CN114157728A - 适用于多种无线协议的链路层数据控制方法 - Google Patents

适用于多种无线协议的链路层数据控制方法 Download PDF

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CN114157728A CN202111383369.1A CN202111383369A CN114157728A CN 114157728 A CN114157728 A CN 114157728A CN 202111383369 A CN202111383369 A CN 202111383369A CN 114157728 A CN114157728 A CN 114157728A
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Abstract

本发明揭示了一种适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，在电路中设置状态机，所述状态机集成内部数据包的帧结构收发跳转功能，根据不同的软件无线协议以及状态机数据，进行功能模块跳转，电路中设配置辅助模块，电路中设置有用于控制内部链路层硬件的数字逻辑电路，配置工作在某一无线协议数据包的控制逻辑电路，将需要发送的根据某一无线协议的数据，依据相关数据包格式，发送至RF模块电路，电路中传输的数据包格式兼容蓝牙协议，采用蓝牙协议时，进行纠错，在使用无线接口发送信息之前，在发送方进行预处理。由此，可作为无线协议链路层和帧结构数据包逻辑处理部分电路集成于无线收发器或蓝牙收发芯片的数字控制电路。

Description

适用于多种无线协议的链路层数据控制方法
技术领域
本发明涉及一种数据转换控制方法，尤其涉及一种适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，属于属于半导体/集成电路、RF数模混合电路控制领域。
背景技术
随着无线数据传输技术的发展，无线高速产品应用以及无线收发传输模块设计普及程度越来越广，设计一种兼容多种无线协议数据包处理功能特性的内部链路层逻辑控制硬件电路，并满足通过软件配置数据包处理类型和方法，硬件自动实现的相关数据包格式和配置信息的发送以及接收，并能够对接受的空中符合某种无线协议的数据包的bit流串行数据进行识别和整合，电路可集成用于2.4GHz无线收发器集成电路或实现无线蓝牙技术的IP模块等相关集成电路的内部硬件链路层电路，具有自动应答和自动重发功能、可软件选择配置进行FEC、CRC、HEC校验功能，硬件自动完成纠错校验算法/按协议格式硬件自动收发等功能；可达到节约面积、通用性强、低功耗等需求。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提出一种适用于多种无线协议的链路层数据控制方法。
为了达到上述目的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，本发明所采用的技术方案为：
适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中：在电路中设置状态机，所述状态机集成内部数据包的帧结构收发跳转功能，根据不同的软件无线协议以及状态机数据，进行功能模块跳转， 电路中设配置辅助模块，所述辅助模块包括FEC模块、DEFEC模块、加噪模块、解噪模块、加密模块、解密模块、HEC模块、CRC模块中的一种或是多种，电路中设置有用于控制内部链路层硬件的数字逻辑电路，配置工作在某一无线协议数据包的控制逻辑电路，将需要发送的根据某一无线协议的数据，依据相关数据包格式，发送至RF模块电路，电路中传输的数据包格式兼容蓝牙协议，采用蓝牙协议时，进行纠错，在使用无线接口发送信息之前，在发送方进行预处理；所述电路中传输的数据包格式包括，识别码，头，有效载荷。
进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述纠错采用三种方式，包括1/3比例前向纠错，2/3比例前向纠错，用于数据的ARQ方案纠错；通过头HEC和有效载荷中的CRC，校验分组错或是传输出错；通过HEC和CRC用于检测数据错误及地址错误。
更进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述在发送方进行处理的过程为，对于分组头，增加HEC；头位使用噪声字加扰，并采用FEC编码。
更进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述预处理为，对有效载荷进行加噪和解噪，或是对效载荷进行加密。
