### Xmodem串口传输协议知识点详解 #### 一、Xmodem协议概述 Xmodem协议是一种在个人计算机通信中广泛应用的异步文件传输协议。该协议最初是为了通过拨号调制解调器实现文件传输而设计的，随着技术的发展，它也被广泛应用于串口通信和其他形式的数据传输。 ##### 1.1 Xmodem简介 Xmodem协议分为两种标准版本：Xmodem和1k-Xmodem。Xmodem使用128字节的数据块进行传输，而1k-Xmodem则使用1024字节的数据块。这两种版本都支持校验方式的选择，包括一般校验和(Checksum)以及循环冗余校验(CRC)。此外，它们还支持多次重传机制，通常情况下最多尝试重传10次。 Xmodem协议的数据传输流程是由接收端发起的。接收端向发送端发送协商字符，协商确定采用的校验方式。协商成功后，发送端开始发送数据包。接收端收到数据包后，根据协商好的校验方式进行校验。如果校验通过，则发送确认字符（ACK），发送端继续发送下一个数据包；若校验失败，则发送否认字符（NAK），发送端重新发送当前数据包。 由于Xmodem协议需要对每个数据块进行确认，因此在网络延迟较大的环境中，其传输效率相对较低。 ##### 1.2 相关协议对比 - **Xmodem**: 基础协议，适用于小文件传输或低速网络环境。 - **Ymodem**: 在Xmodem基础上进行了扩展，支持批量文件传输，提高了传输效率。 - **Zmodem**: 对Xmodem进一步优化，仅重传损坏的数据块，减少了不必要的数据流量，提升了整体传输效率。 #### 二、Xmodem协议细节 Xmodem协议的核心在于数据包的格式与传输流程。 ##### 2.1 数据包格式 - **Xmodem数据包**: - 开始字符（StartOfHeader）: (01H)，表示这是一个标准Xmodem数据包。 - 包序号（PacketNumber）: 一个单字节表示当前数据包的序号。 - 序号补码（Complement Packet Number）: 为了确保数据的准确性，需要计算并发送包序号的补码。 - 数据（PacketData）: 128字节的数据。 - 校验码（Checksum/CRC）: 双字节的CRC16校验或简单的校验和。 - **1k-Xmodem数据包**: - 开始字符（StartOfHeader）: (02H)，表示这是一个1k-Xmodem数据包。 - 其他字段与Xmodem相同，但数据部分为1024字节。 ##### 2.2 数据包说明 对于非128或1024字节的文件，最后一个数据包的有效内容会少于标准包大小。在这种情况下，不足的部分需要用CTRL-Z(0x1A)来填充。如果传输的是二进制文件，如.bin文件，接收端不会将其作为代码执行，而是正常解析文件内容。 ##### 2.3 启动传输 传输过程由接收方启动，通常通过发送"C"或NAK字符来启动。发送"C"表示接收方希望使用CRC校验，而发送NAK则表示希望使用累加和校验。 ##### 2.4 传输流程 - 接收方发送第一个"C"或NAK至发送方，表示传输已启动。 - 发送方接收到启动信号后，开始发送第一个数据包，其中包含128字节的数据（对于Xmodem）、包头、包序号、包序号补码以及校验码。 - 发送方等待接收方的确认（ACK）或否认（NAK）。如果收到ACK，则继续发送下一个数据包；如果收到NAK，则重发当前数据包。 - 当所有数据包传输完毕后，发送方发送结束字符(04H)来通知接收方传输结束。 #### 三、总结 Xmodem协议虽然简单，但在某些应用场景下仍具有不可替代的作用，尤其是在嵌入式系统开发过程中。理解其工作原理有助于更好地利用这一协议来提高文件传输的可靠性和效率。同时，通过对Xmodem与其他协议的对比，我们可以更好地选择适合特定场景的传输方案。

### Xmodem收发C程序实例解析 #### 一、简介 Xmodem是一种用于在计算机之间通过串行通信链路传输数据的标准协议。它最初是为调制解调器设计的，但同样适用于任何半双工通信信道，如TCP/IP连接。