HDLC (High-Level Data Link Control) ist ein bitorientiertes synchrones Datenkommunikationsprotokoll, das eine zuverlässige Datenübertragung über verrauschte oder unzuverlässige Kommunikationskanäle ermöglicht. Es arbeitet auf der Datenverbindungsschicht des Open Systems Interconnection (OSI)-Modells und wird häufig in verschiedenen eingebetteten Systemen und industriellen Anwendungen eingesetzt.
Hier ist ein Überblick über das HDLC-Protokoll im Kontext eingebetteter Systeme:
1. Grundprinzipien:
- HDLC ist ein synchrones Protokoll, das mit Datenrahmen fester Größe arbeitet.
- Es umfasst Mechanismen zur Fehlererkennung und -korrektur (CRC-Prüfsumme), zur Flusskontrolle und zur Synchronisierung der Kommunikation zwischen Geräten.
2. Rahmenstruktur:
- Ein HDLC-Frame besteht aus einem Header, einem Steuerfeld, einem Datenfeld und einer Frame Check Sequence (FCS).
- Der Header enthält Synchronisierungsflags und Adressinformationen. Das Kontrollfeld gibt den Rahmentyp und die Sequenznummern an. Das Datenfeld enthält Benutzerdaten und das FCS wird zur Fehlererkennung verwendet.
3. Fehlererkennung und -korrektur:
- HDLC verwendet einen CRC-Algorithmus (Cyclic Redundancy Check) zur Fehlererkennung. Der Sender fügt jedem Frame einen CRC-Wert hinzu und der Empfänger überprüft diesen CRC beim Empfang des Frames. Bei Übertragungsfehlern kann der Empfänger den Frame ablehnen.
4. Flusskontrolle:
- HDLC unterstützt sowohl Stop-and-Wait- als auch Sliding-Window-Flusskontrollmechanismen. Die Stop-and-Wait-Flusskontrolle stellt sicher, dass der Empfänger jeden Frame bestätigt, bevor der Sender den nächsten sendet. Die Flusssteuerung mit Schiebefenster ermöglicht es dem Absender, mehrere Frames zu übertragen, bevor er auf die Bestätigung wartet, was die Effizienz erhöht.
5. Synchronisation:
- HDLC verwendet bestimmte Flag-Sequenzen (normalerweise 01111110), um die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger zu synchronisieren. Besonders wichtig ist die Synchronisation in lauten Umgebungen, in denen Bitfehler auftreten können.
6. Vielseitig einsetzbar:
- Aufgrund seiner Flexibilität, Zuverlässigkeit und Fehlerkorrekturfähigkeit eignet sich HDLC für verschiedene Anwendungen, einschließlich Datenkommunikation, industrielle Automatisierung und Kommunikation mit Peripheriegeräten.
7. Eingebettete Implementierung:
- In eingebetteten Systemen wird HDLC häufig in Software oder Firmware implementiert. Die Software/Firmware folgt den HDLC-Protokollspezifikationen und verwaltet den Rahmenaufbau/-abbau, die Fehlererkennung, die Flusskontrolle und die Synchronisierung.
8. Kommunikationsmedien:
- HDLC kann über verschiedene Kommunikationsmedien wie serielle Kabel, Glasfaser und sogar drahtlose Verbindungen betrieben werden, wodurch es in verschiedenen eingebetteten Systemdesigns vielseitig einsetzbar ist.
Insgesamt sorgt HDLC für eine zuverlässige Datenkommunikation, indem es Fehler erkennt, den Datenfluss reguliert und eine Synchronisierung zwischen kommunizierenden Geräten herstellt. Aufgrund seiner Flexibilität eignet es sich für eine Vielzahl eingebetteter Systeme, die eine zuverlässige Datenübertragung über potenziell unzuverlässige oder verrauschte Kanäle erfordern.
