【摘 要】
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众所周知,USB通用串行总线是一种点对点连接、一个接口仅支持一个设备的通用外围接口标准,因其成本低、连线简单、支持即插即用、带宽利用率高、纠错能力强等系列优点,被广泛应用于PC机及嵌入式系统与外围设备间的数据传输与互联。在团队承担的某型装备信息化性能测试项目中,根据任务需求,需要对该装备中USB总线数据进行实时监听,既不能影响装备间信息链路的正常传输,又需要实时监听数据传输内容以评估其传输准确性。
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众所周知,USB通用串行总线是一种点对点连接、一个接口仅支持一个设备的通用外围接口标准,因其成本低、连线简单、支持即插即用、带宽利用率高、纠错能力强等系列优点,被广泛应用于PC机及嵌入式系统与外围设备间的数据传输与互联。在团队承担的某型装备信息化性能测试项目中,根据任务需求,需要对该装备中USB总线数据进行实时监听,既不能影响装备间信息链路的正常传输,又需要实时监听数据传输内容以评估其传输准确性。在此背景下,本文开展了嵌入式USB2.0总线监听技术研究,设计了基于FPGA+海思芯片架构的嵌入式USB无侵入监听系统,开发了数据解析处理软件,利用该系统完成了实验测试,并对采集到的数据进行解析与处理。本文主要工作分为三大部分:USB总线监听技术研究、硬件监听系统与数据存储部分以及对USB数据解析部分。在监听技术方面的研究包括了对USB2.0协议的深入分析,以及对ULPI接口协议的分析。硬件系统方面以FPGA为监听系统核心,包括FPGA逻辑设计,FPGA和USB控制器连接以及嵌入式处理器存储单元。数据解析部分包含了对数据解析软件的开发应用,基于Python语言进行开发的数据解析功能,Qt平台开发的GUI界面。其中数据解析功能模块主要针对于USB数据的TCP和UDP协议解析。实现过程是先从底层开始按照采集USB协议解析原始数据,把USB数据包转换为网络层的TCP或UDP的数据包,再对网络包的内容根据不同数据格式进行再次解析。解析数据内容主要包含视频、图片、报文等。最后,实验结果表明,该技术实现了对通信设备间传输数据的实时监听工作。完成对监听数据包的存储与内容的解析,将数据内容可视化,对现代信息化设备的通信功能做出评价。
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