本篇文章将深入分析一个基于C语言编写的Xmodem收发程序示例，该示例代码提供了对Xmodem协议的基本实现，并支持使用标准Xmodem协议或1K-Xmodem变体进行数据传输。 #### 二、协议基础 Xmodem协议定义了一系列控制字符来管理数据的发送与接收。这些控制字符包括： - **SOH (Start of Heading)**：0x01，表示数据包的开始。 - **STX (Start of Text)**：0x02，用于1K-Xmodem变体，也表示数据包的开始。 - **EOT (End of Transmission)**：0x04，表示数据传输结束。 - **ACK (Acknowledgment)**：0x06，表示接收到的数据包已被正确接收。 - **NAK (Negative Acknowledgment)**：0x15，表示接收到的数据包有错误或丢失。 - **CAN (Cancel)**：0x18，用于取消正在进行的传输。 - **CRC (Cyclic Redundancy Check)**：通常用特定的字符（例如'C'）来标记，后跟两个字节的CRC值，用于校验数据的完整性。 #### 三、代码结构与功能 ##### 1. 许可证声明 程序以GNU通用公共许可证的形式发布，允许自由地分发和修改。 ##### 2. 包含头文件 程序包含了多个标准库头文件，例如`stdio.h`、`fcntl.h`、`string.h`等，这些库为程序提供了必要的输入输出、文件操作等功能。 ##### 3. 定义宏常量 - **XMODEM_SOH**: 控制字符SOH，用于标识一个Xmodem数据包的开始。 - **XMODEM_STX**: 控制字符STX，用于1K-Xmodem。 - **XMODEM_EOT**: 控制字符EOT，表示数据传输的结束。 - **XMODEM_ACK**: 控制字符ACK，确认接收到的数据包。 - **XMODEM_NAK**: 控制字符NAK，表示数据包未被正确接收。 - **XMODEM_CAN**: 控制字符CAN，用于取消当前传输。 - **XMODEM_CRC_CHR**: 字符'C'，用于标识CRC校验码的开始。 - **XMODEM_CRC_SIZE**: CRC校验码大小，通常为2字节。 - **XMODEM_FRAME_ID_SIZE**: 数据帧ID的大小，包括帧号和其补码。 - **XMODEM_DATA_SIZE_SOH**: 对于标准Xmodem协议，每个数据包的大小为128字节。 - **XMODEM_DATA_SIZE_STX**: 对于1K-Xmodem协议，每个数据包的大小为1024字节。 - **USE_1K_XMODEM**: 宏定义，用于指定是否启用1K-Xmodem协议。 ##### 4. 超时时间设置 - **TIMEOUT_SEC**: 根据缓冲区长度和波特率计算接收超时时间（秒）。 - **TIMEOUT_USEC**: 微秒级超时时间，这里设置为0，即仅使用秒级别的超时。 #### 四、实现细节 ##### 1. 协议选择 根据宏定义`USE_1K_XMODEM`的值决定使用标准Xmodem还是1K-Xmodem协议： - 如果`USE_1K_XMODEM`为1，则使用1K-Xmodem。 - 否则，使用标准Xmodem。 ##### 2. 数据帧格式 Xmodem数据帧格式如下： - SOH/STX：帧的开始。 - 帧编号：表示当前数据包的顺序号。 - 帧编号的补码：为了增加错误检测能力。 - 数据：实际传输的数据。 - CRC校验码：用于验证数据完整性的校验码。 #### 五、总结 此C程序示例提供了Xmodem协议的基础实现，通过对关键宏定义和控制字符的理解，可以进一步扩展该程序的功能，例如增加错误处理机制、优化超时设置等。此外，通过比较标准Xmodem与1K-Xmodem的不同之处，可以根据实际应用场景选择合适的协议版本。这种灵活的设计使得该示例代码具有很高的参考价值和实用性。

### 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