更进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述头的编码长度为54位；所述识别码的编码长度，若头信息紧随其后，则为72位，否则是68位；所述效载荷的编码长度范围为0到2745位。
更进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述有效载荷包含话音段和数据段，所述话音段为定长数据段，对于HV分组，话音段长度是240位；对于DV分组，话音段长度是80位； 所述数据段由三个部分组成，包含有效载荷头、有效载荷主体和CRC码；所述有效载荷主体包括用户主体信息，并用于确定有效用户吞吐量；所述有效载荷主体的长度通过有效载荷头的长度指示段指出；CRC码为有效载荷中的16位CRC多项式。
更进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，所述帧结构为RF无线协议数据包结构格式，包括，
格式1：{Preamble；SyncWord；Trailer； Payload；CRC }，数据传输方式为LSbit，
其中，Preamble： 1~8 Bytes；
SyncWord：16/32/48/64 bits；
Trailer：4~18bits之间的偶数；
Payload：0~64bytes；
CRC： 16 bits；
格式2：{ Preamble；Adderss；Payload；CRC }，数据传输方式为MSbit，
其中：Preamble： 4bits或是8bits；
Address：8~64bits；
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits；
格式3：{ preamble；adderss; Trailer；payload； crc}，数据传输方式为MSbit，
其中：Preamble：1Byte；
Address：8~64bits；
Trailer： 9bits；
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits。
再进一步地，上述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其中，采用采用蓝牙协议时，生成蓝牙数据包，所述蓝牙数据包包含Baisc Rate格式，Enhance Data Rat格式，
所述Baisc Rate的内容包括：
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
Payload：0~2745bits，
CRC： 16 bits，
数据传输方式：LSbit；
所述Enhance Data Rate的内容包括：
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
GUARD：10bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为15bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
SYNC：22bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为33bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
Payload：0~1023bytes，
CRC： 16 bits，
LATCY_TRAILER：4bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为6bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
数据传输方式：LSbit。
本发明的有益效果主要体现在：
1、可作为无线协议链路层和帧结构数据包逻辑处理部分电路集成于无线收发器或蓝牙收发芯片的数字控制电路；
2、内部兼容符合多种无线协议数据包格式，借助于状态机的在软件配置某一无线协议下工作和跳转功能，通过状态机逻辑控制电路输出，还可以实现特定状态下符合配置的无线协议模式的输出和相关数据格式、长度的控制，硬件自动完成内部符合协议格式的发送数据的并转串发送，相关校验算法计算和FIFO中断通知数据发送和接收的中断标志等功能；
3、可实现软件可配置选择某一无线协议传输模式下收发串行bit数据到RF接口、软件可配置是否需要进行FEC、HEC、CRC等等各种模式下的算法，通用性强、占用面积小、节约成本。
附图说明
图1是数据包状态机发送部分跳转示意图。
图2是数据包状态机接收部分跳转示意图。
图3是发送跳转状态下的功能和输出示意图。
图4是接收跳转状态下的功能和输出示意图。
