安全无线局域网中AP开发平台的设计与实现

摘要

无线局域网技术是计算机和通信技术不断融合发展的产物，也是无线网络技术的一个重要分支。接入点AP是无线局域网中的重要实体，对其进行自主设计与实现可以使得对网络和协议的研究工作更加深入并更具灵活性。 本文首先阐述了无线局域网的概念和相关技术与标准，并着重研究了IEEE802.11协议，对安全无线局域网也进行了介绍。随后分析了AP的模块构成、在网络中的功能和工作原理，并结合嵌入式系统的相关知识确定了基于MPC860和 Linux操作系统的AP设计方案。 AP硬件系统的设计是本课题工作的重点，其中包括板级电路系统的设计和 FPGA内部逻辑模块的设计。文中对硬件系统的设计、仿真、实现和调试做了详细的说明并给出了最终硬件系统的结构与主要参数，此外，本文还介绍了与底层软件相关的工作，包括BSP与Linux操作系统的移植、无线设备驱动程序的设计实现。 最后，本文说明了在开发平台上进行高层应用程序开发的方法，并且介绍了系统实时性和RTAI的有关概念。

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英文文摘

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第一章绪论

1.1无线网络的优点与局限

1.2无线局域网简介

1.3 IEEE 802.11标准概述

1.4论文研究主要内容

第二章IEEE 802.11协议简介

2.1 IEEE 802.11体系结构

2.1.1无线网络的特点

2.1.2 IEEE 802.11网络结构

2.1.3 IEEE 802.11服务集

2.2 IEEE 802.11 MAC层协议简介

2.2.1无线MAC协议面临的问题

2.2.2 IEEE 802.11 MAC层主要功能

2.3 IEEE 802.11物理层协议简介

2.3.1 IEEE 802.11物理层功能与结构

2.3.2 IEEE 802.11物理层规范

2.3.3 IEEE 802.11b简介

2.3.4 IEEE 802.11a简介

2.3.5 IEEE 802.11g简介

2.3.6 IEEE 802.11n前瞻

2.4本章小结

第三章安全无线局域网(SWLAN)中的AP设计方案

3.1安全无线局域网

3.2安全无线局域网中的AP

3.2.1 AP的功能

3.2.2 AP的物理组成

3.2.3 AP的逻辑组成

3.2.4 AP的工作原理

3.2.5 AP底层平台设计要求

3.3嵌入式系统简介

3.3.1嵌入式系统的特点

3.3.2嵌入式系统的硬件组成

3.3.3嵌入式操作系统

3.4 AP设计方案

3.5本章小结

第四章硬件部分设计与实现

4.1硬件系统结构与器件选择

4.2关键器件介绍

4.2.1 MPC860

4.2.2 PRISM 2.4 GHz WLAN芯片组

4.2.3 FPGA芯片——EP1S10

4.3硬件电路设计

4.3.1 MPC860的外围电路

4.3.2接口电路

4.3.3 FPGA电路

4.3.4 PCB图设计

4.4硬件电路调试

4.4.1器件焊接与电路检查

4.4.2 BDM接口和硬件调试

4.4.3通信端口的调试

4.4.4 FPGA电路的调试

4.5 FPGA内部模块设计

4.5.1 FPGA内部模块的开发设计方法

4.5.2物理层控制模块的设计

4.5.3加密/解密模块简介

4.6本章小结

第五章底层软件移植与设计

5.1板级支持包BSP的移植

5.1.1 BSP概念解析

5.1.2 PPCBoot简介

5.1.3对PPCBoot的修改

5.1.4 PPCBoot的使用

5.2操作系统的移植

5.2.1 Linux内核功能划分

5.2.2 Linux内核的裁剪

5.2.3 Linux内核的编译、下载与引导

5.3无线设备驱动程序设计

5.3.1 Linux环境下的驱动程序

5.3.2无线设备驱动程序

5.4本章小结

第六章开发平台的使用

6.1应用程序的开发方法

6.1.1宿主机开发环境

6.1.2目标板应用程序开发流程

6.1.3 RAMDisk文件系统

6.2系统实时性与RTAI

6.2.1影响操作系统实时性能的因素

6.2.2 RTAI工作机制

6.2.3 RTAI的特性及其API

6.3本章小结

论文工作总结与展望

致谢

参考文献