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多年前玩Cisco交換機時，更新交換機操作系統就是使用超級終端的XMODEM傳送功能發送BIN文件到交換機。當時感覺使用XMODEM發送BIN文件更新系統，簡單可靠又實用，雖然沒有TFTP速度快，但TFTP需要設置IP，子網掩碼，需組網，甚至需關閉防火牆。XMODEM簡單方便不少，只需接上PC的串口就可以。一直想給我的單片機學習板寫個XMODEM BOOTLOADER程序，然後也像Cisco交換機那樣通過XMODEM發送BIN文件來升級應用程序。直到半個月前纔開始動手，最近才完成。我發現XMODEM BOOTLOADER實現簡單，非常適合給單片機這種存儲空間有限的系統在線升級。雖然XMODEM不快，但由於單片機系統的BIN文件也不太大，所以速度也不是問題。在介紹我的XMODEM BOOTLOADER前先簡單介紹下XMODEM協議。
XMODEM協議
XMODEM協議是一種串口通信中廣泛用到的異步文件傳輸協議。XMODEM傳輸是由XMODEM接收方發起的，通過發送NAK 信號或‘C’ (這裏NAK不是報錯，我叫它發起幀)來發起XMODEM傳輸（注意，NAK或‘C’決定之後XMODEM發送方是採用垂直累加和校驗checksum，還是採用CRC-16校驗）。發送方收到後，開始發送數據幀和其他控制幀。發送數據幀時，XMODEM文件發送方將文件分解成128字節的定長數據塊，每發送一個數據塊，等待對方應答後（ACK信號)才發送下一個數據塊，數據校驗採用垂直累加和校驗（checksum），也可以採用CRC-16校驗。屬於簡單ARQ（自動請求重發）協議，所以也適合於2線制的半雙工的RS485網絡中使用。
XMODEM發送的每個幀都有控制字符，並且只有以SOH開頭的幀後面有數據，可以稱爲數據幀，其他幀都是單字符幀，每個幀都只有一個除SOH外的控制字符，包括應答幀（ACK），報錯幀（NAK），結束幀（EOT），以及取消幀（CAN）。控制字符符合 ASICII 標準定義，長度均爲 1 字節
SOH 0x01
EOT 0x04
ACK 0x06
NAK 0x15
CAN 0x18
這裏介紹標準XMODEM數據幀的格式（數據校驗爲checksum校驗）：
| SOH | 信息包序號 | 信息包序號的反碼 | 數據區段 | 算術校驗和 |
|_____|________ |______________|________|__________|
說明:
SOH： 幀的開頭字節，代表數據幀中的第一個字節
信息包序號: 對 256 取模所得到當前包號，第一個信息包的序號爲 1，而信息包序號範圍0~255。
信息包序號的反碼: 當前信息包號的發碼
數據區段: 數據區段的長度固定爲 128 字節，其內容沒有任何限制，可以是文本數據或二進制數據。如果最後一幀數據不滿128字節，則使用0x1A填充剩餘的空間
算術校驗和: 1字節的算術校驗和，只對數據區段計算後對 256 取模而得。
XMODEM BOOTLOADER
我的XMODEM BOOTLOADER是用C語言寫給我的PIC學習板用的，上電後，XMODEM BOOTLOADER首先傳送發起幀（NAK信號）給PC端超級終端，如果10秒後對方還沒有發送第一個數據幀，則重複發送“NAK”，這種重複次數最多允許10次，仍然沒有收到第一個數據幀，則退出本次通信，直接跳轉到應用程序。如果收到數據塊，則確認數據塊序號及其反碼，接收數據，確認校驗和，如果有問題就返回報錯幀，都沒問題就燒寫數據到對應的地址上，再返回應答幀（ACK）。接着接收下一個數據塊，直到接收到結束幀，最後返回應答幀後，跳轉到新的應用程序中去。之間如果收到取消幀，也會發送應答幀，然後退出本次通信。
XMODEM BOOTLOADER接收到的數據都是BIN數據，但是PIC 編譯完成後生成的是Hex文件，所以我用C#寫了個程序運行在PC上，將Hex文件轉換成BIN文件。界面如下：
XMODEM SEND
XMODEM SEND 發送BIN文件，我用的是超級終端。其實我之前寫過也用超級終端傳送數據來升級程序的PIC bootloader, 有四款分別是寫給PIC16F, PIC18F, dsPIC33, PIC32MZ的。但是那是用的SEND ASCII的方式，沒有任何協議，沒有應答機制，所以顯的不是很可靠，但用來學習還是很不錯的。下面是這四款PIC bootloader的鏈接。
PIC16F：http://www.cnblogs.com/geekygeek/p/hyperbootloader_pic16.html
PIC18F：http://www.cnblogs.com/geekygeek/p/hyperbootloader_pic18.html
dsPIC33：http://www.cnblogs.com/geekygeek/p/hyperbootloader_dspic.html
PIC32MZ：http://www.cnblogs.com/geekygeek/p/hyperbootloader_pic32.html
現在我將這四款PIC bootloader都改良爲XMODEM bootloader，升級PIC target時使用超級終端的XMODEM SEND傳送BIN文件。首先在超級終端“發送”菜單欄裏選擇“發送文件”，然後選擇BIN文件，選擇Xmodem協議。最後點擊發送。重啓帶有XMODEM bootloader的單片機系統，XMODEM bootloader就會發起傳輸，然後超級終端開始傳送數據，很快就完成在線升級程序，就像復現了當初升級Cisco交換機時的場景。我試了用SecureCRT的XMDOEM SEND發送BIN文件，同樣可以和我的XMODEM BOOTLOADER協同工作，完成PIC單片機系統在線升級。