图5是内部FIFO和数据处理模块结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种适用于多种无线协议的链路层数据控制方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
如图1至5所示的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其与众不同之处在于：在电路中设置状态机，状态机集成内部数据包的帧结构收发跳转功能，根据不同的软件无线协议以及状态机数据，进行功能模块跳转，可根据状态机数据输出功能特性。同时，电路中设配置辅助模块，辅助模块包括FEC模块、DEFEC模块、加噪模块、解噪模块、加密模块、解密模块、HEC模块、CRC模块中的一种或是多种。并且，电路中设置有用于控制内部链路层硬件的数字逻辑电路。实施期间，可通过软件配置工作在某一无线协议数据包的控制逻辑电路，将需要发送的根据某一无线协议的数据，依据相关数据包格式，发送至RF模块电路。也就是说，完成发送数据包格式到bit流传输至RF电路工作，同时还能完成接收的RF接口信号的串行bit流进行数据包协议格式的转化和有效数据传输接收。实施期间，电路中传输的数据包格式兼容蓝牙协议，采用蓝牙协议时，进行纠错。
同时，在使用无线接口发送信息之前，为增加发送信息的可靠性和安全性，可在发送方进行预处理。本发明电路中传输的数据包格式包括，识别码（ACCESS CODE），头（HEADER），有效载荷（PAYLOAD）。具体来说，本发明所涉及的通用的Enhanced Data Rate包结构如下：识别码和包头定义和Basic Rate包结构中相同。但是，Enhanced Data Rate包结构具有GUARD（guard time）和SYNC （synchronization sequence）跟随包头的后面。而且，在有效载荷后面有two trailer symbols。在基带定义的数据包和消息时，编码序列遵循LSB（低位置于左边的规则）各数据段在基带内部生成，如分组头和有效载荷长度信息等。
并且，本发明实施期间所涉及的蓝牙协议，其中的识别码结构主要包含前导（PREAMBLE）：该序列可以是1010或0101，这取取决于后续同步字的LSB是1或0。如果LSB是1，头序列就是1010；如果LSB是0，头序列就是0101。具体来说，同步字（SYNC WOED）：同步字是一个来自于24位地址的64位代码字。尾（TRAILER）：尾序列是1010或者0101，取决于同步字的MSB是0还是1，当同步字的MSB是0时，尾序列是1010；当同步字的MSB是1时，尾序列是0101。包头结构包含HEC的整个头信息由18位组成，该头信息以1/3比例前向纠错码编码，因此，头信息最后成为54位编码格式。LT_ADDR和TYPE信息段的LSB首先发送。
结合本发明一较佳的实施方式来看，纠错采用三种方式，包括1/3比例前向纠错，2/3比例前向纠错，用于数据的ARQ方案纠错；通过头HEC和有效载荷中的CRC，校验分组错或是传输出错；通过HEC和CRC用于检测数据错误及地址错误。在发送方进行处理的过程为，对于分组头，增加HEC；头位使用噪声字加扰，并采用FEC编码。在接收端，执行相反过程即可。同时，预处理为，对有效载荷进行加噪和解噪，或是对效载荷进行加密。其在实际实施期间，只有加噪和解噪为每个有效载荷必须强制执行，其他所有处理都是可选的，这取决于分组类型和可用模式。
进一步来看，头的编码长度为54位；识别码的编码长度，若头信息紧随其后，则为72位，否则是68位；有效载荷的编码长度范围为0到2745位。同时，不同的包类型可以主要包括：1、可仅有识别码组成；2、识别码和包头；3、识别码，包头和有效载荷。
结合实际实施来看，本发明采用的有效载荷包含（同步）话音段和（异步）数据段。具体来说，话音段为定长数据段，对于HV分组，话音段长度是240位。对于DV分组，话音段长度是80位，不需带有效载荷头。同时，采用的数据段由三个部分组成，包含有效载荷头、有效载荷主体和CRC码（AUX1不需要CRC码）。有效载荷主体包括用户主体信息，并用于确定有效用户吞吐量；有效载荷主体的长度通过有效载荷头的长度指示段指出；CRC码为有效载荷中的16位CRC多项式，该多项式可采用X16 + X12 + X5 + 1来表达。
再进一步来看，本发明采用了兼容性帧结构设计，其中的帧结构为RF无线协议数据包结构格式，包括至少3种格式，具体如下：
格式1：{Preamble；SyncWord；Trailer； Payload；CRC }，数据传输方式为LSbit。
其中，Preamble： 1~8 Bytes；
SyncWord：16/32/48/64 bits；
Trailer：4~18bits之间的偶数；
Payload：0~64bytes；
