基于嵌入式Wi-Fi处理器的无线系统设计

过DMA进行以太网与Wi-Fi封包格式的转换；也支持系列Wi-Fi管理帧及硬件加速，如：MIC、SHA-1/MD-5变换、AES key展开、伪随机数产生（PRNG）及32位算法的硬件实现等；此外，还支持3种Wi-Fi节电模式，并可通过接收Beacon帧自动唤醒；此外，AX22001/11还提供有1个用于WCPU调试的串口，1个外部中断引脚和一个I2C总线接口。

（5）10/100M 快速以太网MAC.

AX22001/11兼容IEEE 802.3 10Base-T/100Base-TX快速以太网规范，内置用于封包缓存的专用12KBSRAM;可支持全双工流控及半双工背压流控（backpressure）；并提供有MII,RMII,Rev-MII和Rev-RMII接口；另外，它也支持以太网远程唤醒。

（6）外设通信接口。

AX22001/11芯片有4个串口，其中2个支持DMA.调制解调器控制引脚可支援远程唤醒及最高921.6Kb/s波特率；该芯片支持DMA的快速SPI接口（包括3个主模式接口或1个从模式接口）和一个支持DMA 的I2S或PCM 接口，也支持DMA 的局域总线接口（主/从模式）和一个I2C接口（主/从模式）；芯片具有5通道可编程计数器组和一个1-Wire总线接口，可提供4组GPIO,每组8位；同时集成有32.768kHz振荡电路（具有独立的电源供应引脚），可用于实时时钟和Wi-Fi节电模式的自动唤醒定时器；此外，芯片内部集成有80MHz锁相环，可外接40MHz晶振；同时集成了上电复位电路；AX22001/11芯片采用128引脚LQFP封装，且符合RoHS规范；工作温度范围为：0℃~+70℃。

1.3 AX22001/11的组成结构

图1所示为AX22001/11的内部结构组成框图。

该芯片由主处理器（MCPU）、Wi-Fi协处理器（WCPU）、64KB数据RAM、16 KB 程序RAM、1MB共用内存、时钟及定时器、TCP/IP加速引擎、DMA 引擎、以太网MAC、802.11a/b/g 的无线网MAC/基带及ADC/DAC、SPI串行总线、串口、I2C总线和局域总线等组成。

图1 AX22001/11的结构框图

2 基于AX22001/11的应用系统设计

图2所示为采用AX22001/11及多种传感器设计的无线环境监测/网络传感器及遥控系统的结构框图，图中，AX22001/11通过I2C总线与温度传感器相连，湿度传感器、雨量测量传感器、大气压力传感器、风向传感器、太阳辐射传感器及热电偶传感器则通过单总线与AX22001/11相连，AX22001/11再通过通用输入输出GPIO与LED及继电器相连，从而在LED上显示传感器测得的数据，同时也可以通过Wi-Fi网络控制继电器对电路参数进行调整。

图2 基于Wi-Fi的无线环境监测/网络传感器及遥控系统

图3是采用AX22001/11设计的串行接口与Wi-Fi转换电路的系统框图，该电路可支持多种串行通信模式，包括点对点的RS 232及点对多点的RS485和RS 422总线。

图3 串行接口与Wi-Fi转换电路

图4是采用AX22001/11设计的ZigBee/蓝牙与Wi-Fi转换电路。ZigBee/蓝牙系统可通过高速同步串行口SPI或通用异步串行口UART 与AX22001/11相连。

图4 ZigBee/蓝牙与Wi-Fi转换电路

图5是通过Wi-Fi传输音频信号的电路框图，音频信号与AX22001/11相连可采用高速同步串行口SPI或I2C方式。

图5 基于Wi-Fi的音频信号传输框图

3 结 语

随着Wi-Fi基础设施日益普及，支持多种扩展接口的AX22001/11Wi-Fi单芯片即可提供具有成本优势的嵌入式网络解决方案，以用于需要简单、易用、低成本接入有线/无线局域网或互联网的各类嵌入式应用，如消费电子、网络智能型家电、Wi-Fi无线音箱、工业设备、保安系统、远程数据采集、远程控制、远程监测及远程管理等。