如何使用Xmodem传输交换机系统文件

内容提要：本文描述了使用XMOMDEM文件传输协议的通信程序设计，该设计为具有FLASH存储器的嵌入式系统提供了和PC机上超级终端软件之间的文件传输功能，在PC机上不安装专用通信软件情况下，实现程序在板升级、数据在板定制等，给现场调试和维护带来方便。另外，本文也描述了基于状态矩阵的通信软件编程方法。关键字：XMODEM文件下载FSM状态矩阵1设计目的与用途2XMODEM协议介绍3协议分层与层间接口3.1协议分层3.2链路层和物理层间的接口3.3链路层和应用层间的接口4分层协议实现4.1协议的OS平台4.2应用层软件实现4.3链路层软件实现4.4物理层软件实现5软件移植6软件调试方法参考文献附录1：XMODEM协议通信的异常情况列表附录2：XMODEM协议的状态转移表附录3：源代码文件列表附录4：完整源代码1设计目的与用途嵌入式系统的程序代码一般存放在FLASH存储器或者OTP存储器中，后者实际上是一种一次性可编程的EPROM，成本低，适合于批量大的产品使用，但程序写入后不能修改，使用FLASH的优点是程序可以随时在板更换，这种特点给现场调试和软件升级、修改带来极大方便。对印制板上FLASH编程有几种方法，原始的方法是使用编程器，由于要将芯片取下，十分不便，也有一些厂家生产的处理器通过JTAG接口或者串口连接到PC机上（如PHILIPS公司的P89C51RD），可以实现处理器内部FLASH的在板编程，但需要专用下载编程软件（一般由芯片生产厂商提供），无法对处理器外部的FLASH进行编程。使用XMODEM协议进行程序下载是目前很多产品通用的做法，比如CISCO公司的路由器产品，HUAWEI公司的ISDN终端产品，这种方法使用WINDOWS自带的超级终端软件来传送文件，无需安装专用软件。只要在目标板上增加一断实现XMODEM协议的代码，就可以方便地实现程序或者数据文件的下载了。在下文中，就叙述XMODEM协议程序的实现方法。图表1：目标板程序由二部分组成：下载程序和应用程序2XMODEM协议介绍XMODEM协议是最早出现的2台计算机间通过RS232异步串口进行文件传输的通信协议标准，相对于YMODEM,ZMODEM等其他文件传送协议来说，XMODEM协议实现简单，适合于那些存储器有限的场合。XMODEM文件发送方将文件分解成128字节的定长数据块，每发送一个数据块，等待对方应答后才发送下一个数据块，数据校验采用垂直累加和校验，也可以采用16位的CRC校验。属于简单ARQ（自动请求重发）协议，所以也适合于2线制的半双工的RS485网络中使用。2.1术语在具体叙述XMODEM协议的具体内容前，我们先给出协议用到的术语缩写。术语数值含义备注十进制十六进制SOH101H数据块开始EOT404H发送结束ACK606H认可响应NAK2115H不认可响应对于CRC校验的协议软件，本信号用字母“C”（43H）代替。DLE1610H中止数据连接X-on1711H数据传送启动当通信双方的速度不一致时，可采用该字符来调节通信速度，比如接收方速度太慢而导致接收缓冲器满时，发送“X-off”给发送方，使发送方暂停发送数据。相当于RS232接口的DSR,CTS等信号。X-off1913H数据传送停止SYN2216H同步CAN2418H撤销传送图表2：XMODEM协议的控制字符上表中各个缩写也是标准ASCII码的一个字符，在XMODEM协议中需要使用这些字符来表达协议的状态。而其基本含义如表中所述。2.2数据帧格式与文件分解XMODEM协议每次传送的数据帧长度为132字节，其中文件数据占128字节，其他4个字节分别为开始标志，块序号，块序号的补码和校验字节。其中开始标志，块序号，块序号的补码位于数据块开始，校验字节位于数据块结尾，如：偏移字节数名称描述说明名称数值(HEX)01SOH01起始字节标志11Seq1~FFh块序号21cmplFFH-seq块序号的补码3128data?文件内容数据1311csum?垂直累加和校验1：XMODEM协议允许使用2种校验码。2：校验码只从128字节的数据进行计算后得出，头部3个字节不参加校验和运算。2CRC?16位循环冗余校验图表3：XMODEM协议的数据帧格式如果文件长度不是128字节的整数倍，最后一个数据块的有效内容必然小于帧长，剩下部分需要用其他数据来填充，XMODEM建议使用“CTRL-Z”(=26（01aH）)，这种情况下，接收方如何区别该帧中属于文件的内容和填充的内容呢？如果传送的文件是只包含字母、数字和可显示符号的文本文件（例如C程序源代码文件），那么根据内容本身接收方是可以区分的（“26”不是字母或者数字的ASCII码），如果传送的是任意数值的二进制文件（如程序目标码），则接收方是无法区分文件内容和填充内容。