射頻模塊初始化系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種射頻模塊初始化系統(tǒng)及方法，上述系統(tǒng)包括：非易失存儲(chǔ)陣列，用于存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份配置信息；可重構(gòu)射頻模塊控制器，在接收到上電指令時(shí)，從非易失存儲(chǔ)陣列讀取配置信息，并將配置信息發(fā)送至前端接口電路；前端接口電路，用于根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議將配置信息發(fā)送至射頻模塊，以初始化射頻模塊。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠提高射頻模塊的初始化速度，降低了節(jié)點(diǎn)能量消耗，并能夠支持多類型射頻模塊的初始化，節(jié)省了硬件資源，提高了系統(tǒng)的可拓展性。
【專利說明】射頻模塊初始化系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線傳感網(wǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種射頻模塊初始化系統(tǒng)和一種射頻模塊初始化方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的興起，無線通信逐漸成為信息獲取與傳播的主要途徑。在用戶的移動(dòng)設(shè)備與大量的物聯(lián)網(wǎng)終端上，往往集成多種無線射頻模塊，諸如WiF1、藍(lán)牙、Zigbee、3G、LTE射頻前端等。為了在不同的信道條件下提供較好的服務(wù)質(zhì)量，這些射頻模塊在工作時(shí)往往具有較大的功耗，占據(jù)智能終端整體功耗的較大比重。而隨著設(shè)備的小型化，低成本的發(fā)展趨勢，智能終端儲(chǔ)能元件會(huì)越來越小，能量越來越有限，甚至采用諸如太陽能，振動(dòng)等能量采集的供能模式。因此要求智能設(shè)備具備更低的功耗，同時(shí)具備在供能不足、間斷供電條件下工作的能力。射頻模塊由于自身功耗較大，會(huì)被頻繁地關(guān)斷，只在需要時(shí)被喚醒，如此降低智能終端的平均功耗，提高待機(jī)時(shí)間與工作壽命。射頻模塊關(guān)斷后的喚醒需要完成初始化的過程，即重新寫入配置信息與緩存數(shù)據(jù)。
[0003]在傳統(tǒng)的智能終端中，射頻模塊的初始化過程由CPU通過軟件方式配置完成，該方法要求CPU先進(jìn)行初始化，再通過軟件方式初始化射頻模塊。這樣的初始化過程很長，造成較大的能量浪費(fèi)。在采用能量采集的終端中，會(huì)造成較大的時(shí)間開銷和能量浪費(fèi)，甚至?xí)斐缮漕l模塊無法啟動(dòng)工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，如何在掉電時(shí)保存掉電前的數(shù)據(jù)，并在上電后快速初始化射頻模塊，降低能量消耗。
[0005]為此目的，本發(fā)明提出了一種射頻模塊初始化系統(tǒng)，包括:非易失存儲(chǔ)陣列，用于存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份所述配置信息；可重構(gòu)射頻模塊控制器，在接收到上電指令時(shí)，從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取所述配置信息，并將所述配置信息發(fā)送至前端接口電路；所述前端接口電路，用于根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議將所述配置信息發(fā)送至所述射頻模塊，以初始化所述射頻模塊。
[0006]優(yōu)選地，所述非易失存儲(chǔ)陣列為非易失存儲(chǔ)器或非易失寄存器組，其中，所述非易失寄存器組包括多個(gè)非易失觸發(fā)器和一個(gè)非易失讀寫控制器。
[0007]優(yōu)選地，所述非易失讀寫控制器在接收到掉電指令時(shí)，根據(jù)所述配置信息的數(shù)據(jù)量和/或復(fù)雜度確定用于備份所述配置信息的非易失觸發(fā)器，并向所述非易失觸發(fā)器發(fā)送預(yù)設(shè)時(shí)序的控制信號(hào)，以使所述非易失觸發(fā)器備份所述配置信息。
[0008]優(yōu)選地，所述可重構(gòu)射頻模塊控制器包括:非易失FPGA，用于根據(jù)需要初始化的目標(biāo)射頻模塊的型號(hào)進(jìn)行編程，以切換所述前端接口電路與所述目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)；非易失編程信息存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述非易失FPGA的編程信息，并在接收到掉電指令時(shí)，備份所述編程信息，在接收到上電指令時(shí)，恢復(fù)所述編程信息。