CRC： 16 bits（8bits）。
格式2：{ Preamble；Adderss；Payload；CRC }，数据传输方式为MSbit。
其中：Preamble： 4bits或是8bits；
Address：8~64bits； (即1~8bytes)
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits （8bits）。
格式3：{ preamble；adderss; Trailer；payload； crc}，数据传输方式为MSbit。
其中：Preamble：1Byte；
Address：8~64bits； (即1~8bytes)
Trailer： 9bits；
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits （8bits）。
采用采用蓝牙协议时，生成蓝牙数据包，蓝牙数据包包含Baisc Rate格式，Enhance Data Rat 格式，具体来说：
Baisc Rate的内容包括，
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
Payload：0~2745bits，
CRC： 16 bits (8bits)，
数据传输方式：LSbit。
Enhance Data Rate的内容包括，
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
GUARD：10bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为15bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
SYNC：22bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为33bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
Payload：0~1023bytes，
CRC： 16 bits (8bits)，
LATCY_TRAILER：4bits（当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式），或是为6bits（当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式），
数据传输方式：LSbit。
本发明可提供一种兼容多种无线协议数据包传输特性的逻辑层电路，可在其内部设计收发状态机跳转模块，状态机根据不同的软件配置的无线协议类型进行不同的跳转，无线协议可以通过寄存器进行选择。以3种 RF无线协议数据包结构格式和蓝牙Basic Rate以及Enhanced Data Rate无线协议为例来看：
可为寄存器配置无线协议模式选择，寄存器可软件配置其中的pkt_md：当pkt_md=3’b000时，系统工作在RF无线协议数据包结构格式1。当pkt_md=3’b001时，系统工作在RF无线协议数据包结构格式2。当pkt_md=3’b010时，系统工作在RF无线协议数据包结构格式3。当pkt_md=3’b011时，系统工作在蓝牙无线协议Basic Rate模式。当pkt_md=3’b100时，系统工作在蓝牙无线协议Enhanced Data Rate模式。
实际实施期间，各种数据包收发状态的控制和bit流控制，以及状态机跳转状态根据软件配置的pkt_md符合如下协议其中之一。
pkt_md=3’b000时，工作在RF无线协议数据包结构格式1。其收发状态如下：
发送：Preamble —> SyncWord—> Trailer—> Payload —> CRC。
接收：Preamble —>SyncWord—> Trailer—> Payload —> CRC。
pkt_md=3’b001时， 工作在RF无线协议数据包结构格式2，数据包模式为跳过trialer状态。其收发状态如下：
发送：Preamble —> SyncWord(Address)—> Payload —> CRC。
接收：Preamble —> SyncWord (Address)—> Payload —> CRC。
pkt_md=3’b010时， 工作在RF无线协议数据包结构格式3，数据包格式在trialer状态收发9bits数据。其收发状态如下：
发送：preamble—>SyncWord(Address)—> Trailer (PCF)—> Payload —>CRC。
接收：preamble —>SyncWord(Address)—> Trailer(PCF)—> Payload —>CRC。
