1.  概述

本文以亚册SDLC-ETH协议转换器为例，描述HDLC、UDP协议转换应用。

SDLC-ETH提供2、4路高速多协议同异步串口，1路10/100/1000M自适应以太网口，实现串口与以太网之间的协议转换。

2.  UDP基础

2.1  UDP Client & Server

不同于TCP协议，UDP协议不是以Client/Server模式工作，也没有Client端、Server端的说法。

UDP是一种无连接的协议，当HDLC协议转换器要发送UDP报文的时候，只需要知道对方计算机的IP地址和端口号就可以发送数据。

但是在工作中，为了便于理解和说明，我们往往把UDP接收方称为UDP Server，发送方称为UDP Client。按照这个说法，HDLC协议转换器充当了UDP Client的角色，计算机或服务器充当了UDP Server的角色。

作为UDP Server，并不需要知道Client的地址、甚至端口。

UDP Client必须配置UDP Server的地址或端口，即目的IP地址、目的UDP端口。

2.2  UDP报文结构

UDP报文由IP包承载，用户关心的是应用数据。

2.3 单播、广播与组播

2.3.1 单播

当目的IP地址为单播地址时，UDP数据采用点到点的方式传输，即只有IP地址与目的IP相符的计算机才能够收到数据。

UDP单播的优点：

●  可以跨越路由器和网关传送数据

●  非目标计算机收不到数据

单播的缺点是无法实现点到多点的数据传输。

2.4 广播

当目的IP地址为255.255.255.255，或者为所在网段的子网广播地址时（如192.168.1.255），本广播域内的所有设备，均能够收到协议转换器发出的UDP报文。

广播的优点：

●  是以最低的开销，实现一对多的数据传输

●  当目标计算机的IP地址调整修改时，协议转换器的目的IP地址一般不需要重新配置

UDP广播的缺点：

●  非目标计算机也能收到UDP报文

●  UDP报文不能跨越网段（路由器）传输。

2.5 组播

如果目的IP为D类地址，即224.0.0.0至239.255.255.255之间的IP地址，加入该组播地址的计算机能够收到数据，能够比较好的实现一对多的传输。

除非经过特别的设置，组播同样不同跨越路由器传输。

3.  HDLC帧结构

HDLC帧结构如下表所示，包括地址字段、控制字段、信息字段及CRC校验字段。

一般在行业通信应用中，HDLC基本用于点-点的透明传输，用户数据往往占用了地址字段、控制字段。

4.  HDLC转UDP

4.1 应用框图

HDLC转UDP功能示意图如下，SDLC-ETH协议转换器通过同步串行接口，接收来自其他设备的HDLC帧，将其转换为UDP报文，通过以太网发送给计算机或服务器。

4.2 协议转换

为了确保用户数据的完整性，SDLC-ETH协议转换器，把完整的HDLC帧置于UDP应用数据中，转发给UDP Server。

4.3 发送UDP报文

4.3.1  UDP单播发送

SDLC-ETH协议转换器，能够提供多个转发项，把一个串口的数据转发至多个目的，从而实现一对多的传输。

SDLC-ETH单播配置示例如下，该配置能够把源自串口S1的数据转发至4个不同计算机：

UDP Server编程提示：

●  绑定目的UDP端口到接收以太网口

4.3.2   UDP广播发送

亚册SDLC-ETH协议转换器设备的广播配置示例如下：

UDP Server编程提示：

●  绑定目的UDP端口到接收以太网口

●  使能UDP广播接收选项

4.3.3  UDP组播发送

亚册SDLC-ETH协议转换器设备的组播配置示例如下：

UDP Server编程提示：

●  绑定目的UDP端口到接收以太网口

●  启动接收时，加入到组播地址对应的group

●  退出接收时，退出组播地址对应的group

4.4 UDP Server如何识别源串口

在很多应用中，例如空管自动化（ATC）应用，需要把源自多个不同串口的HDLC帧，转发给一台服务器或计算机，进行统一处理。

在这种情况下，需要有一种策略，让计算机能够知道所收的UDP报文，源自哪个串口。

4.4.1  根据目的UDP端口区分源串口

如下图所示，为每个串口设置不同的转发目的UDP端口。UDP Server计算机在不同的UDP端口接收数据，在8001端口所收报文来自串口S1，8004端口所收报文来自串口S4。

4.4.2  根据源UDP端口区分源串口

当采用目的UDP端口识别源串口方案的时候，UDP Server需要在多个UDP端口上监听和接收数据。当串口数量很多的时候，不仅UDP Server的端口资源占用过多，配置及编程的复杂度也提高不少。

为了简化UDP Server侧的实现，我们可以采用下例的配置，把每个转换都转发至UDP Server的同一端口。亚册HDLC协议转换器在转发时，会自动根据源串口调整UDP报文的源端口号，其中串口S1转发的UDP报文源端口为8001、串口S2的为8002，以下逐渐递增。

这样，UDP Server仅需在一个端口（下例为8000）监听和接收数据，然后根据源UDP端口区分源串口。如果存在多台协议转换器，UDP Server可以通过源IP区分源设备。

5.  UDP转HDLC

5.1 应用框图

借助于亚册HDLC协议转换器、网关产品，计算机或服务器能够实现同步HDLC串口发送功能。

典型的应用如下图所示。计算机作为UDP Client通过以太网接口发送UDP报文，协议转换器将收到的UDP报文转换为HDLC帧，然后从同步串口发送出去。

5.2  协议转换-CRC使能

最典型的UDP转HDLC应用如下图所示，协议转换器把UDP的应用数据装入HDLC帧的用户数据区，然后计算CRC并填充FCS字段，形成一个完整的HDLC帧进行发送。

为了减轻计算机的计算负荷、降低用户编程的复杂性，一般情况下，UDP报文中不包含HDLC的FCS字段，该字段由HDLC协议转换器计算填充。

5.3  协议转换-CRC关闭

在有些情况下，用户不需要协议转换器进行CRC计算，仅需要组装为HDLC帧发送。

此时，串口的HDLC配置，需要关闭CRC功能。

5.4  UDP报文接收

5.4.1  接收单播报文

如果计算机发出的UDP报文，目的地址为协议转换器的IP地址，则为单播传输方式。

单播实现点-点的数据传输，UDP报文能够跨越路由器。

配置示例如下，使能从UDP端口8001收到的报文，转发至串口S1：

5.4.2  接收广播报文

亚册HDLC协议转换器，不需要特别的配置，能够接收广播UDP报文。

5.4.3  接收组播报文

当计算机采用组播发送UDP报文时，协议转换器需要配置该组播地址，从而能加入该group，并收到相应的组播报文。

如下图所示，UDP接收的组播地址为224.10.10.10：