XModem协议

XModem协议介绍：

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。





一、XModem校验和协议



1. XModem信息包格式

XModem协议最早由Ward Christensen在20世纪70年代提出并实现的，传输数据单位为信息包，信息包格式如下：

---------------------------------------------------------------------------
|     Byte1     |    Byte2    |     Byte3      |Byte4~Byte131|  Byte132   |
|-------------------------------------------------------------------------|
|Start Of Header|Packet Number|~(Packet Number)| Packet Data |  Check Sum |
---------------------------------------------------------------------------

2. 校验和的计算

所有的数据字节都将参与和运算，由于校验和只占一个字节，如果累加的和超过255将从零开始继续累加。

3. 字段定义

<SOH> 01H

<EOT> 04H

<ACK> 06H

<NAK> 15H

<CAN> 18H



4. 校验和方式的XModem传输流程

传输流程如图所示：

------------------------------------------------------------------------------
|               SENDER                |          |          RECIEVER         |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
|                                     |          |  Time out after 3 second  |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
| SOH|0x01|0xFE|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x03|0xFC|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| .                                   |          |  .                        |
| .                                   |          |  .                        |
| .                                   |          |  .                        |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| EOT                                 |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
------------------------------------------------------------------------------

对于发送方仅仅支持校验和的传输方式，接收方应首先发送NAK信号来发起传输，如果发送方没有数据发送过来，需要超时等待3秒之后再发起NAK信号来进行数据传输。对于数据传输正确，接收方需要发送ACK信号来进行确认，如果数据传输有误，则发送NAK信号，发送方在接收到NAK信号之后需要重新发起该次数据传输，如果数据已近传输完成，发送方需要发送EOT信号，来结束数据传输。



5. 如何取消数据传输

当接收方发送CAN表示无条件结束本次传输过程，发送方收到CAN后，无需发送EOT来确认，直接停止数据的发送。





二、XModem-CRC16协议



1. XModem-CRC16信息包格式

XModem协议在90年代做过一次修改，将132字节处的校验和改成双字节的CRC16校验，CRC16校验的信息包格式如下：

------------------------------------------------------------------------------
|     Byte1     |    Byte2    |     Byte3      |Byte4~Byte131|Byte132~Byte133|
|----------------------------------------------------------------------------|
|Start Of Header|Packet Number|~(Packet Number)| Packet Data |   16Bit CRC   |
------------------------------------------------------------------------------

2. CRC16的计算

比较复杂，表示看不懂，以后有时间再研究吧，先给出一份源代码，来自:

http://web.mit.edu/6.115/www/miscfiles/amulet/amulet-help/xmodem.htm

int calcrc(char *ptr, int count)
{
	int crc;
	char i;

	crc = 0;
	while (--count >= 0)
	{
		crc = crc ^ (int) *ptr++ << 8;
		i = 8;
		do
		{
			if (crc & 0x8000)
				crc = crc << 1 ^ 0x1021;
			else
				crc = crc << 1;
		} while (--i);
	}

	return (crc);
}

需要注意的是，在发送方，CRC是高字节在前，低字节在后。

3. CRC16校验的XModem传输流程

传输流程如图所示：

---------------------------------------------------------------------------
|               SENDER             |          |           RECIEVER        |
|                                  |  <---    |  'C'                      |
|                                  |          |  Time out after 3 second  |
|                                  |  <---    |  'C'                      |
| SOH|0x01|0xFE|Data[0~127]|CRC16| |  --->    |                           |
|                                  |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CRC16| |  --->    |                           |
|                                  |  <---    |  NAK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CRC16| |  --->    |                           |
|                                  |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x03|0xFC|Data[0~127]|CRC16| |  --->    |                           |
|                                  |  <---    |  ACK                      |
| .                                |          |  .                        |
| .                                |          |  .                        |
| .                                |          |  .                        |
|                                  |  <---    |  ACK                      |
| EOT                              |  --->    |                           |
|                                  |  <---    |  ACK                      |
---------------------------------------------------------------------------

和校验和方式不同的是，当接收方要求发送方以CRC16校验方式发送数据时以'C'来请求，发送方对此做出应答，流程就如上图所示。当发送方仅仅支持校验和方式时，则接收方要发送NAK来请求，要求以校验和方式来发送数据，如果仅仅支持CRC16校验方式，则只能发送'C'来请求。如果两者都支持的话，优先发送'C'来请求，流程如图所示：

------------------------------------------------------------------------------
|               SENDER                |          |           RECIEVER        |
|                                     |  <---    |  'C'                      |
|                                     |          |  Time out after 3 second  |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
|                                     |          |  Time out after 3 second  |
|                                     |  <---    |  'C'                      |
|                                     |          |  Time out after 3 second  |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
| SOH|0x01|0xFE|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  NAK                      |
| SOH|0x02|0xFD|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| SOH|0x03|0xFC|Data[0~127]|CheckSum| |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| .                                   |          |  .                        |
| .                                   |          |  .                        |
| .                                   |          |  .                        |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
| EOT                                 |  --->    |                           |
|                                     |  <---    |  ACK                      |
------------------------------------------------------------------------------

最后，如果信息包中的数据如果不足128字节，剩余的部分要以0x1A(Ctrl-Z)来填充。





三、1k-XModem协议

1k-XModem协议同XModem-CRC16协议差不多，只是数据块长度变成了1024字节即1k，同时每个信息报的第一个字节的SOH变成了STX，STX定义为 <STX> 0x02，能有效的加快数据传输速率。