pkt_md=3’b011时，工作的无线协议模式为蓝牙Basic Rate协议数据包结构格式。其收发状态如下：
发送：preamble —> SyncWord—>Trailer—> HEADER —>HEC —> Payload —>CRC。
接收：preamble —> SyncWord—> Trailer—> HEADER —>HEC —>Payload —>CRC。
pkt_md=3’b100时，工作的无线协议模式为蓝牙Enhanced Data Rate协议数据包结构格式。其收发状态如下：
发送：Preamble —> SyncWord—>Trailer—> HEADER —>HEC —> GUARD—>SYNC—> Payload —> CRC—> LATCY_TRAILER。
接收：Preamble —> SyncWord—> Trailer—> HEADER —>HEC —> GUARD—>SYNC—> Payload —> CRC—> LATCY_TRAILER。
利用本发明构成的电路，可在其内部设计数据传输方式寄存器，如设计寄存器可软件配置其中的lb-endian。具体来说，lb-endian为0时，数据按LSBit方式处理，lb-endian为1时数据按MSBit方式处理式。设计根据选择的无线协议模式选择 CRC数据的计算：pkt_md=3’b000时，系统工作在RF无线协议数据包结构格式1时，对有效载荷部分，即PAYLOAD部分进行CRC计算。
pkt_md=2’b001时，数据初始化数值可配置、在系统进入收发同步字状态时开始计算配置好的地址的CRC，后续数据按上面的方式处理。pkt_md=2’b010时，数据初始化数值可配置，在系统进入收发同步字状态时开始计算配置好的地址的CRC，进入Trailer状态计算PCF中的9bits数字的crc，后续数据按上面的方式处理。pkt_md=3’b011和pkt_md=3’b100时对有效载荷部分，即只对payload部分进行CRC计算。
内部设计crc_md寄存器，根据软件crc_md配置不同值实现不同的CRC多项式算法，另外CRC多项式算法初始值可通过软件配置；对于crc_md为0时，CRC多项式算法：X8 + X2 +X + 1，初始值为0xFF。对于crc_md为1时，CRC多项式算法：X16+ X12 + X5 + 1，初始值为0xFFFF。内部设计通过软件可配置的payload length控制字，寄存器值sft_ctl_plen=1时，有通过软件配置寄存器pl_length决定收发数据的长度。sft_ctl_plen=0 时，有硬件决定收发数据的长度。
对于工作在RF无线协议数据包结构格式1、工作在RF无线协议数据包结构格式2，如果配置硬件决定数据长度值，则是由paylaod数据第一个byte确定数据长度，而工作在RF无线协议数据包结构格式3，其由Trailer[8:3]的值确定数据长度。
如果工作在无线蓝牙协议模式下，则由payload部分的HEADER内部的LENGTH确定数据长度。内部还可以软件配置控制preamble数值。pream_sft_ctrl =0时，由硬件确定preamble；对于硬件自动控制的preamble配置值自动符合相关协议的值，pream_sft_ctrl=1时，由软件确定preamble，preamble的值为寄存器preamble_wd的值控制。另外为符合设计的数据包处理结构设计能够符合多种协议的兼容性。软件配置pre_bit= 1时，preamble长度为8bits的数据；pre_bit= 0时，preamble长度为4bits的数据。
在数据处理期间，内部设计根据无线协议配置进行数据包收发过程的收发状态机。同时，根据配置的无线协议模式在状态机不同的跳转状态下，数据进行不同的输出和长度配置等。图1为数据包处理阶段发送状态机跳转示意图，省略了其他控制RF接口开关的状态和控制RF模块工作部分的跳转状态，设计的状态机还有根据寄存器配置的ACK使能信号进行到关于自动ACK相关状态的跳转等，图中不再列出。
图1中的状态机跳转需要在配置Tx_en信号下，即需要配置发送数据包使能状态下才能进行的跳转，图1中状态机跳转关于蓝牙协议的状态机跳转为蓝牙协议数据包结构存在Trailer的情况的示意图。
同时，图1中的State_Cnt_Zero_Flag为内部设计的控制状态机跳转的信号，内部根据无线协议数据包类型在每个状态下根据需要的数据长度，加载内部的状态计数器即State_Cnt的值。并且，State_Cnt在状态机相应状态下，每一个内部运行的时钟上升沿减1，当状态计数器即State_Cnt的值为0时，State_Cnt_Zero_Flag置1。当State_Cnt_Zero_Flag置1情况下，根据状态机当前状态，状态机根据数据包类型和配置跳转到下一刻即将跳转的状态。并且，同时状态机内部在State_Cnt_Zero_Flag置1时，State_Cnt根据状态机当前的状态再下一时钟上升沿更新为即将跳转的最新状态下需要的数据长度的数值。