[0009]優(yōu)選地，所述前端接口電路包括:數(shù)據(jù)緩存器，用于存儲(chǔ)從所述射頻模塊讀取到的射頻收發(fā)數(shù)據(jù)；串并轉(zhuǎn)換器，其中，所述串并轉(zhuǎn)換器包括:分頻器，用于對所述前端接口電路接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，得到串口時(shí)鐘信號(hào)，并將串口時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至輸入輸出移位器；所述輸入輸出移位器，用于產(chǎn)生串口數(shù)據(jù)信號(hào)；時(shí)序控制電路，用于將所述串口時(shí)鐘信號(hào)與所述串口數(shù)據(jù)信號(hào)對齊，以生成與所述預(yù)設(shè)協(xié)議相符的波形。
[0010]優(yōu)選地，還包括:處理器，用于根據(jù)接收到的寫入指令，將所述配置信息寫入所述非易失存儲(chǔ)陣列，根據(jù)接收到的開啟或關(guān)閉指令，開啟或關(guān)閉所述可重構(gòu)射頻模塊控制器，以及根據(jù)接收到的控制指令，控制所述可重構(gòu)射頻模塊控制器進(jìn)行接收或發(fā)送操作。
[0011]優(yōu)選地，還包括:射頻模塊選擇器，根據(jù)來自所述處理器的選擇指令，向所述可重構(gòu)射頻模塊控制器發(fā)送選擇信號(hào)，以使所述可重構(gòu)射頻模塊控制器從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取目標(biāo)配置信息，并初始化目標(biāo)射頻模塊。
[0012]優(yōu)選地，所述可重構(gòu)射頻模塊控制器還用于控制所述前端接口電路從所述射頻模塊讀取數(shù)據(jù)，并獲取讀取到的數(shù)據(jù)以存儲(chǔ)至所述非易失存儲(chǔ)陣列。
[0013]優(yōu)選地，所述前端接口電路還用于根據(jù)所述目標(biāo)配置信息切換前端接口類型，以與所述目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)。
[0014]本發(fā)明還提出了一種射頻模塊初始化方法，包括:S1，非易失存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份所述配置信息；S2，在接收到上電指令時(shí)，可重構(gòu)射頻模塊控制器從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取所述配置信息，并將所述配置信息發(fā)送至前端接口電路；S3，所述前端接口電路根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議，將所述配置信息發(fā)送至所述射頻模塊，以初始化所述射頻模塊。
[0015]通過上述技術(shù)方案，能夠在系統(tǒng)掉電之后備份初始化射頻模塊的配置信息，并在上電后快速恢復(fù)配置信息來初始化射頻模塊，無需處理器重新生成配置信息進(jìn)行初始化，從而提高了射頻模塊的初始化速度，降低了節(jié)點(diǎn)能量消耗，并能夠支持多類型射頻模塊的初始化，節(jié)省了硬件資源，提高了系統(tǒng)的可拓展性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0017]圖1A至圖1C示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)的連接示意圖；
[0018]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非易失存儲(chǔ)陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可重構(gòu)射頻模塊控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的前端接口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6A至圖6D示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)的工作流程示意圖；
[0023]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化方法的示意流程圖；
[0024]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的初始化時(shí)間與相關(guān)技術(shù)中初始化時(shí)間的比較圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0027]如圖1A所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)，包括:非易失存儲(chǔ)陣列11，用于存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份配置信息；可重構(gòu)射頻模塊控制器12，在接收到上電指令時(shí)，從非易失存儲(chǔ)陣列讀取配置信息，并將配置信息發(fā)送至前端接口電路13 ;前端接口電路13，用于根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議將配置信息發(fā)送至射頻模塊，以初始化射頻模塊。