重要提示：XMODEM协议不能保证接收方接收的文件长度和发送方完全一致，接收方所接收的文件数据长度总是128字节的整数倍，比发送文件的实际长度要大1到127字节。多出的内容位于文件结尾处。XMODEM协议的这种缺点对于用于嵌入式系统的程序代码下装没有实际影响，处理器不会将填充内容当作代码执行，只要程序存储器的容量足够，能存储接收的所有数据就可以了。如果将XMODEM协议用于数据库下装，应当考虑多余内容的影响，一般标准数据库文件中均有表示数据库尺寸、字段数、记录数等数据库结构参数，所以也不会把填充内容当作数据库的记录本身。同样，对于汉字库这种数据库，使用XMODEM协议来下载也不会产生问题。2.3校验算法校验码是对发送数据进行某种计算得到的编码，为了防止数据在发送途中某些位发生错误，各种数据通信协议规定发送方除了发送应用数据外，还要发送校验码，而数据接收方则根据同样算法从收到的应用数据中计算出校验码，并和发送方发送的校验码比较，如相等，才认为收到了正确的数据。在XMODEM协议中，可使用垂直累加和或者CRC校验，使用CRC校验的通信软件可以自动从CRC校验自动切换到累加和校验模式。在本应用中，我们使用垂直累加和校验。累加和校验码是将所有发送数据的和按字节累加，保留其最低字节作为校验码，例如，发送的3个字节数据分别为255（FFh）,5(05h),6(06h),则：11111111FFH0000010105H0000011006H100001010－>00001010将高位丢弃后，得到累加和校验码为0Ah（10）。在上例中，如果原来数据在途中发生了变化，如FFH变为FEH,06H变为07H,05H未变，则接收方所计算的校验码为：接收发送11111110FEH00001010校验码也为0AH。可见，在数据中有2位改变时，接收方所计算的校验码仍然与发送方一致，这种校验方式不能检测偶数位的误码。XMODEM协议的校验码只对数据帧中的128字节数据进行计算后得出，头部3个字节不参加校验和运算。2.4XMODEM协议的启动XMODEM协议开始是文件接收方发出“NAK”字节，文件发送方在收到该信号后发送数据帧，双方开始正常通信过程。而文件发送方进入XMODEN协议后，等待对方发送”NAK”,如果等待时间超过60秒，则退出本次通信。接收方发出“NAK”后，如果10秒后对方还没有发送第一个数据帧，则重复发送“NAK”，这种重复次数最多允许10次，仍然没有收到第一个数据块，则退出本次通信。（A）：发送方软件延迟100秒以上工作导致不能启动协议（B）：接收方软件延迟60秒发送”NAK”信号导致不能启动协议图表4XMODEM协议不能启动的2种情况在嵌入式系统通过PC机来下载软件的应用中，嵌入式系统软件是文件接收方，PC机超级终端软件是文件发送方。按照协议规定，嵌入式系统的通信软件进入XMODEM协议状态后，PC机软件必须在100秒内进入协议状态（即执行超级终端的XMODEM文件传输功能），反之，后者先进入协议状态，前者必须在60秒内进入协议状态，显然，通过人工来 *** 作，这种时间差有些紧张。解决法只有加长嵌入式系统加载软件的启动等待时间，这种修改不会引起协议理解的歧义。重要提示：为了发送和接收方能够更容易启动XMODEM协议，在设计中，将延长嵌入式系统下载软件的启动延时时间，在以下的代码中，将这种延时时间改为600秒（10分钟）。或者将等待时间设置为无限长，一致发出”NAK”信号，直到PC机上的超级终端软件运行为止。2.5XMODEM的正常传输过程中给出了一次正常的XMODEM通信中收发双方的通信过程。图5：没有差错的文件传输过程文件接收方每收到一个数据帧后，如没有校验差错、序号差错等情况，均发送一个“ACK”字符作为应答，发送方在收到应答后才开始发送下一个字符，如此反复，直到文件内容传送完毕，发送方传送“EOT”字符表示传送完成，发送方收到后再次以“ACK”回应，至此，整个文件传输过程就结束了。2.6XMODEM协议的中止在通信进行过程中，双方中的任意一方如果希望中止本次通信，可以发送“CAN”字符给对方，现在很多XMODEM协议软件要求发送2个”CAN”字符来实现，协议软件的主动中止通信一般是人为发起的，例如按下超级终端软件的“取消”按钮。或者通过拔码开关来控制嵌入式系统的下载软件退出通信。2.7XMODEM协议的异常处理在通信过程中，总是要出现各种异常情况，比如通信线路的突然中断，一方机器停电而导致软件中止执行等；通信软件必须能够检测这些错误，并作出合理的处理。在前面的协议启动一节中已经涉及到了错误检测的问题，XMODEM对错误的规定很详细，共计有8种情况，协议文本没有说明是如何引起的，中给出了可能原因，在嵌入式系统中，考虑到下载软件一般均有人 *** 作的，也可不考虑错误处理，这样实现实现代码会减小。在本文中，考虑到协议的完整性，考虑了各种错误的处理。