使用java实现Xmodem协议

使用java实现Xmodem协议

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_Ehttp://RRORS = 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);

putDahttp://ta(~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 (byteDeVyOT 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.bin

xmodem.send(filePath);

4.写在最后

完整的代码下载

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