基于MC13213的单芯片ZigBee平台的物理层协议研究与实现

其中R/W位应为1，表示读操作；

③按照(2)中计算的SPI脉冲个数读取所有数据。注意，协议规定应丢弃读到的第一个字(word)。当数据为奇数个字节时，应丢弃图3中的那个填充字节；

④MCU拉高CE，使片选失效。

(4)整个读操作结束。

3.2 设置Modem运行模式

Modem有多种运行模式，主要可分成两类：活动模式和低功耗模式。其中活动模式包括Idle模式、Receive(RX)模式、Transmit(TX)模式和CCA/ED模式；低功耗模式包括Off模式、Hibernate模式、Doze模式[8]。

Idle模式是Modem退出任何其他模式后的默认模式，也是进入任何其他模式的初始模式；RX、TX模式分别为Modem接收、发送数据时所处的工作模式；CCA/ED模式为空闲信道评估/能量检测时所处的工作模式，用来评估信道是否空闲或测量信道的当前能量值[8]。

收发机状态设置是通过调用设置收发状态函数实现的，其函数头如下：

//-----------------------------------------*

//功能： 设置收发机状态函数，把收发机设置成用户期望的状态

//参数： nDesiredStatus - 用户期望状态

//返回： SUCCESS - 成功设置成指定模式；

// 等于用户期望模式-收发机之前就处于用户期望状态；

// 其他 - 表示执行失败；

//说明： 无

//----------------------------------------*

INT8U PLMESetTRXState(INT8U nDesiredStatus)；

3.3 物理层数据包的收发

物理层数据称为物理层数据单元PPDU(PHY Protocol Data Unit)，包括同步包头、物理层包头和物理层载荷三部分[3]，如图4所示。其中同步包头可以使得接收设备锁定在比特流上，并与比特流保持同步；物理层包头包含了数据包的长度信息，在0~127之间；物理层服务数据单元PSDU(PHY Service Data Unit)也称物理层载荷，携带MAC层的帧信息，即MAC层协议数据单元MPDU(MAC Protocol Data Unit)。注意，CRC检验字节包含在PSDU中的最后两字节中。

物理层数据包的发送和接收比较简单，对于MC13213的Modem来说，用户所要做的只是调用SPI循环事务写入或读取物理层包头和载荷，然后拉高RXTXEN引脚使能Modem的发送和接收即可。PPDU的同步包头是由硬件自动添加的。

(1)物理层数据包的发送

Packet模式下发送数据包的过程是在物理层数据请求函数中实现的，在函数实现过程中，应根据要求，向上层通知数据发送结果的状态信息。其函数头如下：

//------------------------------------------------*

//功能： 数据请求函数，生成物理层协议数据单元(PPDU)并无线发送出去

//参数： nPSDULength-物理层PSDU(即MAC层的MPDU)中的字节数，

// 长度要<=aMaxPHYPacketSize(物理层最大数据包容量)

// pPSDU - 指向物理层PSDU数据的指针

//返回： SUCCESS - 发送成功；其他值 - 发送失败

//说明： 由MAC层调用

//-----------------------------------------*

INT8U PDDataRequest(INT8U nPSDULength， INT8U *pPSDU)；

(2)物理层数据包的接收

一般情况下，Modem的接收机是关闭的。当Modem接收机处于打开状态时有其他Modem在同一信道上发送数据，则Modem会接收到这些数据。

本协议栈实现Packet模式下接收数据包时，为物理层数据包实现了一个环形的接收缓冲区，以保证数据的及时可靠接收，其结构定义如下：

//PSDU最大数据包长度(不包括CRC)

#define PSDUMaxLen 125

//PSDU数据包定义

typedef struct PSDURxPacket_tag

{ INT8U m_nLen；

INT8U m_nData[PSDUMaxLen]；

INT8U m_nStatus；

INT8U m_nLQI；

} PSDURxPacket_t；

//PSDU数据接收缓冲区个数

#define PSDURxBufferNum 8

//PSDU数据接收缓冲区定义

typedef struct PSDURxBuffer_tag

{ INT8U m_nPSDUCount；

INT8U m_nHead；

INT8U m_nTrail；

PSDURxPacket_t m_sPSDU[PSDURxBufferNum]；

} PSDURxBuffer_t；

//定义PSDU环形接收缓冲区

static PSDURxBuffer_t s_sPSDURxBuffer；

3.4 其他编程相关说明

空闲信道评估(CCA)用来判断信道是否空闲。能量检测(ED)用来测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。另外，链路质量指示(LQI)提供了接收数据包时无线信号的强度和信道质量信息。与能量检测不同的是，LQI要对信号进行解码，生成的是一个信噪比指标。这个信噪比指标和物理层数据单元一起提交给上层处理。Modem中RX_Status寄存器的cca_final[7：0]字段保存了以上操作的结果值。

当Modem完成MCU指定的某个功能（如发送完成、接收完成、CCA/ED完成等），就会产生IRQ中断，然后MCU会读取Modem的IRQ状态寄存器，针对不同的IRQ中断类型分别进行处理