2.8CRC校验与累加和校验方式的切换XMODEM协议要求支持CRC校验的通信软件也能支持累加和校验，这样就可以和那些只支持累加和校验的软件进行通信，如果文件接收方只支持累加和，而发送方可支持CRC，接收方发送启动信号为“NAK”，发送方收到后自动按累加和方式发送数据帧；如果相反，接收方支持CRC，而发送方支持累加和，接收方首先发出字母“C”来作为启动信号，这时接收方应不理睬此信号，发送方在3秒后继续发送信号“C”，共三次未收到应答后，改为发送“NAK”信号，表示使用累加和方式进行通信了。如果通信双方均采用CRC校验，上述通信握手信号“NAK”用字母“C来代替，其他过程同上。因为PC机超级终端软件支持CRC模式，嵌入式系统作为文件接收方，只要发送“NAK”信号就能使对方自动按照校验和方式通信了。3协议分层与层间接口3.1协议分层我们将协议代码分成3层：物理层，链路层和协议应用层。物理层用于控制UART器件，链路层处理XMODEM协议，应用层负责将收到的单个128字节数据块组合成一个完成的数据块，并写入程序存储器缓冲区。这种分层，在程序移植时只要修改和硬件相关的物理层、应用层代码，无需修改实现XMODEM协议的链路层代码。层与层之间通过消息来通信，XMODEM协议没有规定分层结构和层间消息格式，这里将链路层与应用层之间、链路层和物理层之间的消息格式统一规定如下：typedefstruct{intlen/*消息内容长度，即Message中的内容字节数*/charmType/*层间消息类型,*/charMessage[MAX_MESSAGE_LEN]/*消息内容,由发送进程填写*/}MessageOfLayer考虑到XMODEM数据帧为132字节，定义常量“MAX_MESSAGE_LEN”为132字节，按OSI标准，层间消息原语有数据请求、数据指示、响应、证实4种类型。给出了A方发送数据，B方接收数据时的层间消息类型图6:单向数据传送的层间消息顺序：①②③④消息1，2是承载实际数据的数据帧，消息3，4是传送过程中的应答帧，表明数据已经正确传送，必须说明的是，在发送数据的证实消息3不是从对方发出的，物理层在发送出数据后，立即向上一层发出证实消息。在实际应用中，处理正常的数据传送所需要的消息外，也需要定义一些控制管理消息，下面具体说明层间消息类型和作用。3.2链路层和物理层间的接口n数据请求：该消息用于向物理层发送XMODEM帧数据，包括132字节的文件数据帧和NAK,ACK，CAN单字节信号帧等，下载软件只是接收文件，不需要发送132字节的文件数据帧。n数据证实：物理层收到链路层的数据请求帧后，送到UART的缓冲器中，等发送缓冲器为空后，表明该字节数据发送完成，向链路层发送证实消息，链路层接收到此消息后，就可以发送下一个字节，实际上物理层传送是一个无连接，证实消息不是由接收方产生的，不能表明对方已经正确接收到数据，而只表明已经发出数据。物理层协议一般也不提供有应答的传输机制。n数据指示：物理层在接收缓冲器满后，将数据发送给链路层。除了以上3个消息外，物理层和应用层之间还有以下2个消息：n启动电路：由链路层向物理层发出，物理层在收到该协议后将串口进行初始化。n电路出错：由物理层向链路层发出，用于报告物理层在数据传送过程中的错误。“数据响应”消息在本应用中不使用。3.3链路层和应用层间的接口链路层和应用层之间的数据传输消息有二个：n数据块指示：由链路层收到一个XMODEM协议帧（128字节）后向应用层发出，应用层收到数据帧后写入flashmemory（PC版本写入文件）。n数据块块响应：应用层收到XMODEM数据帧后，并写入flashmemory（PC版本写入文件）后向链路层发出的响应信号。链路层收到响应后，向文件发送方发出“ACK”信号。其他管理控制消息定义了3个：n协议启动：应用层通知链路层启动XMODEM协议。n通信结束：链路层在收到对方的EOT信号后向应用层发出，应用层收到此消息后，可以转入应用程序入口，从而执行应用程序。n通信中止：链路层因为各种情况无法继续进行XMODEM传输时向应用层传送该消息，应用层收到此消息后，丢弃已经收到的数据，发出通信错误指示。4分层协议实现4.1协议的OS平台为了实现分层协议，使用中的非抢先式 *** 作系统作为软件平台，各层分别作为一个进程。4.2应用层软件实现嵌入式系统下载软件只接收代码文件，对于协议中作为文件发送方的处理代码可不编写，应用层的任务是接收链路层的数据包，根据收到数据包的先后次序写入程序存储器，在PC机上模拟实现时，我们将数据存放在一个缓冲区内，完成后写入文件中，使用windiff软件和发送文件进行比较，以判断代码的是否正确。应用层的进程初始化代码的作用是：n擦除程序存储器所使用的FLASHMEMORY(在本例中按29F010来编写代码)。n启动一个10秒定时器，10秒后通知链路层启动XMODEM协议。n

