基于ARM+FPGA的可重构MAC协议的设计与实现

3 仿真验证

基于CSMA／CA的MAC协议的实现关键在于各个节点对各种情况的处理，因此对一个节点协议功能的仿真验证也能说明设计的正确性。本设计中FPGA部分的设计是重点，所以使用ModelSim进行仿真观察节点FPGA的处理过程。

3．1 信道竞争过程

基于CSMA／CA的MAC协议中各个节点也不知道自身周围的节点情况，因此节点竞争信道时随时都可能检测到信道已被占用。图3给出了节点在退避过程中检测到物理载波侦听变为忙，立刻停止退避进程，将此时的退避时隙数挂起，即退避时隙数保留为31。待到信道重新空闲超过帧间间隔DIFS后，将以保留的退避时隙数继续进行退避进程，变为0后开始发送数据帧。在图中还可以看到节点收到正确的ACK后，更新NAV的过程。从仿真图的执行流程可以说明所设计的MAC协议满足载波侦听机制、帧间间隔、随机退避的功能要求。

3．2 数据传输过程

从图4中可以观察到节点发送第一个数据帧后，超时计数器开始计时，但在规定时间内没有收到ACK，则重传数据帧，重传退避的时间是重新赋值的，并且帧间间隔不再是DIFS，而是EIFS；当节点接收到正确的ACK后，开始发送新的数据帧。说明了所设计的MAC协议能够实现确认重传机制。

4 结语

在以ARM和FPGA为主的硬件结构上，设计与实现了基于CSMA／CA的MAC协议，该协议具有载波侦听机制、随机退避、确认重传等功能。经过仿真测试，验证了所设计MAC协议的可行性。