1 軟件配置方式
    Wisair提供了一種基于Windows的圖形界面軟件——Wisman，利用它主機(jī)可以通過USB接口讀取或修改UWB設(shè)備的參數(shù)，如RF頻率、包長(zhǎng)、數(shù)據(jù)接口類型、物理層速率等，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的配置和管理；同時(shí)還可監(jiān)視發(fā)送和接收包的數(shù)目以及空中丟包率等，實(shí)時(shí)掌握UWB模塊的工作情況。

2 配置的FPGA實(shí)現(xiàn)
2．1 問題的提出
    Wisman操作簡(jiǎn)單，但由于DV9110M與主機(jī)通信的USB接口位于母板之上，因此使用Wisman時(shí)，必須采用兩層結(jié)構(gòu)。這樣用戶使用時(shí)再加上一層用戶板，則至少需要三層結(jié)構(gòu)，所占空間體積大，不利于系統(tǒng)集成。同時(shí)UWB母板使用5 V電源，使用時(shí)必須單獨(dú)對(duì)其供電，增加了系統(tǒng)消耗。這些都成為限制其推廣應(yīng)用的瓶頸。
    事實(shí)上，對(duì)UWB模塊進(jìn)行配置，最終都是通過對(duì)位于UWB子板上的芯片進(jìn)行寄存器操作來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)UWB子板而言，只需提供3．3 V工作電壓以及正確的寄存器配置時(shí)序，就可正常實(shí)現(xiàn)UWB模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，而這些依靠FPGA就可完成。這樣用戶使用時(shí)，只需一層FPGA板和一層UWB子板，大大改善了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2．2 FPGA實(shí)現(xiàn)
    由于FPGA的工作電壓足3．3 V，因此，為UWB子板提供3．3 V電壓很容易。使用FPGA實(shí)現(xiàn)配置的關(guān)鍵在于對(duì)時(shí)序的控制。對(duì)UWB子板進(jìn)行寄存器的相關(guān)操作是通過異步并行通信來完成的。該接口主要包括8位數(shù)據(jù)線，8位地址線和讀寫控制信號(hào)。整個(gè)寄存器地址空間呈線性分布，并被劃分為若干頁，每一頁的最后一個(gè)地址FF用來控制頁跳轉(zhuǎn)。
    配置寄存器的操作步驟如圖1所示。第一步，設(shè)定被訪問寄存器的頁地址，此時(shí)，地址總線賦予“FF”，數(shù)據(jù)總線賦予頁地址。第二步，對(duì)寄存器寫入?yún)?shù)值，此時(shí)地址總線設(shè)定為該寄存器的頁內(nèi)地址，數(shù)據(jù)總線設(shè)為該寄存器要配置的值。
    由于是異步通信，因此必須保證最小的時(shí)序間隔：其中低有效的寫控制信號(hào)的持續(xù)時(shí)間必須大于76 ns，而相鄰兩次寫操作時(shí)間間隔必須大于60 ns。同時(shí)，為了配置成功，還應(yīng)保證在寫控制信號(hào)有效時(shí)，數(shù)據(jù)和地址信號(hào)保持穩(wěn)定，具體流程如圖2所示。

    包含配置地址和數(shù)據(jù)信息的文檔位于Wisman安裝目錄下的Default_NoAck．txt中。默認(rèn)需要順序配置4 195個(gè)寄存器。此外，對(duì)于特定接口(如以太網(wǎng)接口)以及特定參數(shù)(如物理層速率，調(diào)頻序列等)需要另行配置，共有8個(gè)相關(guān)寄存器。因此總共需要配置的寄存器為4 203個(gè)。由于配置一個(gè)寄存器需要獲知16位地址信息和8位數(shù)據(jù)信息，因此一個(gè)寄存器需要存儲(chǔ)的信息量為24位，而需要配置的寄存器達(dá)4 203個(gè)，如果將這些信息全固化入ROM中，將占用大量的FPGA資源，不利于系統(tǒng)其他功能的開發(fā)。為此，針對(duì)這4 203個(gè)寄存器，進(jìn)行分類優(yōu)化，一共可分為三個(gè)部分：
    第一部分是前5個(gè)寄存器。這5個(gè)寄存器的地址和數(shù)據(jù)沒有規(guī)律，但由于數(shù)量很少，配置時(shí)枚舉即可。
    第二部分包括41組寄存器，共4 052個(gè)。其中每組寄存器的起始地址都相同，偏移地址在起始地址的基礎(chǔ)上依次增加1。配置這部分寄存器時(shí)，只需用ROM存儲(chǔ)8位的數(shù)據(jù)信息，其地址信息則由該組寄存器的起始地址以及該寄存器的配置順序號(hào)決定。這樣24位寬的ROM變?yōu)?位寬，大大減少了資源。
    第三部分包括148個(gè)寄存器，其地址和數(shù)據(jù)也沒有規(guī)律，對(duì)這部分寄存器信息用24位的ROM來存儲(chǔ)。

3 仿真結(jié)果與資源使用量
    通過使用FPGA來代替軟件完成配置，一層子板就可實(shí)現(xiàn)UWB模塊的數(shù)據(jù)收發(fā)功能，其高度由20 mm變?yōu)?0 mm，降低了50％，大大壓縮了體積，有利于UWB模塊在使用時(shí)的設(shè)備集成；去掉了母板，用FPGA來提供UWB子板的電壓，節(jié)省了一個(gè)需單獨(dú)供電的5 V電源，而且節(jié)省了器件，降低了功耗；同時(shí)由于減少了母板的中轉(zhuǎn)，接口時(shí)鐘從25 MHz提高到30MHz，理論帶寬由200 MHz提高到240 MHz，提高了20％，在數(shù)據(jù)的無線傳輸過程中具有重大的意義。
    最終仿真波形如圖3所示。

    如果用Xilinx Virtex4系列的xc4lxl5器件來綜合，最后使用的資源如表1所列。

結(jié) 語
    本方法在實(shí)際應(yīng)用過程中得到了驗(yàn)證，能夠穩(wěn)定地代替軟件行使UWB模塊的配置管理功能，并顯著提高了系統(tǒng)性能，極大方便了Wisair DV9110M的研發(fā)應(yīng)用。