一、连接POS机

1、运行SecureCRT，选择‘文件’菜单，在下拉菜单中选择‘快速连接’菜单；

2、在d出的对话框中按如下图选择参数：

3、POS端开机，且数据线连接好，之后点击‘连接’按钮，如果不报错误，即表示已经和POS连接成功。画面如下：

4、默认状态是监控POS运行信息，如果想进入POS的命令状态，按CTRL+C组合键可以切入系统命令行。但此时对POS而言相当于应用程序被中断，按任何键没有响应。命令行画面如下：

二、发送文件到POS

1、SecureCRT连接到POS机之后，切入命令行；

2、#cd /usr/local/，进入应用目录；

3、如果/usr/local/目录下存在D620C.tar.gz，先执行rm D620C.tar.gz指令删除；

4、执行rz指令回车；

5、d出对话框：

选择要传入的文件，点击‘添加’按钮，然后按‘确定’。

6、文件传输完毕后回到命令符下。

三、解压缩新上传的压缩包及运行新程序

1、在/usr/local/目录下执行：。/local.sh

local.sh脚本会自动解压缩并执行程序。如程序无异常，则机器会启动最新上传的应用程序。

四、从POS导出文件

1.进入POS文件所在目录。

2.执行如下命令：

sz 文件名

导出成功后会在SecureCRT相应目录下找到导出的文件。导出及下载目录在这里查看： 菜单/选项/会话选项 点击后d出如下对话框：

点击Xmodem/Zmodem即可看到设置的目录。可以更改默认目录。

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