[0028]其中，非易失存儲(chǔ)陣列11通過可重構(gòu)射頻模塊控制器12對射頻模塊進(jìn)行初始化，可重構(gòu)射頻模塊控制器12是具體的硬件，通過硬件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和接口切換，進(jìn)而來對射頻模塊進(jìn)行讀寫操作，可以提高初始化的速度。
[0029]如圖1B所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)和具體初始化的射頻電路可以設(shè)置在一塊芯片上，系統(tǒng)和射頻模塊可以采用高速的片上互聯(lián)線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而進(jìn)一步提高射頻模塊初始化的速度。
[0030]如圖1C所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化系統(tǒng)和射頻模塊可以分別設(shè)置在兩塊芯片上，兩塊芯片通過特定的結(jié)構(gòu)連接，這種連接結(jié)構(gòu)可以支持一個(gè)射頻模塊初始化系統(tǒng)對多個(gè)射頻模塊芯片進(jìn)行初始化，使得初始化操作更具靈活性。
[0031]需要說明的是，初始化的射頻模塊可以為多個(gè)，不同的射頻模塊可以是相同類型的，也可以是不同類型的。系統(tǒng)中非易失存儲(chǔ)陣列11、可重構(gòu)射頻模塊控制器12、前端接口電路13、處理器14和射頻模塊選擇器15的具體連接關(guān)系如圖2所示。
[0032]優(yōu)選地，非易失存儲(chǔ)陣列11為非易失存儲(chǔ)器或非易失寄存器組，其中，非易失寄存器組包括多個(gè)非易失觸發(fā)器和一個(gè)非易失讀寫控制器。
[0033]優(yōu)選地，非易失讀寫控制器在接收到掉電指令時(shí)，根據(jù)配置信息的數(shù)據(jù)量和/或復(fù)雜度確定用于備份配置信息的非易失觸發(fā)器，并向非易失觸發(fā)器發(fā)送預(yù)設(shè)時(shí)序的控制信號(hào)，以使非易失觸發(fā)器備份配置信息。
[0034]非易失存儲(chǔ)陣列11可以按字節(jié)尋址訪問，其大小和組織結(jié)構(gòu)由應(yīng)用和所選模塊類型決定。以無線傳感網(wǎng)應(yīng)用為例，若CPU選取8位C8051，射頻模塊選取ZigbeeT1-CC2420，由于配置信息和單幀數(shù)據(jù)包的內(nèi)容并不多，非易失存儲(chǔ)陣列11可選取Sbit位寬，7-8bit地址線的結(jié)構(gòu)，存儲(chǔ)空間為128Byte或256Byte。非易失存儲(chǔ)陣列11可以被劃分為兩個(gè)地址空間，其中，低地址空間存放射頻模塊的配置信息，高地址空間用于存放數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)?？紤]到大部分射頻模塊的配置信息量較少，如T1-CC2420模塊的配置信息僅需16-18字節(jié)，因此分配給配置信息的存儲(chǔ)空間以32字節(jié)為宜，剩余的存儲(chǔ)空間分配給其他數(shù)據(jù)包。
[0035]若非易失存儲(chǔ)陣列11為非易失寄存器組，則該非易失寄存器組由多個(gè)非易失觸發(fā)器和一個(gè)非易失讀寫控制器構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。非易失觸發(fā)器采用混合電路結(jié)構(gòu)，由普通的主從觸發(fā)器與非易失存儲(chǔ)單元組合而成，所有的觸發(fā)器由一個(gè)非易失讀寫控制器控制掉電備份與上電恢復(fù)操作，保證掉電時(shí)數(shù)據(jù)能夠并行備份至非易失存儲(chǔ)單元中。非易失讀寫控制器是一個(gè)狀態(tài)機(jī)，在接收到掉電上電指令后，產(chǎn)生特定時(shí)序的讀寫控制信號(hào)提供給非易失觸發(fā)器，完成對非易失觸發(fā)器的數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)。
[0036]非易失存儲(chǔ)陣列11可以是FLASH、鐵電存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器等，由于其具有非易失性，在掉電后其保存的數(shù)據(jù)不丟失，再次上電后，可以直接恢復(fù)之前保存的數(shù)據(jù)繼續(xù)進(jìn)行操作，從而快速對射頻模塊進(jìn)行初始化，在穩(wěn)定工作在頻繁掉電的條件下，實(shí)現(xiàn)快速休眠(掉電)喚醒(斷電)和較低的休眠喚醒能耗。
