基于FPGA的USB-HDLC协议转换器的设计与实现-论文.pdf

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1、第35卷第4期遥测遥控V01．35．№．42014年7月JournalofTelemetry，TrackingandCommandJuly2014基于FPGA的USB·HDLC协议转换器的设计与实现杨峰，秦兆涛(1北京遥感设备研究所北京1008542北京航空航天大学北京100191)摘要：为便于HDLC通信协议数据的存储，提高数据传榆的可靠性和通用性，USB．HDLC协议转换器应运而生。系统采用RS-485接口与外设连接，采用USB接口与PC机互联，利用转换器实现了PC机与外设的数据通信。FPGA控制实现HDLC协议，设计简

2、单，易于修改，数据通信稳定性较高；FPGA配置实现USB接口模块，接口通用、适应性强，传输速率高，易于数据通信和存储实时仿真验证了USB—HDLC协议转换器的功能。转换器在同类通信产品中具有一定的优越性、兼容性和实用性。关键词：FPGA；HDLC协议；USB接口；数据通信中图分类号：TN914．33文献标识码：A文章编号：CN11—1780(2014)04-0065-05DesignandImplementationofUSB·HDLCProtocolConverterBasedonFPGAYangFeng，QinZhaot

3、aoAbstract：InordertostorethedataofHDLCcommunicationprotocol，andtoimprovethereliabilityandversatilityofdatatransmission，theUSB—HDLCprotocolconverteremerged．RS-．485andUSBareusedtoachievedatacommunicationbetweenPCandperipherals．ThisUSB—HDLCprotocolconverterisimplement

4、edbyFPGAwithhighreliability，adaptabilityandmodifiability．ThefunctionofUSB—HDLCprotocolconverterisverifiedbyreal—timesimulations．Comparedwithsimilarproducts，thisconverterismorecompatibleandusefu1．Keywords：FPGA；HDLCprotocol；USB；Datacommunication引言在现代信息社会，数据通信占据着重要的地位

5、，对实时通信数据的存储也不可或缺。很多电子产品都通过HDLC协议⋯进行通信，然而Pc机上却没有与之对应的接口，所以需要一种“转换”设备将依该协议通信的数据存储于Pc机中。本文所论述的正是这种“转换”设备：基于FPGA设计和实现的USB—HDLC协议转换器。通过该系统，便可将RS-4-85接口转换为USB端口，实现外设与PC机的数据通信。以往的转换器系统采用的是专用芯片+单片机+接口电路的结构，由专用ASIC芯片实现HDLC协议]，但存在如下问题：ASIC器件出于专用性目的难以通用不同版本，缺乏灵活性；器件片内存储器容量有限，

6、不适合大数据量传输；为追求功能完备，芯片控制复杂_3J。本文系统采用FPGA的单片解决方案，可有效利用片内硬件资源，无需外围电路，高度集成且操作简单，能够兼顾速度和灵活性。FPGA既适合完成计算控制，又适合完成接口协议的编写，所以本文通过FPGA硬件编程，实现了单片高度集成的USB—HDLC协议转换系统。本文系统主要包括FPGA控制器、HDLC模块和USB模块三部分。系统由FPGA芯片控制实现HDLC通信协议，通过RS-485接口与外接设备进行通信。系统配备USB端口，通过FPGA编程配置USB芯片实现系统与Pc机的通信，进

7、而实现对数据的读取、存储和事后分析，亦或将Pc机上的指令和数据发送出去。收稿日期：2014-01-08收修改稿日期：2014-03-26·66·杨峰等，基于FPGA的USB-HDLC协议转换器的设计与实现第35卷第4期本文系统设计简单、灵活，可靠性高，较易实现HDLC通信协议，USB接口通用性强，具有较强的兼容性和广泛的适用性，能够很好地应用于各种中小型通信设备。1HDLC协议简述高级数据链路控制规程HDLCl5(High—LevelDataLinkControlProcedures)是一种面向比特位的同步数据链路层协议，由

8、国际标准化组织ISO制定，广泛应用于数据通信领域。该协议使用统一的帧格式，运用方便；采用零比特插入法，易于硬件实现，且支持任意的位流传输，实现信息的透明传输；全双工通信，吞吐率高，在未收到应答帧的情况下，可连续发送信息帧，提高数据链路传输的效率；采用CRC帧校验序列，可防止漏帧，提高信息传