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使用java实现Xmodem协议

2019-11-26 13:26:19
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供稿:网友

1.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(使用128字节的数据块)和1k-Xmodem(使用1024字节即1k字节的数据块)协议两种。
本文实现的是128字节数据块的Xmodem协议,采用CRC16校验,在项目中应用时,发送端和接收端可根据具体情况修改双方的协议。
如果你对串口通信还不太了解,可以看下我写的这篇博客使用Java实现串口通信

2.实现

在和嵌入式同学调试的过程中,发现发送端发送数据过快,导致接收端处理不过来,所以在send方法中开启了一个子线程来处理数据发送逻辑,方便加入延时处理。
接收方法中,发送C是表示以CRC方式校验。

public class Xmodem { // 开始 private final byte SOH = 0x01; // 结束 private final byte EOT = 0x04; // 应答 private final byte ACK = 0x06; // 重传 private final byte NAK = 0x15; // 无条件结束 private final byte CAN = 0x18; // 以128字节块的形式传输数据 private final int SECTOR_SIZE = 128; // 最大错误(无应答)包数 private final int MAX_ERRORS = 10; // 输入流,用于读取串口数据 private InputStream inputStream; // 输出流,用于发送串口数据 private OutputStream outputStream; public Xmodem(InputStream inputStream, OutputStream outputStream) { this.inputStream = inputStream; this.outputStream = outputStream; } /** * 发送数据 *  * @param filePath *  文件路径 */ public void send(final String filePath) { new Thread() {  public void run() {  try {   // 错误包数   int errorCount;   // 包序号   byte blockNumber = 0x01;   // 校验和   int checkSum;   // 读取到缓冲区的字节数量   int nbytes;   // 初始化数据缓冲区   byte[] sector = new byte[SECTOR_SIZE];   // 读取文件初始化   DataInputStream inputStream = new DataInputStream(    new FileInputStream(filePath));   while ((nbytes = inputStream.read(sector)) > 0) {   // 如果最后一包数据小于128个字节,以0xff补齐   if (nbytes < SECTOR_SIZE) {    for (int i = nbytes; i < SECTOR_SIZE; i++) {    sector[i] = (byte) 0xff;    }   }   // 同一包数据最多发送10次   errorCount = 0;   while (errorCount < MAX_ERRORS) {    // 组包    // 控制字符 + 包序号 + 包序号的反码 + 数据 + 校验和    putData(SOH);    putData(blockNumber);    putData(~blockNumber);    checkSum = CRC16.calc(sector) & 0x00ffff;    putChar(sector, (short) checkSum);    outputStream.flush();    // 获取应答数据    byte data = getData();    // 如果收到应答数据则跳出循环,发送下一包数据    // 未收到应答,错误包数+1,继续重发    if (data == ACK) {    break;    } else {    ++errorCount;    }   }   // 包序号自增   blockNumber = (byte) ((++blockNumber) % 256);   }   // 所有数据发送完成后,发送结束标识   boolean isAck = false;   while (!isAck) {   putData(EOT);   isAck = getData() == ACK;   }  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  }  }; }.start(); } /** * 接收数据 *  * @param filePath *  文件路径 * @return 是否接收完成 * @throws IOException *  异常 */ public boolean receive(String filePath) throws Exception { // 错误包数 int errorCount = 0; // 包序号 byte blocknumber = 0x01; // 数据 byte data; // 校验和 int checkSum; // 初始化数据缓冲区 byte[] sector = new byte[SECTOR_SIZE]; // 写入文件初始化 DataOutputStream outputStream = new DataOutputStream(  new FileOutputStream(filePath)); // 发送字符C,CRC方式校验 putData((byte) 0x43); while (true) {  if (errorCount > MAX_ERRORS) {  outputStream.close();  return false;  }  // 获取应答数据  data = getData();  if (data != EOT) {  try {   // 判断接收到的是否是开始标识   if (data != SOH) {   errorCount++;   continue;   }   // 获取包序号   data = getData();   // 判断包序号是否正确   if (data != blocknumber) {   errorCount++;   continue;   }   // 获取包序号的反码   byte _blocknumber = (byte) ~getData();   // 判断包序号的反码是否正确   if (data != _blocknumber) {   errorCount++;   continue;   }   // 获取数据   for (int i = 0; i < SECTOR_SIZE; i++) {   sector[i] = getData();   }   // 获取校验和   checkSum = (getData() & 0xff) << 8;   checkSum |= (getData() & 0xff);   // 判断校验和是否正确   int crc = CRC16.calc(sector);   if (crc != checkSum) {   errorCount++;   continue;   }   // 发送应答   putData(ACK);   // 包序号自增   blocknumber++;   // 将数据写入本地   outputStream.write(sector);   // 错误包数归零   errorCount = 0;  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  } finally {   // 如果出错发送重传标识   if (errorCount != 0) {   putData(NAK);   }  }  } else {  break;  } } // 关闭输出流 outputStream.close(); // 发送应答 putData(ACK); return true; } /** * 获取数据 *  * @return 数据 * @throws IOException *  异常 */ private byte getData() throws IOException { return (byte) inputStream.read(); } /** * 发送数据 *  * @param data *  数据 * @throws IOException *  异常 */ private void putData(int data) throws IOException { outputStream.write((byte) data); } /** * 发送数据 *  * @param data *  数据 * @param checkSum *  校验和 * @throws IOException *  异常 */ private void putChar(byte[] data, short checkSum) throws IOException { ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(data.length + 2).order(  ByteOrder.BIG_ENDIAN); bb.put(data); bb.putShort(checkSum); outputStream.write(bb.array()); }}

