自定义文件传输协议 上位机和下位机串口通信

　该协议为自定义协议，模仿了YModem-1K帧结构，每包传输1K数据，最后一包数据根据文件大小决定，为总字节数对1024取整。

该协议用N字节信息块传输，N可以自定义，数据的发送会使用CRC16校验，保证数据传输的正确性。它每传输一个信息块数据时，就会等待接收端回应ACK信号，接收到回应后，才会继续传输下一个信息块，保证数据已经全部接收。且支持了下位机的序列包定位，当漏发了一包数据，或者需要跳转，当前仅支持按照1024字节整数倍进行文件跳转，该协议不包含结束帧，可根据序列号进行判断。文件大小应小于67108864 Bytes，即64Mbyte。

文件发送篇

1、起始帧的数据格式

    起始帧并不直接传输文件的数据，而是将文件名与文件的大小放在数据帧中传输，它的帧长=4字节帧头+4字节文件大小+2字节包大小+2字节CRC16校验码+文件名(不定长字符串)。

它的数据结构如下：

    AA BB CC DD FileSize[4] PacketSize[2] CRCH CRCL filename[…]

其中AA BB CC DD，表示这个数据帧为起始帧；在帧头后面的FileSize [4]表示文件大小，4个字节高位在前低位在后；PacketSize[2] 表示每包文件数据大小，文件将拆分成多个PacketSize进行传输；CRCH CRCL分别表示16位CRC校验码的高8位与低8位,校验的数据为4字节文件长度+2字节包大小；filename[…]就是文件名，如文件名foo.c，它在数据帧中存放格式为：66 6F 6F 2E 63 00，一定要在文件名最后跟上一个00，表示文件名结束 。

 

2、数据帧的数据格式

       数据帧中会预留PacketSize字节空间用来传输文件数据，它跟起始帧接收差不多，如下：

       00 00 data[PacketSize] CRCH CRCL

其中00 00表示第一帧数据帧，当然如果是第二帧数据的话就是：00 01；data[PacketSize]表示存放着PacketSize字节的文件数据；CRCH与CRCL是CRC16校验码的高8位与低8位，校验的数据为data中的数据。

       如果文件数据的最后剩余的数据小于PacketSize，假设最后一包序列号为num的数据，剩余n字节数据，且n< PacketSize，则如下结构：

       [num]  data[n]  CRCH  CRCL

      

3、文件传输过程

       文件的传输过程，以具体的例子说明。把foo.c，大小为4196Byte（16进制为0x1064）的文件作为传输的对象，拆分为1024byte(PacketSize=1024,16进制为0x0400)一包，则它的传输过程如下：

 发送端                                                             接收端

AA BB CC DD 00 00 64 10 04 00 CRCH CRCL "foo.c" >>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<     ACK

00 00 data[1024] CRCH CRCL >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>      

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<    ACK

00 01 data[1024] CRCH CRCL >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<    ACK

00 02 data[1024] CRCH CRCL >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<    ACK

00 03 data[1024] CRCH CRCL >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<    ACK

00 04 data[100] CRCH CRCL >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<    ACK

 

传输过程就是上面所示。但是上面传输过程中存在许多通信信号，它们的数值与意义如下表所示：

符号	数值	含义
ACK	0x06	正常回应
ERR	0X07	校验错误
ERR1	0x08	请求重传序列号包
CA	0XFFFF	传输中止

   

还是有几点需要说明下：

       1）CA中止传输信号都可以发送，可在需要传输新文件时发送

       2）ERR信号，当校验失败的时候，由接收方发送，发送方收到后重传当前序列包。

       3）ERR1信号，基本上不可能出现。当出现该信号的时候说明帧错乱，需要重新定位序列帧数据，请求重传，格式为0x08 numH numL ，num为请求的序列包，高字节在前，低字节在后。

