[发明专利]一种适用于WLAN的以太网MAC子层控制器

权利要求书

1.一种适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，该控制器包括发送模块、接收模块、状态模块、控制模块、MII管理模块、发送缓存、接收缓存和寄存器模块；其中，发送缓存和接收缓存采用读地址可载入的异步FIFO，实现数据帧的存储、重传和丢弃；主机与MAC子层控制器之间的数据帧信息的交互通过数据帧缓存描述符来进行，数据帧缓存描述符分为发送缓存描述符和接收缓存描述符，发送缓存描述符用来控制数据帧的发送过程并记录和返回发送状态；接收缓存描述符用来控制读取接收到的数据帧并向主机返回帧接收状态。

2.根据权利要求1所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述发送模块包括发送数据通路子模块、发送CRC子模块、随机数子模块和发送状态机子模块，其中：

发送数据通路子模块，为发送模块的数据通路，用于为一帧数据添加前导码，填充字段以及CRC校验字段，并以半位元的格式输出一帧数据；

发送CRC子模块，用于计算一帧数据的CRC校验码序列，它在一帧数据结束后产生32位的有效的帧校验序列，并通过数据通路子模块发送至MII接口；

随机数子模块，用来产生符合二进制指数随机退避时间长度的随机数；

发送状态机子模块，是发送模块的状态机，按照IEEE 802.3协议的要求完成发送一帧数据时的状态转换；模块内部还包含若干个计数器，包括记录发送数据的字节数、重发次数的计数、IPG时间的计数和延迟时间计数，它与发送状态机子模块一起实现复杂的发送控制，包括对数据通路的控制、控制发送CRC子模块的初始化及使能，以及根据在发送过程中产生的各种状况产生状态信号至状态模块、发送缓存和接收缓存。

3.根据权利要求1所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述接收模块用于完成数据帧的接收和错误校验，接收模块从MII接口接收数据，识别前导码、目的地址，决定是否将此帧数据交给接收缓存，并对帧数据进行CRC校验；同时，接收模块会响应在接收过程中发生的各种情况并在接收结束后产生此帧数据的接收状态信号rx_status；接收模块包含接收计数器子模块、地址检测子模块、接收CRC子模块、接收数据通路子模块和接收状态机子模块。

4.根据权利要求3所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述接收计数器子模块中包含若干计数器，用来对接收到的字节数、接收到的半字节数及帧间间隔进行计数；接收CRC子模块用来实现对一帧数据的CRC校验；接收状态机子模块用来控制帧接收过程中的状态转移。

5.根据权利要求1所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述发送缓存和接收缓存所采用的读地址可载入的异步FIFO，使用握手方式实现读写指针安全的异步时钟域之间的传输，通过握手方式传递读写指针，使得读写指针可以跳跃变化。

6.根据权利要求5所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述异步FIFO工作在三种工作模式：普通FIFO模式、读地址可载入/帧保护模式和读地址可载入/非帧保护模式；其中，读地址可载入/帧保护模式的特征为：在下一次读地址载入前，正在读取的一帧数据不会被覆盖掉；读地址可载入/非帧保护模式的特征为：读地址可载入，当前正在读取的帧中，已经读取过的数据可以被覆盖掉。

7.根据权利要求5所述的适用于WLAN的以太网MAC子层控制器，其特征在于，所述异步FIFO使用握手方式实现读写指针安全的异步时钟域之间的传输，在将读指针同步到写时钟域时，具体包括：

步骤1：首先读时钟域更新读指针寄存器r_wptr，然后向写时钟域发送一个请求读取读指针寄存器的的信号w_req，w_req同步到写时钟域后变为w_req_sync；

步骤2：写时钟域检测到w_req_sync的上升沿会读取读指针寄存器，同时向读时钟域发送一个回应信号w_ack，w_ack同步到读时钟域后产生信号w_ack_sync；

步骤3：读时钟域检测到w_ack_sync的上升沿并更新读指针计数器，同时复位w_req信号；

步骤4：写时钟域检测到w_req_sync的下降沿后，复位w_ack；

步骤5：读时钟域检测到w_ack_sync的下降沿后，开始新一次的读取读指针寄存器的请求。