[0037]如圖4所示，優(yōu)選地，可重構(gòu)射頻模塊控制器12包括:非易失FPGA，用于根據(jù)需要初始化的目標(biāo)射頻模塊的型號(hào)進(jìn)行編程，以切換前端接口電路13與目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)；非易失編程信息存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述非易失FPGA的編程信息，并在接收到掉電指令時(shí)，備份所述編程信息，在接收到上電指令時(shí)，恢復(fù)所述編程信息。
[0038]由于可重構(gòu)射頻模塊控制器12是可重構(gòu)的，即可根據(jù)實(shí)際需要重新配置其邏輯，根據(jù)外部所使用射頻模塊的型號(hào)動(dòng)態(tài)切換相應(yīng)的控制電路，實(shí)現(xiàn)對射頻模塊的硬件初始化功能。具體由一個(gè)非易失性FPGA與非易失編程信息存儲(chǔ)器(如EEPR0M)構(gòu)成，其中的非易失性FPGA可以是芯片，也可以是具體的電路模塊。由于非易失編程信息存儲(chǔ)器也可以在掉電之后重新上電時(shí)，快速恢復(fù)編程信息，從而迅速地切換前端接口電路13，進(jìn)一步提高初始化射頻模塊的速度。
[0039]可重構(gòu)射頻模塊控制器12可以根據(jù)外部所使用射頻模塊的型號(hào)動(dòng)態(tài)切換相應(yīng)的控制電路，實(shí)現(xiàn)對多種射頻模塊的硬件初始化功能。其中的FPGA既能針對新的射頻模塊實(shí)現(xiàn)靈活編程，也能通過可重構(gòu)極大地節(jié)省硬件資源。非易失編程信息存儲(chǔ)器則用來存放不同射頻模塊的可重構(gòu)配置信息。
[0040]對于單個(gè)射頻模塊而言，其控制可以由有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)，有限狀態(tài)機(jī)可以完全模擬射頻模塊的初始化流程。以T1-CC2420射頻模塊為例，有限狀態(tài)機(jī)可以完成頻道選擇、打開地址譯碼、設(shè)置信道空閑閾值、開啟晶振、填充基帶FIFO，進(jìn)入偵聽狀態(tài)等一系列初始化流程。對于特定的射頻模塊，初始化流程固定不變，因此控制器可以完全使用硬件化的有限狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。
[0041]并且，對于不同的射頻模塊，初始化過程中的很多步驟都是相同的，僅僅寄存器地址與寄存器配置格式略有差異，在這種情況下，不同的射頻模塊間很多硬件單元可以進(jìn)行復(fù)用，不需要對每個(gè)射頻模塊都重新設(shè)計(jì)狀態(tài)機(jī)，只需對有差異的部分進(jìn)行重構(gòu)設(shè)計(jì)。這種可重構(gòu)的設(shè)計(jì)可以使用FPGA很方便地實(shí)現(xiàn)，在FPGA中，控制器由固定邏輯和可重構(gòu)邏輯組成。在綜合工具的優(yōu)化下，相同的硬件結(jié)構(gòu)被盡可能地復(fù)用，作為固定邏輯保留在非易失FPGA中；而不同硬件結(jié)構(gòu)作為可重構(gòu)邏輯接受在線配置。當(dāng)切換射頻模塊時(shí)需要從非易失性存儲(chǔ)器中讀取配置信息，完成對FPGA可重構(gòu)邏輯的硬件配置。
[0042]使用FPGA既能針對不同的射頻模塊實(shí)現(xiàn)靈活編程，也能通過可重構(gòu)大大節(jié)省硬件資源，非易失編程信息存儲(chǔ)器為小容量非易失性存儲(chǔ)器，可以方便地存放不同射頻模塊的可重構(gòu)配置信息。
[0043]進(jìn)一步地，該FPGA可以為非易失性FPGA，非易失FPGA的邏輯單元包含門陣列和非易失存儲(chǔ)單元，表征門陣列邏輯功能與連接關(guān)系的配置信息存放在非易失存儲(chǔ)單元中，從而在掉電時(shí)硬件信息能夠被自動(dòng)備份，上電時(shí)能在數(shù)十微秒的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)硬件配置，進(jìn)一步提高整體系統(tǒng)的初始化過程，備份與恢復(fù)操作由掉電上電指令觸發(fā)。
[0044]如圖5所示，優(yōu)選地，前端接口電路13包括:數(shù)據(jù)緩存器，用于存儲(chǔ)從射頻模塊讀取到的射頻收發(fā)數(shù)據(jù)；串并轉(zhuǎn)換器，其中，串并轉(zhuǎn)換器包括:分頻器，用于對前端接口電路接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，得到串口時(shí)鐘信號(hào)，并將串口時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至輸入輸出移位器；輸入輸出移位器，用于產(chǎn)生串口數(shù)據(jù)信號(hào)；時(shí)序控制電路，用于將串口時(shí)鐘信號(hào)與串口數(shù)據(jù)信號(hào)對齊，以生成與預(yù)設(shè)協(xié)議相符的波形。
