Xmodem协议详解以及源代码剖析.docx

NAK 0x15
研究Xmodem协议必看的11个问题
Xmodem协议作为串口数据传输主要的方式之一，恐怕只有做过bootloader的才 有机会接触一下，网上有关该协议的内容要么是英语要么讲解不详细。 笔者以前
写bootloader时研究 过1k-Xmodem，参考了不少相关资料。这里和大家交流一下我 对Xmodem的理解，多多指 教！
. Xmodem协议是什么？
XMODEM协议是一种串口通信中 广泛用到的异步文件传输协议。分为标准 Xmodem和1k-Xmodem两种,前者以128字节块的形式传输数据，后者字节块为1k 即1024字节，并且每个块都使用一个校验和过程来进行错误检测。在校验过程中 如果接收方关于一个块的 校验和与它在发送方的校验和相同时，接收方就向发送方 发送一个确认字节（ACK。由于Xmodem需要对每个块都进行认可，这将导致性能 有所下降，特别是延时比较长的场合，这种协议显得效率更低。
除了 Xmodem，还有Ymodem , Zmodem协议。他们的协议内容和 Xmodem类 似,不同的是Ymodem允许批处理文件传输，效率更高；Zmodem则是改进的了 Xmodem，它只需要对 损坏的块进行重发，其它正确的块不需要发送确认字节。减少 了通信量。
. Xmodem协议相关控制字符
SOH 0x01
STX 0x02
EOT 0x04
ACK 0x06
CAN 0x18
NAK 0x15
CTRLZ 0x1A
.标准Xmodem协议（每个数据包含有128字节数据帧格式
| SOH |信息包序号|信息包序号的补码|数据区段|校验和|
I I I I I I
. 1k-Xmodem （每个数据包含有1024字节数据帧格式
I STX I信息包序号I信息包序号的补码I数据区段I校验和I
I I I I I I
.数据包说明
对于标准Xmodem协议来说，如果传送的文件不是128的整数倍，那么最后一个 数据包的有效内容肯定小于帧长，不足的部分需要用CTRL- Z（0x1A来填充。这里 可能有人会问，，mcu收到后遇到 0x1A字符会怎么处理？其实如果传送的是文本文件，那么接收方对于接收的内容是 很容易识别的，因为CTRL-Z不是前128个ascii码，不是通用可见字符，如果是二进 制文件，mcu其实也不会把它当作代码来执 行。哪怕是excel文件等，由于其内部会 有些结构表示各个字段长度等，所以不会读取多余的填充字符。否则Xmodem太弱 了。对于1k-Xmodem，同上理。
.如何启动传输？
#define NAK 0x15
传输由接U方启动，方法是向发送方发送"C"或者NAK（注意哦，这里提到的 NAK是用来启动传输的。以下我们会看到NAK还可以用来对数据产生重传的机 制。接收方发送NAK信号表示接收方打算用累加和校验；发送字符"C"则表示接 收方想打算使用CRC校验（具体校验 规则下文Xmodem源码，源码胜于 雄辩。
.传输过程
当接收方发送的第一个"C"或者NAK到达发送方，发送方认为可以发送第一个 数据包，传输已经启动。发送方接着应该将数据以每次128字节的数据加上包头，包 号包号补码，末尾加上校验和，打包成帧格式传送。 发送方发了第一包后就等待接 收方的确认字节ACK ,收到接收方传来的ACK确认，就认为数据包被接收方正确接 收，并且接收方要求发送方继续发送下一个包；如果发送方收到接收方传来的 NAK（这里，NAK用来告诉发送方重传，不是用来启动传输 字节，则表示接收方请求 重发刚才的数据包；如果发送方收到接收方传来的CAN字节,则表示接收方请求无 条件停止传输。
.如何结束传输？
如果发送方正常传输完全部数据，需要结束传输，正常结束需要发送方发送 EOT字节通知接收方。接收方回以ACK进行确认。当然接收方也可强制停止传 输,当接收方发送CAN字节给发送方，表示接收方想无条件停止传输，发送方收到 CAN后,不需要再发送EOT确认（因为接收方已经不想理它了，呵呵。
.特殊处理
虽然数据包是以SOH来标志一个信息包的起始的，但在SOH位置上如果出现 EOT则表示数据传输结束，再也没有数据传过来。
接收方首先应确认数据包序号的完整性，通过对数据包序号取补，然后和数据包 序号的补码异或,结果为0表示正确，结果不为0则发送NAK请求重传。接收方确 认数据包序号正确后，然后检查是否期望的序号。如果不是期望得到的数据包序号 ，
NAK 0x15
#define NAK 0x15
说明发生严重错误，应该发送一个CAN来中止传输。如果接收