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作者：zzssdd2

E-mail：zzssdd2@foxmail.com

〇、前言

近段時間做的項目涉及到設(shè)備固件OTA升級相關(guān)工作，其中有用到Ymodem協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，故整理一下Ymodem協(xié)議的知識。一是為寫上位機/下位機做準備，二是做個備忘便于以后用時查閱。

一、符號說明

協(xié)議中用到的符號及其對應(yīng)的數(shù)值和含義說明

二、傳輸起始幀

接收方發(fā)起傳輸請求后由發(fā)送方發(fā)送的第一包數(shù)據(jù)

• SOH：表示這個數(shù)據(jù)幀中包含著128個字節(jié)的數(shù)據(jù)段
• 00：表示數(shù)據(jù)幀序號，初始是0，依次遞增（滿255從0開始）
• FF：是幀序號的取反（提供一種數(shù)據(jù)是否正確的判斷依據(jù)）
• 數(shù)據(jù)段(128byte)：文件名 + 文件大小 + NULL
  • 文件名：例如文件名是foo.c，ACSII字符轉(zhuǎn)換為HEX字符就是66 6F 6F 2E 63。它在數(shù)據(jù)幀中存放格式為66 6F 6F 2E 63 00 ，最后加一個00表示文件名字段結(jié)束。
  • 文件大小：假如上面的foo.c文件大小為1024字節(jié)，轉(zhuǎn)化成16進制即0x400。它在數(shù)據(jù)幀中存放格式為34 30 30 00，即ASCII格式的400，最后加一個00表示文件大小字段結(jié)束
  • NULL：數(shù)據(jù)部分大小為128字節(jié)，除去文件名與文件大小占用的空間外，剩余的x Bytes全部用00填充
• CRC-H和CRC-L分別表示16位CRC校驗碼的高8位與低8位，校驗只針對數(shù)據(jù)段。

三、傳輸數(shù)據(jù)幀

文件內(nèi)容數(shù)據(jù)包

• STX 表示這幀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段為1024字節(jié)，SOH 表示這幀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段為128字節(jié)

• 第一包幀序為01，幀序反碼為FE，第二包幀序為02，其反碼為FD......以此類推

• CRC-H和CRC-L分別表示16位CRC校驗碼的高8位與低8位，校驗只針對數(shù)據(jù)段。

• 如果文件最后一幀數(shù)據(jù)在128~1024之間，則使用STX的1024字節(jié)傳輸，但是剩余空間全部用0x1A填充，如下結(jié)構(gòu)：

  -------------------------------------------------------
  | STX | num | ~num | data[ ] | 1A ...1A | CRCH | CRCL |
  -------------------------------------------------------
  

• 如果文件最后一幀數(shù)據(jù)小于128字節(jié)，則選擇SOH的128字節(jié)來傳輸，但是剩余空間全部用0x1A填充，如下結(jié)構(gòu)：

  ------------------------------------------------------
  | SOH | num | ~num | data[ ] | 1A...1A | CRCH | CRCL |
  ------------------------------------------------------
  

四、傳輸結(jié)束幀

發(fā)送方發(fā)送的最后一包數(shù)據(jù)

• 結(jié)束幀同樣以SOH開頭，表示后面跟著128字節(jié)的數(shù)據(jù)，結(jié)束幀的幀序也認為是00 FF
• 結(jié)束幀的128字節(jié)的數(shù)據(jù)部分不存放任何信息，即NUL[128]全部用00填充
• 因為數(shù)據(jù)段全為00，故校驗碼也為00 00

五、傳輸流程

文件的傳輸分為如下幾個階段進行

• 階段1：發(fā)起傳輸請求

接收方給發(fā)送方不斷地發(fā)送字符'C'，以期望收到發(fā)送方的數(shù)據(jù)響應(yīng)。

接收方->>發(fā)送方: Char 'C'
接收方->>發(fā)送方: Char 'C'
......

• 階段2：起始幀的發(fā)送及確認

發(fā)送方收到接收方發(fā)來'C'字符，開始發(fā)送起始幀數(shù)據(jù)。等待接收方響應(yīng)ACK標記，發(fā)送方收到ACK標記后等待接收方發(fā)送字符'C'則開始正式傳輸文件內(nèi)容。

發(fā)送方->>接收方: Start packet
接收方->>發(fā)送方: ACK
接收方->>發(fā)送方: C

• 階段3：文件內(nèi)容的傳輸及確認

發(fā)送方每發(fā)一個文件內(nèi)容數(shù)據(jù)包，就期待接收方響應(yīng)一個ACK標記，以繼續(xù)發(fā)送下一個包。

發(fā)送方->>接收方: Packet 1
接收方->>發(fā)送方: ACK
發(fā)送方->>接收方: Packet 2
接收方->>發(fā)送方: ACK
......

• 傳輸過程中的異常處理

若發(fā)送方發(fā)完數(shù)據(jù)包后收到了接收方NAK標記的響應(yīng)，則重發(fā)此包，直到收到ACK響應(yīng)或者超時退出。

發(fā)送方->>接收方: Packet n
接收方->>發(fā)送方: NAK
發(fā)送方->>接收方: Packet n
接收方->>發(fā)送方: ACK
發(fā)送方->>接收方: Packet n+1
......

若發(fā)送方發(fā)完數(shù)據(jù)包后收到了接收方CAN標記的響應(yīng)，則停止數(shù)據(jù)包發(fā)送，結(jié)束傳輸。

......
發(fā)送方->>接收方: Packet n
接收方->>發(fā)送方: ACK
發(fā)送方->>接收方: Packet n+1
接收方->>發(fā)送方: CAN
中止傳輸

• 階段4：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束

若發(fā)送方已將數(shù)據(jù)包全部發(fā)完，則發(fā)送EOT標記等待接收方的NAK響應(yīng)，當發(fā)送方收到NAK后會再次發(fā)送EOT等待接收方的C標記來請求結(jié)束幀，發(fā)送結(jié)束幀后收到接收方的ACK標記則表示本次傳輸完成

發(fā)送方->>接收方: EOT
接收方->>發(fā)送方: NAK
發(fā)送方->>接收方: EOT
接收方->>發(fā)送方: C
發(fā)送方->>接收方: Over packet
接收方->>發(fā)送方: ACK
傳輸結(jié)束

六、實例說明

假設(shè)以foo.c，大小為4196Bytes（16進制為0x1064）的文件作為傳輸對象，則它的傳輸過程如下：

七、CRC16校驗

數(shù)據(jù)幀中校驗碼的計算方式——C語言

/******************************************************************************************
*	函	數(shù): CRC16_Xmodem
*	描	述: 計算CRC16-Xmodem
*		    多項式x16+x12+x5+1(0x1021) | 初始值0x0000 | 低位在后,高位在前 | 結(jié)果與0x0000異或
*	輸	入: pData : 數(shù)據(jù)指針
*			ulSize : 數(shù)據(jù)長度
*	輸	出: CRC16檢驗碼
******************************************************************************************/
uint16_t CRC16_Xmodem(uint8_t *pData, uint32_t ulSize)  
{  
	uint8_t i;
    uint16_t usCRC = 0x0000;  
    
    while (ulSize--)     
    {  
        usCRC ^= (*pData++ << 8);
        for(i = 0; i < 8; i++)  
        {  
            if(usCRC & 0x8000)  
            {
                usCRC = (CRCin << 1) ^ 0x1021;  
            }
            else
            {              
                usCRC = usCRC << 1;
            }
        }  
    }  
    
    return usCRC;  
}