[0045]前端接口電路13將可重構(gòu)射頻模塊控制器12產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為射頻模塊可識(shí)別的接口信號(hào)。前端接口電路13從可重構(gòu)射頻模塊控制器12或處理器14接受并行數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)以特定的通信協(xié)議發(fā)送給射頻模塊，通常以SP1、I2C或USB的串行協(xié)議為主。具體的通信協(xié)議由可重構(gòu)射頻模塊控制器12或處理器14配置。在實(shí)際應(yīng)用中，可根據(jù)所配置的射頻模塊型號(hào)切換前端接口類型。
[0046]前端接口電路13由數(shù)據(jù)緩存和串并轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。數(shù)據(jù)緩存用來存放待串行發(fā)送的數(shù)據(jù)，由具有一定大小的寄存器組構(gòu)成。串并轉(zhuǎn)換器包含分頻器、輸入輸出移位器和時(shí)序控制電路。分頻器對系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行分頻，產(chǎn)生串口時(shí)鐘信號(hào)，同時(shí)也對移位器提供時(shí)鐘信號(hào)。輸入輸出移位器用來產(chǎn)生串口數(shù)據(jù)信號(hào)，時(shí)序控制電路將串口時(shí)鐘信號(hào)與串口數(shù)據(jù)信號(hào)對齊，并生成滿足特定通信協(xié)議的波形。
[0047]優(yōu)選地，還包括:處理器14，用于根據(jù)接收到的寫入指令，將配置信息寫入非易失存儲(chǔ)陣列11，根據(jù)接收到的開啟或關(guān)閉指令，開啟或關(guān)閉可重構(gòu)射頻模塊控制器12，以及根據(jù)接收到的控制指令，控制可重構(gòu)射頻模塊控制器12進(jìn)行接收或發(fā)送操作。
[0048]處理器14通過主線與其他模塊進(jìn)行通信，總線的類型可以根據(jù)處理器14的型號(hào)進(jìn)行具體選擇。例如處理器14的型號(hào)為C8051或ARM CortexMx，可以選用WISHBONE總線或者AMBA總線等。通用總線至少包含8bit-32bit地址線、數(shù)據(jù)線以及握手信號(hào)。處理器14采用并口與總線連接，從設(shè)備為非易失存儲(chǔ)陣列11、射頻模塊選擇器15與前端接口電路
13。同一時(shí)間僅允許一臺(tái)從設(shè)備與主設(shè)備通信。如果射頻模塊型號(hào)不在可重構(gòu)射頻模塊控制器12的可配置范圍，則從設(shè)備為前端接口電路13，處理器14通過旁路直接控制前端接口電路13與射頻模塊通信，完成正常的收發(fā)流程。如果射頻模塊型號(hào)在可重構(gòu)射頻模塊控制器12的可配置范圍，則從設(shè)備為非易失存儲(chǔ)陣列11與射頻模塊選擇器15，處理器14將數(shù)據(jù)發(fā)送至非易失存儲(chǔ)陣列11，由可重構(gòu)射頻模塊控制器12完成對射頻模塊的通信，這樣便可支持該設(shè)備配置信息的非易失化與快速初始化。
[0049]優(yōu)選地，還包括:射頻模塊選擇器15，根據(jù)來自處理器的選擇指令，向可重構(gòu)射頻模塊控制器發(fā)送選擇信號(hào)，以使可重構(gòu)射頻模塊控制器從非易失存儲(chǔ)陣列讀取目標(biāo)配置信息，并初始化目標(biāo)射頻模塊。
[0050]射頻模塊選擇器15可以是一個(gè)非易失寄存器，用以存儲(chǔ)射頻模塊選擇信息，僅能通過處理器14配置寫入。射頻模塊選擇器15為可重構(gòu)射頻模塊控制器12提供選擇信號(hào)，用來選擇FPGA的配置信息。便于用戶根據(jù)具體射頻模塊的類型配置相應(yīng)的控制邏輯。
[0051]該非易失寄存器由混合型非易失觸發(fā)器構(gòu)成，由非易失讀寫控制器控制數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)流程，其結(jié)構(gòu)與非易失存儲(chǔ)陣列中非易失寄存器組的結(jié)構(gòu)相同。
[0052]優(yōu)選地，可重構(gòu)射頻模塊控制器還用于控制前端接口電路從射頻模塊讀取數(shù)據(jù)，并獲取讀取到的數(shù)據(jù)以存儲(chǔ)至非易失存儲(chǔ)陣列。
[0053]優(yōu)選地，前端接口電路還用于根據(jù)目標(biāo)配置信息切換前端接口類型，以與目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)。
