基于fpga的hdlc设计实现

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基于fpga的hdlc设计与实现,hdlc是被广泛用作数据链路层的控制协议,本文以top down设计方法给出了一种hdlc协议控制器的设计方案,用vhdl语言进行了行为级描述,采用xilinx公司的fpga产品进行实现
哈尔滨程人学硕学位论文 摘要 HLC是被广泛用作数据链路层的控制协议,HDLC的子集被X.25、ISDN 和帧中继网所采用。但是,目前的HDLC产品基本上都是国外的。DLC的ASIC 芯片有 Motorola公司的M92460、ST公司的MK5025、 Zarlink公司的 MT89528等。 Innocor、 Xilinx等公司推出了能在FPGA中实现FDLC功能的 IP Core( Intellectual Property Core,知识产权核),但这些 I Core需 要付费购买许可( License)才能使用。另外,购买的AsIC芯片和 IP Core 在应用中受到各种限制,例如,计划采用的CRC生成多项式与所购买产品的 CRC生成多项式有可能是不同的。因此,设计具有息主知识产权的HDLC产品 具有重要的意义 CRC校验是HDLC协议的重要组成部分,通信双方通过CRC校验完成对帧 的检测,用来判断所接收的数据是否发尘错误。CRC校验技术的基本原理是 统一的,但是其实现方法却有多种,直到现在,依然有新的CRC实现方法不 断出现。CRC实现方法大致可以分为3种:软件方法;用硬件实现的串行方 法:用硬件实现的并行算法。所谓并行算法,它是相对于串行算法而言的, 每次计算多位比特数据,提高CRC计算的速度。 本文所做的工作包括两个方面: 第一,以符号多项式理论为基础,从理论上论证了任意长度比特组含的 CRC校验码的并行算法,提出了并行CRC计算的数学模型,并且以8位二进 制序列(即一个字节)为例,介绍了利用此数学模型计算校验码的方法,最后 给出了与此算法相对应的WHmL模型。经过对实验数据的对比分析,表明文中 所提并行CRC算法的关键路径延迟和硬件面积都得到了优化。 第二,以Top-Down设计方法给出了一种HDLC协议控制器的设计方案, 用ⅥL语言进行了行为级描述,采用Ki!inx公司的FA产品进行实现 关鍵词:HDC;ⅤHDL;CRC;FPGA;Ⅵirex;自顶向下的设计方法 晗尔滨程人学硕十学位论文 abstract HDLC is used broadly as a protocol of Data Link Layer, The subset of HDLC is adopted by X 25, ISDN and Frame-Relay. But most of the present HDLC products are from abroad. The ASICs of HDLC include Motorola's MC92460 ST's MK5025, Zarlink's MT8952B and so on. Many companies, such as Innocor, Xilinx, have delivered the IP Core which implements HDLC protocol, but these cores can only be used after paying for license. Furthermore, the purchased ASIC and IP Core are restricted practically. So it is significant to design HDLC products of which we own the property. CRC checking is the critical element of hDLC protocol, by which both sides of communication can detect whether burst errors have happened. AlthougI th all CRC technique work on the same principle, the implementations of CRC can be different and up to now there are still new algorithm appearing continually. the implementations of CRC have three kinds of methods: 1 )software methods, 2) serial methods implemented by hardware, 3)parallel methods implemented by hardware. The serial methods can handle only one bit once, while the parallel methods which per form much faster can compute multiple bits once The Work of this dissertation includes