结合图1来看，其中pkt_md即上述的控制无线协议类型的寄存器配置的值，Tx_header_done信号为内部header数据传输完成后的信号，Hec_en为使能HEC校验算法的使能信号，Tx_hec_end为HEC校验算法处理完成后的结束信号，crc_en为寄存器可配置的使能crc校验功能的信号，Txpayload_done信号为对应的数据包需要发送的数据长度传输完成后的标志信号，Tx_crc_end信号为相应的数据包进行crc校验算法完成后的信号。Ble_Payload_Na_Flag信号为传输的数据包没有有效载荷部分的标志信号，主要是当发送的数据包为蓝牙中的ID、NULL、PULL分组时，相应的数据包payload部分为空的情况，即相应的Ble_Payload_Na_Flag信号置1。
结合图2来看，其为数据包处理阶段状态机接收数据时的跳转示意图，省略了其他控制RF接口开关的状态和控制RF模块工作部分的跳转状态以及ACK状态等的跳转。图2中的状态机跳转都需要在配置Rx_en信号下，即需要配置接收无线协议数据包使能状态下才能进行的跳转，图2的Pream_match为收到符合配置的工作的无线协议模式下的符合Pream要求后产生的信号；Rxpayload_done信号为对应的数据包需要接收的数据长度传输完成后的标志信号，Rx_crc_end信号为相应的数据包进行crc校验算法完成后的信号。
图2中，Ble_Payload_Na_Flag信号为接收的数据包根据Header结构解析的没有有效载荷部分的标志信号，主要是当接收的数据包为蓝牙中的ID、NULL、PULL分组时，相应的数据包payload部分为空。即相应的Ble_Payload_Na_Flag信号置1。State_Cnt_Zero_Flag同发送状态机跳转时置1情况，只是在接收状态跳转时下，State_Cnt为0时，相应的State_Cnt_Zero_Flag置1。
图2中，Addr_match信号为接收端接收到符合要求的相应的配置的Synword的值，进行相应的长度的接收数据的容错匹配。一旦接收配置的Synword寄存器的值和接收到的串行码相应长度的数据在一定容错范围内匹配即认为Synword接收符合要求，Addr_match信号置1，进行下一个状态的相应数据的接收。
图1和图2中，收发状态机跳转到的有关GUARD、SYNC、LATCY_TRAILER状态时，其只有在系统工作在蓝牙无线协议Enhanced Data Rate模式下才会跳转到相应状态，EnhanceData Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式或使用8DPSK调变模式两种情况，具体数据包类型使用的调变模式需要参考蓝牙协议。内部电路通过HEADER状态机下，发送和接受数据包的HEADER内部的4bits的TYPE信息，确定数据包类型和根据蓝牙协议，硬件自动赋值内部的md_dpsk值，当根据数据包类型和根据蓝牙协议，使用π/4-DQPSK调变模式md_dpsk值为0，使用8DPSK调变模式时md_dpsk值为1。并且，根据md_dpsk的值，当收发状态机跳转到GUARD、SYNC、LATCY_TRAILER的状态时，内部状态机和电路根据无线协议数据包类型赋值的md_dpsk值，加载内部的状态计数器即在某个状态下的State_Cnt的初始值。并根据解读的数据包类型使用的调变模式，发送和接受相应位数的GUARD、SYNC、LATCY_TRAILER的数值。当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式GUARD数据为10bits，当EnhanceData Rate数据封包使用8DPSK调变模式GUARD为15bits的数据流；当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式SYNC为22bits，当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式为33bits，当Enhance Data Rate数据封包使用π/4-DQPSK调变模式，LATCY_TRAILER为4bits或当Enhance Data Rate数据封包使用8DPSK调变模式为6bits的数据流。
结合图3来看，其是发送跳转状态下的功能和输出示意图，主要介绍在相应数据发送状态下的功能和数据处理输出。比如在Preamble发送状态开始更新和加载；State_cnt初始值，如pkt_md==3'b011,pream长度为4bits，State_cnt的初始值为preamble的长度值-1，并且在每个工作时钟的上升沿减1。
