HDLC的FPGA实现方法

文章摘要：其它的HDLC标准也有类似的帧结构。每帧的起始和结束以"7E"（01111110）做标志，两个"7E"之间为数据段（含地址数据、控制数据、信息数据）和帧校验序列。帧校验采用CRC算法，对除了插入的"零"以外的所有数据进行校验。为了避免将数据中的"7E"误为标志，在发送端和接收端要相应地对数据流和帧校验序列进行"插零"及"删零"操作。各种HDLC间的区别之一是帧校验序列的CRC算法不同，这种不同表现在几个方面：a. 帧校验序列的位数不同，如16位和32位等。b. CRC生成多项

HDLC的FPGA实现方法,标签：fpga是什么,fpga教程,http://www.88dzw.com

其它的HDLC标准也有类似的帧结构。每帧的起始和结束以"7E"（01111110）做标志，两个"7E"之间为数据段（含地址数据、控制数据、信息数据）和帧校验序列。帧校验采用CRC算法，对除了插入的"零"以外的所有数据进行校验。为了避免将数据中的"7E"误为标志，在发送端和接收端要相应地对数据流和帧校验序列进行"插零"及"删零"操作。

各种HDLC间的区别之一是帧校验序列的CRC算法不同，这种不同表现在几个方面：
a. 帧校验序列的位数不同，如16位和32位等。
b. CRC生成多项式不同，如对于16位的CRC，CCITT V.41标准的多项式是x16 + x12 + x5 + 1，ANSI CRC-16标准的多项式是x16 + x15 + x2 + 1等。
c. CRC序列的初始化条件不同，如可以初始化为全"0"、全"1"等。
d. CRC计算结果的处理方式不同，如可以直接把CRC结果发送，或对CRC结果取反后再发送等。
e. 对接收到的数据做CRC校验时，合格判据不同。因为有了上述的不同处理，自然会得到不同的结果，由此造成合格判据不同。例如有的标准以校验结果"1D0F"判为无错误[2]。而有的ASIC芯片以校验结果"F0B8"判为无错误[3]。
显然，对于这些应用，可编程逻辑芯片正可以发挥自己的特长。

3 用FPGA实现HDLC功能的原理框图

对FPGA器件进行功能设计一般采用的是"Top to Down"（"从顶到底"）的方法，亦即根据要求的功能先设计出顶层的原理框图，该图通常由若干个功能模块组成。再把各个模块细化为子模块，对较复杂的设计还可把各子模块分成一层层的下级子模块，各层的功能可以用硬件描述语言或电路图来实现。
图2即为一个典型的单路双向HDLC电路的顶层电原理图设计实例。
从图中可以看出，该电路由接口模块interface、HDLC数据发送模块transmitter和HDLC
数据接收模块receiver三部分组成。当需要多路HDLC收发器时，可将若干个transmitter模块和receiver模块组合使用。以下分别对这几个模块做简要说明。

图2

3.1 接口模块interface

interface模块的主要功能是：向FPGA提供时钟；通过数据、地址总线和读写信号向FPGA读写并行数据；产生和处理中断信号。
在本例中，时钟是24.576MHz。时钟的频率越高，就可以处理更高速的数据信号，但相应的芯片功耗和价格要高一些。时钟频率还和HDLC的数据收发速率有关，一般选时钟频率正好是HDLC数据速率的整数倍，以便简化HDLC 收发器定时电路的设计。
数据总线的宽度取决于所使用的外部CPU类型。由于目前较多使用的是16位的单片处理器，因此这里采用16位的数据总线cpu_data[15..0]。当然也可以根据需要采用8位或32位的数据总线。
地址总线的宽度主要取决于HDLC所需要的数据缓存区的大小。例如，设计16路双向HDLC收发器，每个收发器要缓存256字节的数据，在使用16位数据总线时可求得地址总线的宽度至少应有12位。由于外部CPU要对FPGA实施一些控制功能，FPGA中还要考虑留出一定的地址来安排命令寄存器和状态寄存器，所以实际所需的地址总线还要再宽一些。如果HDLC的路数很多，缓存器又定得很大，FPGA内部的地址宽度会超过外部CPU可提供的地址宽度，这时可以向FPGA的特定寄存器写入数据锁存后作为内部地址来扩展地址总线。
对于外部CPU来说，FPGA可以看成是一个普通芯片，通过片选CS/、读写信号RD/和WR/，就可以选中FPGA并对其进行读写操作。
当FPGA需要向CPU传递信息时，中断信号输出端interrupt/ 变为低电平，CPU响应后可到FPGA中的状态寄存器去读取详细的中断信息并做出相应的处理。

3.2 HDLC数据发送模块transmitter

transmitter模块的主要功能是：对本路HDLC数据发送时钟tx_clk整形后产生内部发送时钟inter_tx_clk, 产生锁相于inter_tx_clk的FPGA工作时钟tx_op_clk；锁存外部CPU写入的发送数据并按指定时序启动发送；在发送数据段前加上"7E"起始标志；对发送数据逐位做CRC计算并将计算结果附在发送数据之后；对包括CRC计算值在内的数据进行"插零"操作并附上"7E"结束标志把结果输出。

上一页  [1] [2] [3] [4]  下一页