two aspects irstly, based on the symbol polynomial, the parallel CRC algorithm of arbitrarily multiple bits is proposed and proved theoretically. Furthermore, the method of computation of CRC through this algorithm is illustrated with the computation of a byte and the related VHDL module is given. After contrast and analysis, it is indicated that both CPD and Area of the proposed parallel CRC algorithm are optimized Secondly, based on the Top-Down design method, the design of the HDLC protocol controller is described behaviorally. The design is implemented on 尔滨「程人学硕十学位论文 Xilinx's FPGA product Key words: HDLC; VHDL; CRC; FPGA; Virtex; Top-down Design Method www.docin.com 哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导 下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文 献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已 注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已 经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个 人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本人声明的法律结果由本人承担。 WWW.dO(+数 日期:2月民目 哈尔滨程大学硕士学论文 第1章绪论 1.1HDLC概述 HLC是一个在同步网上传输数据、面向位的数据链路层协议,它是由国 际标准化组织(IS0)制订的。HDC是IBM的同步数据链路控制规程(SDLC) 的一个超集。SDLC是由 BISYNC通信协议发展成功的,起初是通过IBM的系 统网络结构(SNA)产品推出。由于供应商的不同,SLC和HDLC之间存在不 兼容性。HDC的另外一个名字叫高级数据通信控制规程(ADCP),这个名字 是由美国国家标准协会(ANSI)命名的,但是mC却更为广大用户接受 HDLC点点或点多点结构,可用于半双工或全双工通信,采用同步传输 方式,常用于中、高速数据传输场合。HDLC采用滑动窗口协议,可以同时确 认几个帧;另外,每个帧都含有地址地段,这样在多点结构中,主站可以同 时和多个从站建立连接,而每个从站只接收含有本站地址的帧,因此HDC 的传输效率比较高,具有较高的吞吐率。HDLC不依赖于任何的字符编码集, 采用比特填充法可以很容易地实现数据的透明传输,且可以传输任意长度的 二进制比特串。HDLC采用统一的帧格式来实现数据、命令和响应的传输,而 且它通过改变一帧中控制字段的比特模式来完成各种规定的链路操作功能, 非常利于实现。HLC被广泛地用作数据链路层的控剜协议,HDLC的子集被 X25、ISDN和帧中继网所采用 [2.3,4 ELC采用CRC校验技术对数据传输的正确性进行检测,发送端根据所发 送的数据生成CRC校验码,接收端根据所接收到的数据和CRC校验码的关系 可以判断所接收数据的正确性。 1.2HDLG实现方法介绍 HDLC协议控制器可以用软件和硬件来实现。软件方法功能灵活,通过修 改程序就可以适用于不同的HC应用。但程序运行占用处理器资源多,执行 速度慢,对信号的时延和同步性不易预测。对于多路信号的HDLC应用,处理 哈尔滨程大学硕士学论文 第1章绪论 1.1HDLC概述 HLC是一个在同步网上传输数据、面向位的数据链路层协议,它是由国 际标准化组织(IS0)制订的。HDC是IBM的同步数据链路控制规程(SDLC) 的一个超集。SDLC是由 BISYNC通信协议发展成功的,起初是通过IBM的系 统网络结构(SNA)产品推出。由于供应商的不同,SLC和HDLC之间存在不 兼容性。HDC的另外一个名字叫高级数据通信控制规程(ADCP),这个名字 是由美国国家标准协会(ANSI)命名的,但是mC却更为广大用户接受 HDLC点点或点多点结构,可用于半双工或全双工通信,采用同步传输 方式,常用于中、高速数据传输场合。HDLC采用滑动窗口协议,可以同时确 认几个帧;另外,每个帧都含有地址地段,这样在多点结构中,主站可以同 时和多个从站建立连接,而每个从站只接收含有本站地址的帧,因此HDC 的传输效率比较高,具有较高的吞吐率。