摘要: 随着2.4G无线技术在社会中的广泛应用和发展，各类可穿戴设备和消费电子外设在生活中逐渐普及，物联网也遍布我们生活的各个方面。与此同时，人们的需求越来越多样化，出现了更多个性化、适用于各种应用场景的物联网需求。其中，应用于电竞游戏专用场... 展开 随着2.4G无线技术在社会中的广泛应用和发展，各类可穿戴设备和消费电子外设在生活中逐渐普及，物联网也遍布我们生活的各个方面。与此同时，人们的需求越来越多样化，出现了更多个性化、适用于各种应用场景的物联网需求。其中，应用于电竞游戏专用场景的竞技级无线键盘鼠标的需求就是其中之一。本文主要研究竞技级无线键鼠中的基带系统，设计并实现了基于2.4G私有通讯协议的基带系统。 本文主致力于2.4G私有协议基带系统的研究，分析了2.4GHz私有通讯协议规范、APB3.0总线协议、2.4GHz基带系统的工作原理及具体设计实现。首先研究了2.4G基带系统的整体架构，确定将系统分为：数据处理、存储器、时钟和I/O接口四个模块设计。其次研究了基带系统的核心，数据处理模块。此模块由发送数据模块和接收数据模块构成，主要实现比特流的发送和接收过程。发送过程包括组帧、CRC和白化，接收过程包括解白化、帧解析和CRC校验，同时还要实现接收和发送模式的切换以及自动应答重发等功能。最后研究了基带中存储器、接口电路和时钟电路的设计。存储器包括寄存器和FIFO，寄存器实现对基带系统的控制，FIFO存储要发送的数据和接收到的数据。接口电路主要实现MCU与基带系统的通信和基带系统与RF之间的数据通信。时钟电路为整个基带提供所需要的工作时钟。最终，在2.4G基带系统设计实现后，将其集成到一个完整的SOC中进行仿真、综合和FPGA验证，从而保证设计的正确性和可行性。 在上述研究的基础上，通过VCS软件仿真和FPGA硬件测试，对基带系统的功能进行了验证。结果表明，该系统功能基本实现，采用24MHz时钟频率时，每秒处理的数据流可达2Mbps。与其他系列标准产品比较，本文设计的优势和创新性工作主要体现在三个方面：（1）相较于蓝牙标准，本文协议标准灵活简单，减小了系统的面积。综合结果显示，该基带系统的总面积为104080.4μm2，仅相当于蓝牙标准下基带系统面积的1/4；（2）根据竞技级键鼠的专用需求对协议自由定制，实现了1ms左右延迟，使得基于该系统的竞技级键鼠回报率能达到1000Hz级，完全能够满足专用场景对高灵敏键鼠的需求，而蓝牙标准产品，由于协议本身限制，回报率最高只能达到133Hz；（3）在基带核心数据处理模块的设计中，通过逻辑复用的方法，优化了CRC电路、封包解包电路和白化处理电路，减小了基带系统面积。 收起