嵌入式wifi技术研究与通信设计.pdf

嵌入式WiFi技术研究与通信设计 关键词：嵌入式Wi-Fi，无线网络，接口，局域网，微处理器，通信 嵌入式WiFi技术是当前无线网络应用的一个热点。本文介绍IEEE802.11b的基本技术，给出一种 在嵌入式环境中的WiFi通信设计方案；通过一个移动监护系统的具体实现，说明方案的有效性。 关键词 IEEE802.11b嵌入式WiFi TCP/IP 移动监护.目前，IEEE802.11无线局域网标准在语音通 信、无线办公等领域广泛应用，但主要还是局限在PC机、笔记本电脑等通用平台的无线通信。无 线局域网在信息家电、工业控制、移动手持设备等嵌入式环境中的应用需求日益增多。如何在嵌 入式系统中整合WLAN宽带通信，成为嵌入式系统应用中的一个热点。 1 IEEE802.11b无线局域网 IEEE802.11系列包括IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.1lb、IEEE802.1lg四个标准。现阶段 IEEE802.11b的产品比较多。本文主要针对IEEE802．1lb标准，介绍嵌入式WiFi的实现。 IEEE802.11b标准是在IEEE802.11的基础上发展起来的，工作在2.4 GHz频段，采用CCK调制技术 ，最高传输率能够达到11 Mbps，具有部署方便、通信可靠、抗干扰能力强、成本低、灵活性好、 移动性强、高吞吐量等特点。它使得无线用户可以得到以太网级的网络性能、速率和可用性，并 且可以无缝地将多种LAN技术集成起来，形成一种能够最大限度地满足用户需求的网络。WiFi是 Wireless Fidelity的缩写，专指IEEE802.11b无线标准。在介绍IEEE802.11b的工作模式之前， 首先介绍几个. 基本的概念。 1.1 IEEE802.11b基本概念 STA是指接入无线媒介的部分，常被称为网络适配器或者网络接口卡。STA可以是移动的，也可以 是固定的。每个STA都支持鉴权(authentication)，取消鉴权(deauthentication)，加密和数据 传输等。 基本服务集BSS(Basic Service Set)是IEEES02.11b局域网的基本构成单元，基本服务集中可以 包含多个STA。BSS基本服务集都有一个覆盖范围。在该覆盖范围内基本服务集的成员STA可以保 持相互通信，每个BSS有一个基本服务集识别码BSSID。 独立的基本服务集IBSS(Independent BSS)是最基本的IEEE802.11b局域网类型，一个最小的 IEEE802.11b局域网可以仅仅包含两个STA。在这种模式下，STA能够直接通信。因为这种类型的 IEEES02.11b局域网通常在需要的时候才安排，所以这种网络工作模式通常被称为ad hoc(拉丁语 ，可译为“自组网”)模式。站点(STA)与基本服务集(BSS)之间的相互关系是动态的，STA可以自 由地开机、关机、进入或离开BSS覆盖范围。DSS(Distribution System Service)，用于连接多 个BSS。由于物理层覆盖范围的限制决定了所能支持的STA与STA之间的直接通信距离。为了解决 这个问题，引入DS(Distribution System)，它可以把多个BSS构成一个扩展的网络。AP是Access Point简称，一般翻译为“无线访问节点”或“桥接器”。主要在媒介访问控制层 MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。ESS(Extended Service Set)，DS和多个BSS允许 IEEE802.11构成一个任意大小和复杂的无线网络。IEEE802.11b把这种网络称为扩展服务集网络。 同样，ESS也有一个标识的名称，即ESSID。 1.2 IEEE802.11b的工作模式 IEEE 802．1lb有两种工作模式：Ad-hoe和Infra—structure模式。IEEE标准以独立的基本服务 集(IBSS)来定义Ad-hoc模式工作的客户端集合，以基本服务集(BSS)定义以Infrastructure模式 工作的客户端集合。 在Ad-hoc模式中，客户端不能直接和网络外其他的客户端通信。Ad-hoc模式的设计目的是使在同 一个频谱覆盖范围内的客户间能够互相通信。如果一个Ad—hoc网络模式中的客户想要和该网络 外的客户通信，则该网络中必须有一个客户做网关并执行路由功能。 而在Infrastructure模式中，每一个客户将其通信报文发向AP.AP转发所有的通信报文。这些报 文可以是发往以太网的，也可以是发