HDLC不依赖于任何的字符编码集, 采用比特填充法可以很容易地实现数据的透明传输,且可以传输任意长度的 二进制比特串。HDLC采用统一的帧格式来实现数据、命令和响应的传输,而 且它通过改变一帧中控制字段的比特模式来完成各种规定的链路操作功能, 非常利于实现。HLC被广泛地用作数据链路层的控剜协议,HDLC的子集被 X25、ISDN和帧中继网所采用 [2.3,4 ELC采用CRC校验技术对数据传输的正确性进行检测,发送端根据所发 送的数据生成CRC校验码,接收端根据所接收到的数据和CRC校验码的关系 可以判断所接收数据的正确性。 1.2HDLG实现方法介绍 HDLC协议控制器可以用软件和硬件来实现。软件方法功能灵活,通过修 改程序就可以适用于不同的HC应用。但程序运行占用处理器资源多,执行 速度慢,对信号的时延和同步性不易预测。对于多路信号的HDLC应用,处理 哈尔滨:程大学倾十学位论文 器的资源占用率与处理路数成正比所以软件HC一般只能用于个别路数的 低速信号处理。在高速数据通信环境下,通常采用硬件来实现HC协议控制 器 1,3GRG概述 在数字通信系统中可靠与速度往往是一对矛盾。若要求快速,则必然使 得每个数据码元所占的时间缩短、波形变窄、能量减少,从而在受到干扰后 产生错误的可能性增加,传送僧息的可靠性下降。若是要求可靠,则使得传 送消息的速率变慢。因此,如何合理地解决可靠性和速度这一对矛盾,是 确设计一个通信系统的关键问题之一。为保证传输过程的正确性,需要对通 信过程进行差错控制。CRC( Cyclic Redundancy Check)校验技术广泛应用于通 信领域,CRC校验可以100%地检测出所有奇数个随机错误和长度小J等于 k(k为生成多项式的阶数)的突发错误。所以CRC的生成多项式的阶数越 高,那么误判的概率就越小 CRC校验的实现方法有多种;Ⅰ)軼件方法:任何的CRC算法都可以转 化为标准CPU上的软件算法,用这种方法的优点是成本低,缺点是速度慢; 2)用硬件实现的串行算法:这种方法的优点是实现的电路简单、硬件资源消 耗低,缺点是速度慢;3)用硬件实现的并行算法,这种方法由于具有较高的 处理速度,因此被CRC校验广泛采用。 1.4选题依据及所做工作 1.4.1选题依据 oocl. com HDLC是被广泛用作数据链路层的控制协议,HDLC的子集被K.25、ISN 和帧中继网所采用。但是,目前的围LC产品基本上都是国外的。HDC的AStC 芯片有 Motorola公司的MC92460、sT公司的M5025、 Zarlink公司的 M8952B等。 Innocor、 Xilinx等公司推出了能在FPGA中实现HC功能的 IP Core( Intellectual Property Core,知识产权核),但这些 IP Core需 要付费胸买许可( License)才能使用。另外,购买的ASIC芯片和 IP Core 哈尔滨:程大学倾十学位论文 器的资源占用率与处理路数成正比所以软件HC一般只能用于个别路数的 低速信号处理。在高速数据通信环境下,通常采用硬件来实现HC协议控制 器 1,3GRG概述 在数字通信系统中可靠与速度往往是一对矛盾。若要求快速,则必然使 得每个数据码元所占的时间缩短、波形变窄、能量减少,从而在受到干扰后 产生错误的可能性增加,传送僧息的可靠性下降。若是要求可靠,则使得传 送消息的速率变慢。因此,如何合理地解决可靠性和速度这一对矛盾,是 确设计一个通信系统的关键问题之一。为保证传输过程的正确性,需要对通 信过程进行差错控制。CRC( Cyclic Redundancy Check)校验技术广泛应用于通 信领域,CRC校验可以100%地检测出所有奇数个随机错误和长度小J等于 k(k为生成多项式的阶数)的突发错误。所以CRC的生成多项式的阶数越 高,那么误判的概率就越小 CRC校验的实现方法有多种;Ⅰ)軼件方法:任何的CRC算法都可以转 化为标准CPU上的软件算法,用这种方法的优点是成本低,缺点是速度慢; 2)用硬件实现的串行算法:这种方法的优点是实现的电路简单、硬件资源消 耗低,缺点是速度慢;3)用硬件实现的并行算法,这种方法由于具有较高的 处理速度,因此被CRC校验广泛采用。 1.4选题依据及所做工作 1.4.1选题依据 oocl. com HDLC是被广泛用作数据链路层的控制协议,HDLC的子集被K.25、ISN 和帧中继网所采用。但是,目前的围LC产品基本上都是国外的。HDC的AStC 芯片有 Motorola公司的MC92460、sT公司的M5025、 Zarlink公司的 M8952B等。 Innocor、 Xilinx等公司推出了能在FPGA中实现HC功能的 IP Core( Intellectual Property Core,知识产权核),但这些 IP Core需 要付费胸买许可( License)才能使用。另外,购买的ASIC芯片和 IP Core

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奋斗少年FIGHING 挺不错的 很好
2014-08-21
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cai19910618

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