### 使用xModem协议的AVR单片机BootLoader设计详解 #### 一、AVR单片机的特点 Atmel公司的AVR系列单片机以其高性能、低功耗等特点著称，广泛应用于各种嵌入式系统中。对于BootLoader的设计来说，AVR单片机的一些特性尤为重要： 1. **内置Flash**: AVR单片机内部集成了Flash存储器，这使得它可以直接运行存储在Flash中的程序，而无需外部存储设备。更重要的是，这些单片机具备自编程功能，即可以通过特定指令对内部Flash进行读写操作，这对于实现BootLoader功能至关重要。 2. **串行通信**: AVR单片机通常配备一个或多个串行通信接口(SPI、USART等)，这些接口支持多种通信协议，包括xModem等，从而为BootLoader通过串口接收程序更新提供了可能。 #### 二、BootLoader的原理 BootLoader是一种特殊的程序，它的主要任务是在系统启动时加载并运行操作系统或其他应用程序。具体到AVR单片机的BootLoader，其核心功能包括： 1. **程序升级**: 当需要对AVR单片机中的应用程序进行更新时，BootLoader负责接收新版本的程序代码并通过xModem等协议将其写入单片机的Flash存储器中。 2. **程序引导**: 在程序升级完成后，BootLoader会自动跳转至新的应用程序入口处，开始执行新的程序。 3. **异常处理**: 在无法进行程序升级的情况下，BootLoader还需要能够检测到异常并采取相应的措施，比如重试或恢复到旧版本。 #### 三、xModem协议详解 xModem协议是一种简单的文件传输协议，常用于低速数据传输场景。它适用于AVR单片机BootLoader的设计，原因在于： 1. **简单易用**: xModem协议结构简单，易于实现，特别适合资源受限的单片机环境。 2. **可靠传输**: 每个数据包都会经过校验和确认，确保数据的准确无误传输。 **xModem协议的具体格式如下**: - `` (Start of Heading): 用来标识数据包的开始。 - ``: 表示数据块的编号。 - `<~BlockNo>`: `` 的取反。 - ``: 包含128字节的有效数据，不足128字节时需要填充。 - ``: 数据块的校验和。 **典型的数据传输流程**: 1. **握手阶段**: 接收方首先发送`NAK`信号，发送方接收到后发送包含数据块的第一包数据。 2. **数据传输**: 发送方发送数据块，接收方对接收到的数据进行校验，并发送`ACK`或`NAK`作为应答。 3. **结束**: 所有数据传输完毕后，发送方发送`EOT`信号表示结束，接收方再发送一次`ACK`确认。 #### 四、基于xModem协议的BootLoader程序设计 1. **硬件配置**: - 使用RS-232接口进行数据传输。 - 波特率设置为115200bps。 - 数据位8位，停止位1位，无奇偶校验。 2. **软件实现**: - **串口接收中断**: 为了高效处理接收数据，采用中断方式实现。 - **超时处理**: - 握手阶段的超时处理: 利用Timer1作为定时器，每超时1秒重发握手信号。 - 数据块中的超时处理: Timer1溢出中断服务程序中设置超时标志，当接收到数据时在中断服务程序中复位Timer1。 3. **BootLoader流程**: - **上电复位**: 单片机上电后进入BootLoader模式。 - **等待命令**: 监听串口是否有升级命令。 - **程序升级**: 收到升级命令后，按照xModem协议接收并存储新程序。 - **程序执行**: 升级完成后，跳转至新程序入口开始执行。 - **超时处理**: 若长时间未接收到升级命令，则直接执行旧版程序。 使用xModem协议的AVR单片机BootLoader设计不仅能够简化程序升级的过程，还能确保升级的安全性和可靠性。这种方式在实际应用中已经被证明是非常有效且实用的解决方案。

XModem是一种在串口通信中广泛使用的异步文件传输协议，分为XModem和1k-XModem协议两种，前者使用128字节的数据块，后者使用1024字节即1k字节的数据块。Xmodem协议传输有接收程序和发送程序完成，先由接收程序发送协商字符，协商校验方式，协商通过之后发送程序就开始发送数据包，接收程序接收到完整的一个数据包之后按照协商的方式对数据包进行校验。校验通过之后发送确认字符，然后发送程序继续发送下一包；如果校验失败，则发送否认字符，发送程序重传此数据包。 YModem协议是XModem的改进协议，它最常用于调制解调器之间的文件传输的协议，具有快速，稳定传输的优点。它的传输速度比XModem快，这是由于它可以一次传输1024字节的信息块，同时它还支持传输多个文件，也就是常说的批文件传输。 本资源利用Qt实现了XModem和YModem协议，收发测试验证通过。

Delphi 串口文件传输， VaComm64+XModem协议+YModem协议+ZModem协议，串口指令，串口调试源代码。

软件名：SerialAffuse 功能：软件主要实现了通过串口转向底层flash烧写文件的功能，文件传输支持协议XModem SUM/XModem CRC/XModem 1KCRC等，串口连接时，支持自定义波特率; 在使用SerialAffuse烧写文件时，建议采用如下流程：连接串口->选择文件->点击按钮“发送”->底层板卡/设备上电；

CRC16的9个LabVIEW算法CCITT,CCITT-KERMIT,CCITT-X25，CCITT-XMODEM,DNP,IBM,MAXIM,MODBUS,USB，开发环境LabVIEW2013(9 LabVIEW algorithm of CRC16: CCITT,CCITT-KERMIT,CCITT-X25，CCITT-XMODEM,DNP,IBM,MAXIM,MODBUS,USB The development environment version is LabVIEW 2013)

水下滑翔机是一种依靠重心和自身净浮力变化驱动航行的新型水下机器人。为满足其长时间大 尺度海洋调查的要求，设计了一种无线电和铱星卫星通信相结合的通信系统，并根据通信系统在海洋环境 下通信链路不稳定的特点，设计了一种改进Xmodem通信协议，以保证水下滑翔机在海洋调查过程中通信 的有效性和可靠性。通过海上实验表明：该通信系统和改进Xmodem协议可以满足水下滑翔机上传实验 数据的应用需求。

ecom串口助手是一款串口(RS232)调试软件，支持Xmodem功能，支持Xmodem-1k功能，支持命令启动Xmodem-1k功能

Xmodem和Ymodem 传输协议JAVA实现

CRC16_CCITT、CRC16_XMODEM、CRC16_MODBUS、CRC16_MAXIM、CRC16_USB的C语言代码

只须移植UART接口部分,就可以在嵌入系统中通过XMODEM接收文件