Ymodem协议

Ymodem协议

0. 文件传输协议概述

​        在进行文件传输时，为使文件能被正确识别和传送，需要在两台计算机之间建立统一的传输协议，协议需要包括了文件的识别、传送的起止时间、错误的判断与纠正等内容。常用的文件传输协议有：

• ASCII：传输速度最快，但只能传送文本文件。
  
• Xmodem：协议古老悠久，传输速度较慢，采用了CRC校验算法，传输的准确率可高达99.6%；每次传输信息块为128字节。
  
• Ymodem：Ymodem是Xmodem的改进版，每次传输信息块最大1024字节，速度比Xmodem快；同时还支持传输多个文件。
  
• Zmodem：Zmodem采用了串流式（streaming）传输方式，传输速度较快，而且还具有自动改变区段大小和断点续传、快速错误侦测等功能。Zmodem目前最流行的文件传输协议。
  

Ymodem协议用于计算机间传输文件，同样适用于嵌入式领域，如MCU升级固件时，可以使用Ymodem协议传输固件文件，传输总线不限于USB、UART、CAN等。
1. 数据帧类型

名称帧头包号包号反码信息块校验(高位)校验(低位)简写SOH/STXPNXPNDATACRC-HCRC-L字节数1111024/12811帧头SOH（0x01）STX（0x02）信息块长度128字节1024字节​        若不允许回绕Ymodem协议支持最大255KB大小的文件传输
1.1 SOH

​        以SOH(0x01)开始的数据包，信息块是128字节，该类型帧总长度为128+5(133)字节。
1.2 STX

​        以STX(0x02)开始的数据包，信息块是1024字节，该类型帧总长度为1024+5(1029)字节
1.3 包号与包反码

• 包头和包反码都是 uint8_t 类型，范围0x00 ~ 0xFF（0~255），每发送一个数据包递增 1，超过 255 后回绕到
  
• 包反码的计算: 包反码 = 0xFF - 包号。由此可得出包序号校验为 包号 + 包反码 = 0XFF
  
• 当包号出现错误时，发送NAK要求重传
  
• 当包号出现非预期值时(期望0x02，但出现0x01)，可能出现丢包或乱序，要求重传
  

1.4 CRC校验

​        多项式公式: x^16 + x^12 + x^5 + 1 (0x1021)
​        Ymodem协议的校验码为16位，占两个字节，即CRC16，传输时CRC高八位在前，低八位在后；CRC计算数据为信息块数据，不包含帧头、包号、包号反码。
2. Ymodem起始帧(size == 133byte)

名称帧头包号包号反码文件名文件大小填充区校验(高位)校验(低位)简写SOH0x000xFFFilename +0x00Filename +0x00NULL(0x00)CRC-HCRC-L​        其中包号为固定为0；Filename为文件名称，文件名称后必须加0x00作为结束；Filesize为文件大小值，文件大小值后必须加0x00作为结束；余下未满128字节数据区域，则以0x00填充。
例如:

1. SOH 00 FF "data.bin" NUL "2048" NUL "1630454400" NUL [NUL填充...] CRC16

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3. Ymodem数据帧(size == 133byte 1029byte)

名称帧头包号包号反码数据域填充区(文件内容小于帧长度时)校验(高位)校验(低位)简写SOH/STX0x01~0xFF0xFF - 包号文件内容0x1A填充CRC-HCRC-L长度111128 or 1024剩余部分11

• 传输有效数据时主要考虑的是最后一包数据的是处理，SOH帧和STX帧有不同的处理。
  

• 对于SOH帧，若余下数据小于128字节，则以0x1A填充，该帧长度仍为133字节。
  
• 对于STX帧需考虑几种情况：
  

• 余下数据 == 1024 字节，以1029长度帧发送；
  
• 余下数据 <  1024 字节，但 > 128字节，以1029字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充。
  
• 余下数据 == 128  字节，以133字节帧长度发送。
  
• 余下数据 <  128  字节，以133字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充。
  

4. Ymodem结束帧(size == 133byte)

帧头包号包号反码数据区校验高位校验低位SOH0x000xFF0x000x000x00

• Ymodem的结束帧采用SOH 133字节长度帧传输，该帧不携带数据（空包），即数据区、校验都以0x00填充。
  

5. Ymodem 握手信号

Ymodem 握手分为三个阶段：

• 接收方 发起 传输请求（YMODEM_C）
  
• 发送方发送 文件头包（起始帧）
  
• 接收方确认 文件头包（ACK/NAK）
  

示例:

1. 接收方 -> 发送方: 'C'  
2. 发送方 -> 接收方: SOH头包（CRC错误）  
3. 接收方 -> 发送方: NAK（0x15）  // 要求重传
4. 发送方 -> 发送方: 重传SOH头包  接收方 -> 发送方: ACK         // 确认成功

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Ymodem协议命令表

命令名称命令码（Hex）说明备注YMODEM_SOH0x01128 字节数据块头数据包总长度 133 字节（SOH + 包号 + 反码 + 128 数据 + 2 字节 CRC）YMODEM_STX0x021024 字节数据块头数据包总长度 1029 字节（STX + 包号 + 反码 + 1024 数据 + 2 字节 CRC）YMODEM_EOT0x04文件传输结束标志发送方发送此字符表示当前文件传输完成，接收方需回复ACK确认。YMODEM_ACK0x06确认响应接收方校验数据包成功后发送，要求发送方继续传输下一包。YMODEM_NAK0x15否定确认 / 重传请求接收方检测到数据包错误时发送，要求发送方重传当前包。YMODEM_CAN0x18取消传输任意一方发送两次CAN（如0x18 0x18）终止传输。YMODEM_C0x43CRC 模式初始化请求接收方发送'C'（ASCII 字符）启动传输，要求使用 CRC-16 校验和 1024 字节块。YMODEM_NUL0x00填充字符 / 分隔符用于文件头包中的文件名、大小字段分隔及填充剩余空间。YMODEM_CTRLZ0x1A数据填充字符数据包不足块大小时，用此字符填充剩余空间（仅限数据帧）。参考链接

Ymodem协议要点 - Acuity - 博客园
Ymodem协议解析-CSDN博客

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