CRC16校验算法,采用的是查表法。

public class CRC16 { private static final char crctable[] = { 0x0000, 0x1021, 0x2042, 0x3063,  0x4084, 0x50a5, 0x60c6, 0x70e7, 0x8108, 0x9129, 0xa14a, 0xb16b,  0xc18c, 0xd1ad, 0xe1ce, 0xf1ef, 0x1231, 0x0210, 0x3273, 0x2252,  0x52b5, 0x4294, 0x72f7, 0x62d6, 0x9339, 0x8318, 0xb37b, 0xa35a,  0xd3bd, 0xc39c, 0xf3ff, 0xe3de, 0x2462, 0x3443, 0x0420, 0x1401,  0x64e6, 0x74c7, 0x44a4, 0x5485, 0xa56a, 0xb54b, 0x8528, 0x9509,  0xe5ee, 0xf5cf, 0xc5ac, 0xd58d, 0x3653, 0x2672, 0x1611, 0x0630,  0x76d7, 0x66f6, 0x5695, 0x46b4, 0xb75b, 0xa77a, 0x9719, 0x8738,  0xf7df, 0xe7fe, 0xd79d, 0xc7bc, 0x48c4, 0x58e5, 0x6886, 0x78a7,  0x0840, 0x1861, 0x2802, 0x3823, 0xc9cc, 0xd9ed, 0xe98e, 0xf9af,  0x8948, 0x9969, 0xa90a, 0xb92b, 0x5af5, 0x4ad4, 0x7ab7, 0x6a96,  0x1a71, 0x0a50, 0x3a33, 0x2a12, 0xdbfd, 0xcbdc, 0xfbbf, 0xeb9e,  0x9b79, 0x8b58, 0xbb3b, 0xab1a, 0x6ca6, 0x7c87, 0x4ce4, 0x5cc5,  0x2c22, 0x3c03, 0x0c60, 0x1c41, 0xedae, 0xfd8f, 0xcdec, 0xddcd,  0xad2a, 0xbd0b, 0x8d68, 0x9d49, 0x7e97, 0x6eb6, 0x5ed5, 0x4ef4,  0x3e13, 0x2e32, 0x1e51, 0x0e70, 0xff9f, 0xefbe, 0xdfdd, 0xcffc,  0xbf1b, 0xaf3a, 0x9f59, 0x8f78, 0x9188, 0x81a9, 0xb1ca, 0xa1eb,  0xd10c, 0xc12d, 0xf14e, 0xe16f, 0x1080, 0x00a1, 0x30c2, 0x20e3,  0x5004, 0x4025, 0x7046, 0x6067, 0x83b9, 0x9398, 0xa3fb, 0xb3da,  0xc33d, 0xd31c, 0xe37f, 0xf35e, 0x02b1, 0x1290, 0x22f3, 0x32d2,  0x4235, 0x5214, 0x6277, 0x7256, 0xb5ea, 0xa5cb, 0x95a8, 0x8589,  0xf56e, 0xe54f, 0xd52c, 0xc50d, 0x34e2, 0x24c3, 0x14a0, 0x0481,  0x7466, 0x6447, 0x5424, 0x4405, 0xa7db, 0xb7fa, 0x8799, 0x97b8,  0xe75f, 0xf77e, 0xc71d, 0xd73c, 0x26d3, 0x36f2, 0x0691, 0x16b0,  0x6657, 0x7676, 0x4615, 0x5634, 0xd94c, 0xc96d, 0xf90e, 0xe92f,  0x99c8, 0x89e9, 0xb98a, 0xa9ab, 0x5844, 0x4865, 0x7806, 0x6827,  0x18c0, 0x08e1, 0x3882, 0x28a3, 0xcb7d, 0xdb5c, 0xeb3f, 0xfb1e,  0x8bf9, 0x9bd8, 0xabbb, 0xbb9a, 0x4a75, 0x5a54, 0x6a37, 0x7a16,  0x0af1, 0x1ad0, 0x2ab3, 0x3a92, 0xfd2e, 0xed0f, 0xdd6c, 0xcd4d,  0xbdaa, 0xad8b, 0x9de8, 0x8dc9, 0x7c26, 0x6c07, 0x5c64, 0x4c45,  0x3ca2, 0x2c83, 0x1ce0, 0x0cc1, 0xef1f, 0xff3e, 0xcf5d, 0xdf7c,  0xaf9b, 0xbfba, 0x8fd9, 0x9ff8, 0x6e17, 0x7e36, 0x4e55, 0x5e74,  0x2e93, 0x3eb2, 0x0ed1, 0x1ef0 }; public static char calc(byte[] bytes) { char crc = 0x0000; for (byte b : bytes) {  crc = (char) ((crc << 8) ^ crctable[((crc >> 8) ^ b) & 0x00ff]); } return (char) (crc); }}

3.使用

// serialPort为串口对象Xmodem xmodem = new Xmodem(serialPort.getInputStream(),serialPort.getOutputStream());// filePath为文件路径// ./bin/xxx.binxmodem.send(filePath);

4.写在最后

完整的代码下载

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持武林网。

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