基于MPC8260和VxWorks的HDLC通信协议的研究与应用

摘要：本文介绍了在嵌入式媒体网关系统中，为了实现主控系统和子系统间的控制管理和信息传递，需要将各系统互联，随之阐述了基于MPC8260和VxWorks操作系统的HDLC通讯协议软件，以及在媒体网关系统中采用HDLC协议实现各系统互联的方法。

关键词：VxWorks；MPC8260；HDLC；媒体网关系统

1 引言

媒体网关系统中包括一个主控系统，以及电路中继、光中继、电路交换、多方会议、声码器等子系统。为了实现各系统间的信息传递、控制和管理，需要将各系统互联。出于易用性、扩展性和维护成本等多方面因素的考虑，各系统间的互联采用HDLC协议。

MPC8260是一种功能强大的RISC处理器，具有HDLC、以太网、串行口等多种通讯接口。Vxworks 操作系统是一个内核精简、高效的嵌入式实时操作系统。本文主要论述如何利用MPC8260的MCC接口和HDLC协议，使媒体网关系统中主控系统与其他子系统互联。

2 HDLC协议概述

HDLC（High-Level Data Link Control，高层数据链路协议）是一组用于在网络节点间传送数据的协议，是在数据链路层中广泛使用的一种协议。在HDLC 协议中，数据被组成一个个的单元（称为帧），通过网络传输，由接收方确认收到，同时HDLC协议也管理数据流和数据发送的间隔时间。HDLC协议中每帧所传输的数据可以含有任意数量的比特位，而且帧的开始和结束是靠约定的比特模式（标志）来定界的，是一种“面向比特”的协议。HDLC的帧格式见图1。地址是目的地址，控制字节根据不同的内容定义不同的帧类型，每帧中所传输的数据长度为8的任意整数倍，每帧数据都需要作CRC校验。

3 VxWorks操作系统

VxWorks 操作系统是美国Wind River公司设计开发的嵌入式实时操作系统。Tornado是该公司推出的实时操作系统开发环境，提供了丰富的调试工具和仿真环境。VxWorks 操作系统主要由以下部件组成：Wind内核、I/O系统、文件系统、网络系统、设备驱动等。通常利用开发环境Tornado，通过以太网将运行于主机的目标服务器和运行于目标机的目标连接，以方便调试程序。VxWorks的系统结构是一个相当小的微内核层次结构。内核提供多任务环境、进程间通信和同步功能。这些功能模块可以满足VxWorks在较高层次提供高性能的要求。该操作系统因具有极高的可靠性、实时性和可裁减性等特点，得到了越来越广泛的应用。

4 MPC8260微处理器

MPC8260 PowerQUICCTM II处理器是飞思卡尔公司推出的一款高端通信处理器，具有极高的灵活性、扩展能力和集成度。MPC8260有两个主要组成部分: PowerPC内核和通信处理模块CPM。CPM同时支持多个通讯控制器，如FCC、MCC、SCC、SMC等。其中的MCC、FCC等接口有复用功能，用户可根据自己的实际需要将其配置为HDLC、Ethernet等工作模式。由于CPM分担了PowerPC内核的工作任务，这种双处理器体系结构的性能要高于具有传统体系结构的处理器。高性能的PowerPC 内核和多功能的CPM的组合，配合各功能芯片，能够实现与周边各种类型模块通信，在网络和通信产品的开发方面提供了巨大的潜力。

5 基于MPC8260的HDLC协议的实现和应用

媒体网关系统的主控系统采用MPC8260处理器，为了便于主控系统控制、管理其它子系统，硬件上通过背板采用HDLC总线的方式与其它系统互联。属于点对多点总线式网络结构，采用正常的数据传送响应模式，图2为HDLC网络系统结构图。主控系统可以直接发送数据，并轮询接收数据。而子系统的语音、数据、信令消息也可以通过HDLC总线直接发送给主控系统。主控系统的MPC8260支持多种网络协议，利用它的一个MCC口支持HDLC协议。主控系统采用轮询方式与子系统进行通讯，由8比特的地址字节来标识各子系统。子系统平时处于等待发送/接收状态，只有收到数据的地址码和本地址相同时数据才进行接收。同时子系统的数据按固定地址通过总线送给主控系统。数据收发完成后，再次进入等待发送/接收状态。

在媒体网关系统中，采用VxWorks在MPC8260的MCC接口上实现HDLC协议的软件主要包括BSP程序和网络通讯协议程序两部分。BSP程序对MCC口上的HDLC数据帧进行中断收发，通过消息传递的方式和上层程序进行信息交互。网络通讯协议程序主要用于保证传输的可靠性，对传输的HDLC数据帧进行解析，并进行不同的处理。上层应用程序用户可根据需要传输特定的内容。软件层次结构从上到下依次由上层应用程序、HDLC通讯协议、VxWorks操作系统及HDLC的BSP、硬件四部分组成。

在差错控制方面，媒体网关系统中包括语音、数据、信令消息，因此对数据链路差错要求各不相同。对语音时延要求高，允许适当丢包；数据在应用层做差错控制；信令对链路可靠性要求高，需在数据链路层进行差错控制。综合考虑系统实现的复杂性、通信效率、系统开销等因素，可以选择错帧重发机制作为通信的数据链路层的流量和差错控制机制。在协议上，通过HDLC的P/F位进行差错的监测与恢复。用户可以通过以太网和主控系统连接，进而方便地监控、配置、管理通过HDLC总线连接的各子系统。经过长时间的应用和测试，该系统运行稳定，性能良好。

6 结论

本文介绍了嵌入式媒体网关系统中各子系统间通过HDLC实现通信的方法，该方法已经在目前的基于CDMA20001x移动通信系统中得到商用，在系统可靠性、稳定性方面都取得了很好的效果，具有很高的推广价值。

参考文献

[1]Vxworks Programmer's Guide 5.5.Wind River System,Inc.,2003.

[2]MPC8260 POWERQUICC User's Manual.Motorola,Inc.,1999.

[3]陈智育.VxWorks程序开发实践.2004.