使用java實現Xmodem協議_java

1.介紹

Xmodem是一種在串口通訊中廣泛使用的非同步檔案傳輸通訊協定，分為Xmodem（使用128位元組的資料區塊）和1k-Xmodem（使用1024位元組即1k位元組的資料區塊）協議兩種。
本文實現的是128位元組資料區塊的Xmodem協議，採用CRC16校正，在項目中應用時，發送端和接收端可根據具體情況修改雙方的協議。
如果你對串口通訊還不太瞭解，可以看下我寫的這篇部落格使用Java實現串口通訊。

2.實現

在和嵌入式同學調試的過程中，發現發送端發送資料過快，導致接收端處理不過來，所以在send方法中開啟了一個子線程來處理資料發送邏輯，方便加入延時處理。
接收方法中，發送C是表示以CRC方式校正。

public class Xmodem { // 開始 private final byte SOH = 0x01; // 結束 private final byte EOT = 0x04; // 應答 private final byte ACK = 0x06; // 重傳 private final byte NAK = 0x15; // 無條件結束 private final byte CAN = 0x18; // 以128位元組塊的形式傳輸資料 private final int SECTOR_SIZE = 128; // 最大錯誤（無應答）包數 private final int MAX_ERRORS = 10; // 輸入資料流，用於讀取串口資料 private InputStream inputStream; // 輸出資料流，用於發送串口資料 private OutputStream outputStream; public Xmodem(InputStream inputStream, OutputStream outputStream) { this.inputStream = inputStream; this.outputStream = outputStream; } /** * 發送資料 *  * @param filePath *  檔案路徑 */ public void send(final String filePath) { new Thread() {  public void run() {  try {   // 錯誤包數   int errorCount;   // 包序號   byte blockNumber = 0x01;   // 校正和   int checkSum;   // 讀取到緩衝區的位元組數量   int nbytes;   // 初始化資料緩衝區   byte[] sector = new byte[SECTOR_SIZE];   // 讀取檔案初始化   DataInputStream inputStream = new DataInputStream(    new FileInputStream(filePath));   while ((nbytes = inputStream.read(sector)) > 0) {   // 如果最後一包資料小於128個位元組，以0xff補齊   if (nbytes < SECTOR_SIZE) {    for (int i = nbytes; i < SECTOR_SIZE; i++) {    sector[i] = (byte) 0xff;    }   }   // 同一包資料最多發送10次   errorCount = 0;   while (errorCount < MAX_ERRORS) {    // 組包    // 控制字元 + 包序號 + 包序號的反碼 + 資料 + 校正和    putData(SOH);    putData(blockNumber);    putData(~blockNumber);    checkSum = CRC16.calc(sector) & 0x00ffff;    putChar(sector, (short) checkSum);    outputStream.flush();    // 擷取應答資料    byte data = getData();    // 如果收到應答資料則跳出迴圈，發送下一包資料    // 未收到應答，錯誤包數+1，繼續重發    if (data == ACK) {    break;    } else {    ++errorCount;    }   }   // 包序號自增   blockNumber = (byte) ((++blockNumber) % 256);   }   // 所有資料發送完成後，發送結束標識   boolean isAck = false;   while (!isAck) {   putData(EOT);   isAck = getData() == ACK;   }  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  }  }; }.start(); } /** * 接收資料 *  * @param filePath *  檔案路徑 * @return 是否接收完成 * @throws IOException *  異常 */ public boolean receive(String filePath) throws Exception { // 錯誤包數 int errorCount = 0; // 包序號 byte blocknumber = 0x01; // 資料 byte data; // 校正和 int checkSum; // 初始化資料緩衝區 byte[] sector = new byte[SECTOR_SIZE]; // 寫入檔案初始化 DataOutputStream outputStream = new DataOutputStream(  new FileOutputStream(filePath)); // 發送字元C，CRC方式校正 putData((byte) 0x43); while (true) {  if (errorCount > MAX_ERRORS) {  outputStream.close();  return false;  }  // 擷取應答資料  data = getData();  if (data != EOT) {  try {   // 判斷接收到的是否是開始標識   if (data != SOH) {   errorCount++;   continue;   }   // 擷取包序號   data = getData();   // 判斷包序號是否正確   if (data != blocknumber) {   errorCount++;   continue;   }   // 擷取包序號的反碼   byte _blocknumber = (byte) ~getData();   // 判斷包序號的反碼是否正確   if (data != _blocknumber) {   errorCount++;   continue;   }   // 擷取資料   for (int i = 0; i < SECTOR_SIZE; i++) {   sector[i] = getData();   }   // 擷取校正和   checkSum = (getData() & 0xff) << 8;   checkSum |= (getData() & 0xff);   // 判斷校正和是否正確   int crc = CRC16.calc(sector);   if (crc != checkSum) {   errorCount++;   continue;   }   // 發送應答   putData(ACK);   // 包序號自增   blocknumber++;   // 將資料寫入本地   outputStream.write(sector);   // 錯誤包數歸零   errorCount = 0;  } catch (Exception e) {   e.printStackTrace();  } finally {   // 如果出錯發送重傳標識   if (errorCount != 0) {   putData(NAK);   }  }  } else {  break;  } } // 關閉輸出資料流 outputStream.close(); // 發送應答 putData(ACK); return true; } /** * 擷取資料 *  * @return 資料 * @throws IOException *  異常 */ private byte getData() throws IOException { return (byte) inputStream.read(); } /** * 發送資料 *  * @param data *  資料 * @throws IOException *  異常 */ private void putData(int data) throws IOException { outputStream.write((byte) data); } /** * 發送資料 *  * @param data *  資料 * @param checkSum *  校正和 * @throws IOException *  異常 */ 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校正演算法，採用的是查表法。

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為串口對象Xmodem xmodem = new Xmodem(serialPort.getInputStream(),serialPort.getOutputStream());// filePath為檔案路徑// ./bin/xxx.binxmodem.send(filePath);

4.寫在最後

完整的代碼下載

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所協助，也希望大家多多支援雲棲社區。