在状态开始tx_data[15:0]更新加载为配置的初始值，如pkt_md==3'b011，preamble序列和同步字的LSB位有关，tx_data[15:0]内部逻辑硬件自动配置为{synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0],}；并且在每个工作时钟的上升沿符合LSB在前的逻辑序列先输出，即输出低4bit位，在State_cnt计数到0，State_Cnt_Zero_Flag置1时，跳转到下一个状态Synword状态。并且，根据协议规范Synword的配置值重新更新和加载State_cnt和tx_data[15:0]的初始值。其他的发送状态功能特性和相应的数据输出在图3中有示意说明。
结合图4来看，其是状态机在接收数据跳转状态下的功能和输出示意图，说明在相应数据接收状态下的功能和数据处理。如在Preamble接收状态开始对接收的串行数据进行串并转化和检验，当接收到的符合运行的无线协议模式下的数据即内部逻辑使pream_match置1。如pkt_md==3'b011，preamble序列和同步字的LSB位有关，当接收到符合接收的4bit的{synword[0], ~synword[0], synword[0], ~synword[0] }序列数据，pream_match置1。并且跳转到下一个状态Synword接收状态。
并且，根据协议规范Synword的接收方寄存器配置值和接收到的串行数据的值，进行一定的容错匹对，符合小于软件配置的容错率后，Addr_match信号置1，并跳转到下一个接收状态。其他的接收状态功能特性和相应的数据输出在图4中有示意说明，在有效载荷接收状态下，接收的数据经过内部获取数据模块，进行串并转换，并存入内部FIFO模块。接收到符合协议规范的长度数据后，直到Rx_payload_done信号置1，跳转到下一个状态。对于其他状态接收的数据存入相关寄存器。
在生成电路的时候，可在内部设计HEC校验算法模块、CRC纠错校验算法模块、FEC和DEFEC算法模块。内部HEC采用符合蓝牙协议的多项式公式：g(D)= D8+D7+D5+D2+D+1。有效载荷中选择16位CRC多项式或8位CRC多项式。对于crc_md为1时，CRC多项式算法g(D)=X16 + X12 + X5 + 1。对于crc_md为0时，CRC多项式算法g(D)= X8 + X2 + X + 1；内部采用fec和defec算法，fec方案采用1/3比例前向纠错码或2/3比例前向纠错码的。
同时，在生成电路的时候，还需要注意内部设计能够容量数据包结构中的最大payload长度的FIFO容量进行数据收发和相关数据的存储。结合图5来看，可通过putdata模块对接收的来自经过defec模块和crc处理后的串行数据、bit流数据进行串转并处理。处理后的并行数据以8位即byte方式存入FIFO内部。内部硬件逻辑配置的数据长度，如果由FIFO接收的第一个BYTE或第二个BTYE内的某几位决定，接收到的数据转换为并行的数据后getdata内部逻辑电路解读出需要接收的数据长度，并每次加载完一个BYTE后，数据长度值自动减1，直到接收完相应长度的数据，产生rxpayload_done信号。通过getdata模块对fifo并行输出的8位数据根据相关运行的协议规范，并根据协议LSB或MSB数据输出序列进行并转串数据处理，并根据协议获取相应长度值确定读出fifo的数据长度和读出fifo数据，产生txpayload_done信号。
由此可见，本发明可实现2.4GHz频段的RF数据包、无线蓝牙协议数据包等无线协议传输的内部数据包的链路层电路处理和控制，可兼容多种无线协议数据包结构应用，节省面积和成本。可通过硬件实现无线协议数据传输包识别以及内部状态机跳转，实现多种数据多种模式下可配置选择FEC/CRC/HEC校验方法。
通过以上描述可以发现，本发明有如下优点：
1、可作为无线协议链路层和帧结构数据包逻辑处理部分电路集成于无线收发器或蓝牙收发芯片的数字控制电路；
2、内部兼容符合多种无线协议数据包格式，借助于状态机的在软件配置某一无线协议下工作和跳转功能，通过状态机逻辑控制电路输出，还可以实现特定状态下符合配置的无线协议模式的输出和相关数据格式、长度的控制，硬件自动完成内部符合协议格式的发送数据的并转串发送，相关校验算法计算和FIFO中断通知数据发送和接收的中断标志等功能；
3、可实现软件可配置选择某一无线协议传输模式下收发串行bit数据到RF接口、软件可配置是否需要进行FEC、HEC、CRC等等各种模式下的算法，通用性强、占用面积小、节约成本。