[0054]上述射頻模塊初始化系統(tǒng)的具體工作流程如圖6A至圖6D所示，其中對射頻模塊的初始化包含兩種情況:第一種情況是系統(tǒng)對射頻模塊的首次初始化，完成對射頻模塊的參數(shù)配置；第二種情況是系統(tǒng)對掉電后的射頻模塊的上電初始化，完成對射頻模塊配置信息的恢復(fù)。圖6A概括性的顯示了系統(tǒng)四個(gè)子流程，即首次初始化，射頻收發(fā)，掉電備份和上電恢復(fù)，處理器14選擇相應(yīng)射頻模塊后最先完成首次初始化流程，然后進(jìn)入射頻收發(fā)流程。在接收到掉電指令后進(jìn)入掉電備份流程。系統(tǒng)掉電時(shí)接收到上電指令后進(jìn)入上電恢復(fù)流程。掉電與上電指令可由處理器14產(chǎn)生也可由有關(guān)應(yīng)用的功耗管理模塊產(chǎn)生。
[0055]具體的，首次初始化流程如圖6B所示，包括:處理器14通過總線將射頻模塊的配置信息寫入非易失存儲(chǔ)陣列11 ;處理器14配置射頻模塊選擇器15，選擇相應(yīng)的射頻模塊；處理器14啟動(dòng)可重構(gòu)射頻模塊控制器12，可重構(gòu)射頻模塊控制器12完成可重構(gòu)邏輯的載入；處理器14開啟可重構(gòu)射頻模塊控制器12的狀態(tài)機(jī)，可重構(gòu)射頻模塊控制器12完成射頻模塊的配置，可重構(gòu)射頻模塊控制器12產(chǎn)生初始化完成信號(hào)提供給處理器14。
[0056]射頻收發(fā)的具體流程包括軟件控制的流程和硬件控制的流程，其中，硬件控制的收發(fā)流程:由可重構(gòu)射頻模塊控制器12控制的收發(fā)流程，包括處理器14通過總線將發(fā)送的數(shù)據(jù)包寫入非易失存儲(chǔ)陣列11 ;處理器14開啟可重構(gòu)射頻模塊控制器12的狀態(tài)機(jī)，可重構(gòu)射頻模塊控制器12自動(dòng)進(jìn)行收發(fā)操作，可重構(gòu)射頻模塊控制器12產(chǎn)生射頻收發(fā)完成信號(hào)提供給處理器14。
[0057]軟件控制的收發(fā)流程:處理器14通過總線直接配置前端接口電路13完成射頻收發(fā)的控制。
[0058]掉電備份具體流程如圖6C所示，包括:處理器14關(guān)閉總線通信，同時(shí)可重構(gòu)射頻模塊控制器12停止對非易失存儲(chǔ)陣列11的讀寫；關(guān)閉射頻模塊；非易失存儲(chǔ)陣列11與射頻模塊選擇器完成數(shù)據(jù)備份；系統(tǒng)掉電。
[0059]上電恢復(fù)具體流程如圖6D所示，包括:非易失存儲(chǔ)陣列11與可重構(gòu)射頻模塊選擇器12恢復(fù)數(shù)據(jù)；射頻模塊上電，可重構(gòu)射頻模塊控制器12啟動(dòng)，通過從非易失存儲(chǔ)陣列11讀取配置信息，完成對射頻模塊的初始化配置；可重構(gòu)射頻模塊控制器12提供初始化完成信號(hào)給處理器14 ;處理器14打開總線，進(jìn)入正常射頻收發(fā)流程。
[0060]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化方法的示意流程圖。
[0061]如圖7所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的射頻模塊初始化方法，包括:S1，非易失存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份配置信息；S2，在接收到上電指令時(shí)，可重構(gòu)射頻模塊控制器從非易失存儲(chǔ)陣列讀取配置信息，并將配置信息發(fā)送至前端接口電路；S3，前端接口電路根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議，將配置信息發(fā)送至射頻模塊，以初始化射頻模塊。
[0062]如圖8所示，相對于相關(guān)技術(shù)中的初始化時(shí)間，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能提升節(jié)點(diǎn)的初始化速度約10倍左右，并且使得控制邏輯可配置，極大地提高了系統(tǒng)的可拓展性。
[0063]在本發(fā)明中，術(shù)語“多個(gè)”指兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確的限定。
