯片操作的系统程序和/或应用程序，而RAM202则作为应用程序运行的数据和/或代码的缓存，所述的ROM可以选用但不限于掩模ROM、EPROM、EEPROM、OTP、MTP、FLASH的介质，所述的RAM可以选用但不限于FIFO、触发器组成RAM、异步RAM、SRAM、DRAM、SDRAM、EEPROM、FLASH、MRAM、FRAM等介质。

所述微处理器21通过总线200与其他各单元建立数据连接，对WiFi适配器芯片2中其他各单元的参数进行配置，包括对DMA控制器22、以太网介质存取控制器25、USB协议控制器26、寄存器组28、以及通过USB接口单元实现对WiFi模组4的参数配置和控制，以及根据指令的要求实现数据操作。

所述DMA控制器22连接并受微处理器21控制，通过接受微处理器21指令实现对以太网介质存取控制器25和USB协议控制器26的网络数据进行快速存取，DMA控制器22进行数据存取主要通过调用相关的寄存器的参数建立DMA数据传输通道，完成不同DMA传输类型的数据快速传输功能。在DMA控制器22辅助存取下，微处理器21对以太网和USB接口的数据收发速度有很大的提高。

所述DMA控制器22调用的相关参数的寄存器包括DMA控制寄存器、RAM地址寄存器、数据长度计数寄存器等参数值来完成不同类型的DMA数据传输。所述相关寄存器均设置于寄存器组28中，除前述相关寄存器之外，寄存器组28进一步包括处理器控制寄存器、处理器状态寄存器、处理器地址寄存器、以太网介质存取控制寄存器、以太网介质存取状态寄存器、USB接口控制寄存器、USB接口状态寄存器等；所述的寄存器组28可能以独立模块电路的形式存在于网络数据处理芯片2中，也可能分布式存在于网络数据处理芯片的各功能模块电路中。

所述的DMA数据传输类型包括但不限于：在以太网收发器单元23与USB接口单元24之间实现数据传输、在以太网收发器单元23与ROM201之间实现数据传输、在以太网收发器单元23与RAM202之间实现数据传输、在以太网介质存取控制器25与ROM201之间实现数据传输、在以太网介质存取控制器25与RAM202之间实现数据传输、在USB接口单元24与ROM201之间实现数据传输、在USB接口单元24与RAM202之间实现数据传输、在USB协议控制器26与ROM201之间实现数据传输、在USB协议控制器26与RAM202之间实现数据传输。

所述的以太网收发器单元23包括以数字电路和/或模拟电路方式实现的基带信号处理电路，具体而言，包括滤波电路、AGC放大电路、编解码电路以及其他信号处理电路。

所述的以太网介质存取控制器25用于以太网数据帧的收发控制以及对以太网收发器单元23的控制和操作，所述以太网类型可以是基于光纤的以太网、基于双绞线的以太网、基于同轴电缆的以太网等；所述以太网介质存取控制器25可以是单独存在，也可与微处理器21合二为一，或可直接通过微处理器21实现。

所述USB协议控制器26可以是单独存在，也可与微处理器21合二为一，或可直接通过微处理器21实现。

所述的数据帧格式转换器29完成以太网数据帧格式和WiFi模组数据帧格式之间的转换。数据帧格式转换可以在DMA传输过程中完成，也可以在数据帧暂存至RAM202之后，通过微处理器和/或硬件电路对RAM202的读写操作来完成。所述数据帧格式转换器29可以是单独存在，也可与微处理器21合二为一，或可直接通过微处理器21实现。

在本发明的WiFi适配器芯片2中包括微处理器21及DMA控制器22，因而本发明的WiFi适配器芯片2的数据传输有两种工作模式，微处理器模式和DMA传输模式，其默认模式是微处理器模式，在此模式下，所需的数据和地址总线均由微处理器21直接控制，实现对其他各模块单元的控制和数据操作。在DMA传输模式，所需的数据和地址总线均受DMA控制器22控制，实现DMA控制器22与其他各模块单元之间的数据直接传输。