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：在电路中设置状态机，所述状态机集成内部数据包的帧结构收发跳转功能，根据不同的软件无线协议以及状态机数据，进行功能模块跳转，电路中设配置辅助模块，所述辅助模块包括FEC模块、DEFEC模块、加噪模块、解噪模块、加密模块、解密模块、HEC模块、CRC模块中的一种或是多种，电路中设置有用于控制内部链路层硬件的数字逻辑电路，配置工作在某一无线协议数据包的控制逻辑电路，将需要发送的根据某一无线协议的数据，依据相关数据包格式，发送至RF模块电路，电路中传输的数据包格式兼容蓝牙协议，采用蓝牙协议时，进行纠错，在使用无线接口发送信息之前，在发送方进行预处理；所述电路中传输的数据包格式包括，识别码，头，有效载荷。
2.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述纠错采用三种方式，包括1/3比例前向纠错，2/3比例前向纠错，用于数据的ARQ方案纠错；通过头HEC和有效载荷中的CRC，校验分组错或是传输出错；通过HEC和CRC用于检测数据错误及地址错误。
3.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述在发送方进行处理的过程为，对于分组头，增加HEC；头位使用噪声字加扰，并采用FEC编码。
4.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述预处理为，对有效载荷进行加噪和解噪，或是对效载荷进行加密。
5.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述头的编码长度为54位；所述识别码的编码长度，若头信息紧随其后，则为72位，否则是68位；所述效载荷的编码长度范围为0到2745位。
6.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述有效载荷包含话音段和数据段，所述话音段为定长数据段，对于HV分组，话音段长度是240位；对于DV分组，话音段长度是80位；所述数据段由三个部分组成，包含有效载荷头、有效载荷主体和CRC码；所述有效载荷主体包括用户主体信息，并用于确定有效用户吞吐量；所述有效载荷主体的长度通过有效载荷头的长度指示段指出；CRC码为有效载荷中的16位CRC多项式。
7.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：所述帧结构为RF无线协议数据包结构格式，包括，
格式1：{Preamble；SyncWord；Trailer； Payload；CRC }，数据传输方式为LSbit，
其中，Preamble： 1~8 Bytes；
SyncWord：16/32/48/64 bits；
Trailer：4~18bits之间的偶数；
Payload：0~64bytes；
CRC： 16 bits；
格式2：{ Preamble；Adderss；Payload；CRC }，数据传输方式为MSbit，
其中：Preamble： 4bits或是8bits；
Address：8~64bits；
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits；
格式3：{ preamble；adderss; Trailer；payload； crc}，数据传输方式为MSbit，
其中：Preamble：1Byte；
Address：8~64bits；
Trailer： 9bits；
Payload：0~32bytes；
CRC： 16 bits。
8.根据权利要求1所述的适用于多种无线协议的链路层数据控制方法，其特征在于：采用采用蓝牙协议时，生成蓝牙数据包，所述蓝牙数据包包含Baisc Rate格式，Enhance DataRat 格式，
所述Baisc Rate的内容包括：
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
Payload：0~2745bits，
CRC： 16 bits，
数据传输方式：LSbit；
所述Enhance Data Rate的内容包括：
Preamble： 4bits，
Sync Word： 64bits，
Trailer： 4bits，
HEADER： 10bits，
HEC： 8bit，
GUARD：10bits或15bits，
SYNC：22bits或33bits，
Payload：0~1023bytes，
CRC： 16 bits，
LATCY_TRAILER：4bits或6bits，
数据传输方式：LSbit。
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