[0064]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求所限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，包括: 非易失存儲(chǔ)陣列，用于存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份所述配置信息； 可重構(gòu)射頻模塊控制器，在接收到上電指令時(shí)，從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取所述配置信息，并將所述配置信息發(fā)送至前端接口電路； 所述前端接口電路，用于根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議將所述配置信息發(fā)送至所述射頻模塊，以初始化所述射頻模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述非易失存儲(chǔ)陣列為非易失存儲(chǔ)器或非易失寄存器組，其中，所述非易失寄存器組包括多個(gè)非易失觸發(fā)器和一個(gè)非易失讀寫控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述非易失讀寫控制器在接收到掉電指令時(shí)，根據(jù)所述配置信息的數(shù)據(jù)量和/或復(fù)雜度確定用于備份所述配置信息的非易失觸發(fā)器，并向所述非易失觸發(fā)器發(fā)送預(yù)設(shè)時(shí)序的控制信號(hào)，以使所述非易失觸發(fā)器備份所述配置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述可重構(gòu)射頻模塊控制器包括: 非易失FPGA，用于根據(jù)需要初始化的目標(biāo)射頻模塊的型號(hào)進(jìn)行編程，以切換所述前端接口電路與所述目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)； 非易失編程信息存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述非易失FPGA的編程信息，并在接收到掉電指令時(shí)，備份所述編程信息，在接收到上電指令時(shí)，恢復(fù)所述編程信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述前端接口電路包括: 數(shù)據(jù)緩存器，用于存儲(chǔ)從所述射頻模塊讀取到的射頻收發(fā)數(shù)據(jù)； 串并轉(zhuǎn)換器，其中，所述串并轉(zhuǎn)換器包括: 分頻器，用于對所述前端接口電路接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，得到串口時(shí)鐘信號(hào)，并將串口時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送至輸入輸出移位器； 所述輸入輸出移位器，用于產(chǎn)生串口數(shù)據(jù)信號(hào)； 時(shí)序控制電路，用于將所述串口時(shí)鐘信號(hào)與所述串口數(shù)據(jù)信號(hào)對齊，以生成與所述預(yù)設(shè)協(xié)議相符的波形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 處理器，用于根據(jù)接收到的寫入指令，將所述配置信息寫入所述非易失存儲(chǔ)陣列，根據(jù)接收到的開啟或關(guān)閉指令，開啟或關(guān)閉所述可重構(gòu)射頻模塊控制器，以及根據(jù)接收到的控制指令，控制所述可重構(gòu)射頻模塊控制器進(jìn)行接收或發(fā)送操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 射頻模塊選擇器，根據(jù)來自所述處理器的選擇指令，向所述可重構(gòu)射頻模塊控制器發(fā)送選擇信號(hào)，以使所述可重構(gòu)射頻模塊控制器從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取目標(biāo)配置信息，并初始化目標(biāo)射頻模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述可重構(gòu)射頻模塊控制器還用于控制所述前端接口電路從所述射頻模塊讀取數(shù)據(jù)，并獲取讀取到的數(shù)據(jù)以存儲(chǔ)至所述非易失存儲(chǔ)陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述射頻模塊初始化系統(tǒng)，其特征在于，所述前端接口電路還用于根據(jù)所述目標(biāo)配置信息切換前端接口類型，以與所述目標(biāo)射頻模塊相對應(yīng)。
10.一種射頻模塊初始化方法，其特征在于，包括: Si，非易失存儲(chǔ)陣列存儲(chǔ)初始化射頻模塊的配置信息，在接收到掉電指令時(shí)，備份所述配置信息； S2，在接收到上電指令時(shí)，可重構(gòu)射頻模塊控制器從所述非易失存儲(chǔ)陣列讀取所述配置信息，并將所述配置信息發(fā)送至前端接口電路； S3，所述前端接口電路根據(jù)預(yù)設(shè)協(xié)議，將所述配置信息發(fā)送至所述射頻模塊，以初始化所述射頻模塊。
【文檔編號(hào)】G06F9/445GK104182253SQ201410408765
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】王逸群, 劉勇攀, 楊華中 申請人:清華大學(xué)