4、CRC的计算

       采用的是CRC-16-IBM(A001)的CRC校验，它的生成多项式为x16+x12+x5+1。

下面列出两种c语言的计算方法查表和计算。

计算方式：

1. /****************************************************** 
2. *函数名称:CRC16RTU 
3. *输   入:pszBuf  要校验的数据 
4.         unLength 校验数据的长 
5. *输   出:校验值 
6. *功   能:循环冗余校验-16 
7.          （RTU标准-0xA001） 
8. *******************************************************/  
9. u16 CRC16RTU( u8 * pszBuf, u16 unLength)  
10. {  
11.     u16 CRCx=0XFFFF;  
12.     u32 CRC_count;  
13.     for(CRC_count=0;CRC_count<unLength;CRC_count++)  
14.     {  
15.         int i;  
16.         CRCx=CRCx^*(pszBuf+CRC_count);  
17.   
18.         for(i=0;i<8;i++)  
19.         {  
20.             if(CRCx&1)  
21.             {  
22.                 CRCx>>=1;  
23.                 CRCx^=0xA001;  
24.             }  
25.             else  
26.             {   
27.                 CRCx>>=1;  
28.             }  
29.         }  
30.     }  
31.   
32.     return CRCx;  
33. }  

查表方式：

 

1. //CRC高位字节值表  
2.   
3. const u8 auchCRCHi[] = {  
4.   
5. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  
6.   
7. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
8.   
9. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  
10.   
11. 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
12.   
13. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,  
14.   
15. 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
16.   
17. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,  
18.   
19. 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
20.   
21. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  
22.   
23. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
24.   
25. 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,  
26.   
27. 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
28.   
29. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  
30.   
31. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
32.   
33. 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  
34.   
35. 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
36.   
37. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  
38.   
39. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
40.   
41. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  
42.   
43. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
44.   
45. 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0,  
46.   
47. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40,  
48.   
49. 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1,  
50.   
51. 0x81, 0x40, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41,  
52.   
53. 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40, 0x01, 0xC0, 0x80, 0x41, 0x01, 0xC0,  
54.   
55. 0x80, 0x41, 0x00, 0xC1, 0x81, 0x40  
56.   
57. };  
58.   
59. //CRC 低位字节值表  
60.   
61. const u8 auchCRCLo[]={  
