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随着物联网产业的高速发展,无线通信协议已成为研究热点。在无线通信协议的开发和测试过程中,通常会使用无线数据包监听器捕获指定信道的射频数据包,结合相关软件对数据包进行解码和显示,快速地发现并解决一些常见的问题[1],减少开发和测试的周期。
现有的无线数据包监听器大多仅能监听单个信道的数据,在采用跳频技术的通信协议进行开发时,如ISA100.11a、WIA-PA、WirelessHART等工业无线标准[2],需要同时监听多个信道的数据。为满足此类需求,本文提出了多路无线信道监听系统的设计,利用FPGA在数据获取方面良好的实时与并行控制性能,以IEEE 802.15.4[3]标准为基础,针对2.4 GHz频段开发了可以同时监听16路无线信道的系统。结合协议分析软件,可以为无线通信协议开发提供数据分析、辅助设计等服务,是一种极为有效的协议测试工具。
1 系统总体设计
多路无线信道监听系统由2.4 GHz无线RF接收器、FPGA和USB2.0接口单元等组成。无线RF接收器负责监听、封装无线数据报文并通过SPI传输至FPGA;FPGA作为整个系统的控制逻辑核心,完成数据的接收、缓存和USB2.0通信控制,USB2.0接口芯片FT2232H将数据高速传输至上位机,上位机采用C#语言开发,完成RF接收器参数的设置控制、数据分析和显示功能,多路无线信道监听系统组成. |
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