所述的两种工作模式的切换是通过微处理器21设置DMA控制寄存器的相应参数来实现，该相应的参数主要包括DMA_EN、DMA_TYPE、DMA_STATUS，其功能和设置详细描述如下：

参数DMA_EN主要用于切换操作模式，本发明WiFi适配器芯片2默认的操作模式，即微处理器模式，由微处理器21对该WiFi适配器芯片2的数据线和地址线进行控制，对数据进行操作；通过改变参数DMA_EN的值可以切换到DMA模式，即由DMA控制器22对该WiFi适配器芯片2的数据线和地址线进行控制，在数据完成DMA传输后，可以由所述DMA控制器22或微处理器21将该参数值再次设置为默认值，使得WiFi适配器芯片2处于微处理器模式下。

参数DMA_TYPE主要用于定义DMA数据传输的类型，其数据传输类型可以为多种类型，例如：在以太网收发器单元23与USB接口单元24之间实现数据传输、在以太网收发器单元23与ROM201之间实现数据传输、在以太网收发器单元23与RAM202之间实现数据传输、在以太网介质存取控制器25与ROM201之间实现数据传输、在以太网介质存取控制器25与RAM202之间实现数据传输、在USB接口单元24与ROM201之间实现数据传输、在USB接口单元24与RAM202之间实现数据传输、在USB协议控制器26与ROM201之间实现数据传输、在USB协议控制器26与RAM202之间实现数据传输等等。

参数DMA_STATUS指示当前DMA状态，用不同的值表示DMA传输空闲和DMA传输忙；参数DMA_STATUS可以用于产生微处理器21输入端口的中断信号，在微处理器21使能该中断时，该参数可以根据微处理器21的设置以边沿方式或电平方式来触发中断；参数DMA_STATUS的值可以设置成由DMA控制器22自动重置，也可以设置成由微处理器21来重置该参数到默认值。

本发明的WiFi适配器芯片2中具有芯片内部程序和数据存储器，可以很大程度提高芯片的集成度，增加程序和数据的安全性，且通过内部DMA控制器，实现数据的DMA传输，更进一步的提高了网络数据传输的速度。

此外，所述WiFi适配器芯片2通过内部集成程序和数据存储器，省去外部FLASH和SDRAM芯片，同时也减少了用于FLASH和SDRAM芯片的相应管脚，使得所述WiFi适配器芯片2具有更少的管脚数，更有利于封装形式选择以及小型化应用。

请参阅图2，是利用本发明WiFi适配器芯片2制成的WiFi无线上网接入设备1的主要组件示意框图，WiFi无线上网接入设备1包括WiFi适配器芯片2、以太网接口元件3和WiFi模组4，该以太网接口元件3用于外部以太网与WiFi适配器芯片2之间建立物理电气连接，WiFi适配器芯片2用于实现外部以太网和WiFi模组之间的网络桥接，WiFi模组用于实现WiFi无线网络的物理连接。

所述的有线网络接口元件3所采用的接口元件类型不限于光纤接口、RJ-45、RJ-11、USB线缆接口、SATA接口、串口、并口或排针等接插件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离不发明原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种WiFi适配器芯片，包括：内部存储单元(20)，用于程序代码、程序变量和数据的存储；微处理器(21)，作为整个芯片的控制器，主要控制数据的存取、传输和参数的设置；DMA控制器(22)，接受微处理器的控制，对数据执行快速传输；以太网收发器单元(23)，用于以太网数据的传输；USB接口单元(24)，用于WiFi模组数据的传输。

2.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，还包括以太网介质存取控制器(25)。

3.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，还包括USB协议控制器(26)。

4.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，还包括数据帧格式转换器(29)。

5.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，工作时不需要外挂Flash芯片和/或SDRAM芯片。

6.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，可工作于处理器模式和/或DMA模式。

7.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，所述以太网收发器单元(23)的以太网协议类型包括但不限于IEEE802.3系列。

8.根据权利要求1所述的WiFi适配器芯片，其特征在于，所述以太网收发器单元(23)的介质接口类型包括但不限于双绞线、同轴电缆、光纤或电话线。