62.   
63. 0x00, 0xC0, 0xC1, 0x01, 0xC3, 0x03, 0x02, 0xC2, 0xC6, 0x06,  
64.   
65. 0x07, 0xC7, 0x05, 0xC5, 0xC4, 0x04, 0xCC, 0x0C, 0x0D, 0xCD,  
66.   
67. 0x0F, 0xCF, 0xCE, 0x0E, 0x0A, 0xCA, 0xCB, 0x0B, 0xC9, 0x09,  
68.   
69. 0x08, 0xC8, 0xD8, 0x18, 0x19, 0xD9, 0x1B, 0xDB, 0xDA, 0x1A,  
70.   
71. 0x1E, 0xDE, 0xDF, 0x1F, 0xDD, 0x1D, 0x1C, 0xDC, 0x14, 0xD4,  
72.   
73. 0xD5, 0x15, 0xD7, 0x17, 0x16, 0xD6, 0xD2, 0x12, 0x13, 0xD3,  
74.   
75. 0x11, 0xD1, 0xD0, 0x10, 0xF0, 0x30, 0x31, 0xF1, 0x33, 0xF3,  
76.   
77. 0xF2, 0x32, 0x36, 0xF6, 0xF7, 0x37, 0xF5, 0x35, 0x34, 0xF4,  
78.   
79. 0x3C, 0xFC, 0xFD, 0x3D, 0xFF, 0x3F, 0x3E, 0xFE, 0xFA, 0x3A,  
80.   
81. 0x3B, 0xFB, 0x39, 0xF9, 0xF8, 0x38, 0x28, 0xE8, 0xE9, 0x29,  
82.   
83. 0xEB, 0x2B, 0x2A, 0xEA, 0xEE, 0x2E, 0x2F, 0xEF, 0x2D, 0xED,  
84.   
85. 0xEC, 0x2C, 0xE4, 0x24, 0x25, 0xE5, 0x27, 0xE7, 0xE6, 0x26,  
86.   
87. 0x22, 0xE2, 0xE3, 0x23, 0xE1, 0x21, 0x20, 0xE0, 0xA0, 0x60,  
88.   
89. 0x61, 0xA1, 0x63, 0xA3, 0xA2, 0x62, 0x66, 0xA6, 0xA7, 0x67,  
90.   
91. 0xA5, 0x65, 0x64, 0xA4, 0x6C, 0xAC, 0xAD, 0x6D, 0xAF, 0x6F,  
92.   
93. 0x6E, 0xAE, 0xAA, 0x6A, 0x6B, 0xAB, 0x69, 0xA9, 0xA8, 0x68,  
94.   
95. 0x78, 0xB8, 0xB9, 0x79, 0xBB, 0x7B, 0x7A, 0xBA, 0xBE, 0x7E,  
96.   
97. 0x7F, 0xBF, 0x7D, 0xBD, 0xBC, 0x7C, 0xB4, 0x74, 0x75, 0xB5,  
98.   
99. 0x77, 0xB7, 0xB6, 0x76, 0x72, 0xB2, 0xB3, 0x73, 0xB1, 0x71,  
100.   
101. 0x70, 0xB0, 0x50, 0x90, 0x91, 0x51, 0x93, 0x53, 0x52, 0x92,  
102.   
103. 0x96, 0x56, 0x57, 0x97, 0x55, 0x95, 0x94, 0x54, 0x9C, 0x5C,  
104.   
105. 0x5D, 0x9D, 0x5F, 0x9F, 0x9E, 0x5E, 0x5A, 0x9A, 0x9B, 0x5B,  
106.   
107. 0x99, 0x59, 0x58, 0x98, 0x88, 0x48, 0x49, 0x89, 0x4B, 0x8B,  
108.   
109. 0x8A, 0x4A, 0x4E, 0x8E, 0x8F, 0x4F, 0x8D, 0x4D, 0x4C, 0x8C,  
110.   
111. 0x44, 0x84, 0x85, 0x45, 0x87, 0x47, 0x46, 0x86, 0x82, 0x42,  
112.   
113. 0x43, 0x83, 0x41, 0x81, 0x80, 0x40  
114.   
115. };  
116.   
117. //获得CRC16值  
118.   
119. //puchMsg:要校验的数组  
120.   
121. //usDataLen:数组长度  
122.   
123. u16 Get_Crc16(u8 *puchMsg,u16 usDataLen)  
124.   
125. {  
126.   
127.          u8 uchCRCHi=0xFF;        //高CRC 字节初始化  
128.   
129.          u8 uchCRCLo=0xFF;        //低CRC 字节初始化  
130.   
131.          u32 uIndex;               //CRC 循环中的索引  
132.   
133.          while(usDataLen--)           //传输消息缓冲区  
134.   
135.          {  
136.   
137.                    uIndex=uchCRCHi^*puchMsg++; //计算CRC  
138.   
139.                    uchCRCHi=uchCRCLo^auchCRCHi[uIndex];  
140.   
141.                    uchCRCLo=auchCRCLo[uIndex];  
142.   
143.          }  
144.   
145.          return (uchCRCHi<<8|uchCRCLo);  
146.   
147. }  

 

 

文件接收篇

准备进入接收模式的时候，发送一帧数据告诉对方已准备好接收(当然也是可以不发该帧数据,让发送方主动发送就可以了)。该协议默认通知发送方已准备好接收数据。

帧格式(3字节): 0XAA 0XBB 0XDD

 

文件传输无响应：

 

文件传输强制中断：

 

文件传输完成：

 

文件正在传输：