Ymodem 协议详解
Ymodem 协议详解
1. Ymodem 帧格式
Ymodem 有两种帧格式，主要区别是信息块长度不一样。
1.1 帧头
帧头表示两种数据帧长度，主要是信息块长度不同。
1.2 包序号
数据包序号只有1字节，因此计算范围是0~255；对于数据包大于255的，序号归零重复计算。
1.3 帧长度
【1】以SOH(0x01)开始的数据包，信息块是128字节，该类型帧总长度为133字节。
【2】以STX(0x02)开始的数据包，信息块是1024字节，该类型帧总长度为1029字节。
1.4 校验
Ymodem采用的是CRC16校验算法，校验值为2字节，传输时CRC高八位在前，低八位在后；CRC计算数据为信息块数据，不包含帧头、包号、包号反码。
2.Ymodem握手信号
握手信号由接收方发起，在发送方开始传输文件前，接收方需发送YMODEM_C （字符C，ASII码为0x43）命令，发送方收到后，开始传输起始帧。
3.Ymodem起始帧
Ymodem起始帧并不直接传输文件内容，而是先将文件名和文件大小置于数据帧中传输；起始帧是以SOH 133字节长度帧传输，格式如下。
其中包号为固定为0；Filename为文件名称，文件名称后必须加0x00作为结束；Filesize为文件大小值，文件大小值后必须加0x00作为结束；余下未满128字节数据区域，则以0x00填充。
4.Ymodem数据帧
Ymodem数据帧传输，在信息块填充有效数据。
传输有效数据时主要考虑的是最后一包数据的是处理，SOH帧和STR帧有不同的处理。
【1】对于SOH帧，若余下数据小于128字节，则以0x1A填充，该帧长度仍为133字节。
【2】对于STX帧需考虑几种情况：
●余下数据等于1024字节，以1029长度帧发送；
●余下数据小于1024字节，但大于128字节，以1029字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充。
●余下数据等于128字节，以133字节帧长度发送。
●余下数据小于128字节，以133字节帧长度发送，无效数据以0x1A填充。
5.Ymodem结束帧
Ymodem的结束帧采用SOH 133字节长度帧传输，该帧不携带数据（空包），即数据区、校验都以0x00填充。
6.Ymodem命令
YModem分成YModem-1K与YModem-g。
YModem-1K用1024字节信息块传输取代标准的128字节传输，数据的发送回使用CRC校验，保证数据传输的正确性。它每传输一个信息块数据时，就会等待接收端回应ACK信号，接收到回应后，才会继续传输下一个信息块，保证数据已经全部接收。
YModem-g传输形式与YModem-1K差不多，但是它去掉了数据的CRC校验码，同时在发送完一个数据块信息后，它不会等待接收端的ACK信号，而直接传输下一个数据块。正是它没有涉及错误校验，才使得它的传输速度比YModem-1K来得块。
一般都会选择YModem-1K传输，平时所说的YModem也是指的是YModem-1K。下面就讲讲它的传输协议。
1、起始帧的数据格式
YModem的起始帧并不直接传输文件的数据，而是将文件名与文件的大小放在数据帧中传输，它的帧长=3字节数据首部+128字节数据+2字节CRC16校验码=33字节。它的数据结构如下：
SOH 00 FF filename[ ] filezise[ ] NUL[ ] CRCH CRCL
其中SOH=0x01，表示这个数据帧中包含着128字节的数据部分；在SOH后面的00 FF，00表示数据帧序号，因为是起始帧，所以它的帧序为00，至于FF，它是帧序的取反，YModem特地这么做是为了给数据是否正确提供一种判断依据，通过判断这两个字节是否为取反关系，就可以知道数据是否传输出错；filename[ ]就是文件名，如文件名foo.c，它在数据帧中存放格式为：66 6F 6F 2E 63 00，一定要在文件名最后跟上一个00，表示文件名结束；filesize[ ]就是文件大小，如上面的foo.c的大小为1KByte，即1024Byte，需要先将它转化成16进制，即0x400，所以它在数据帧的存放格式为：34 30 30 00，即“400”，同样的文件大小最后需要跟上00，表示结束；NUL[ ]表示剩下的字节都用00填充，数据部分大小为128字节，除去文件名与文件大小占用的空间外，剩余的字节全部用00填充；CRCH CRCL分别表示16位CRC校验码的高8位与低8位。
2、数据帧的数据格式
YModem的数据帧中会预留1024字节空间用来传输文件数据，它跟起始帧接收差不多，如下：
STX 01 FE data[1024] CRCH CRCL
其中STX=0x02，表示这帧数据帧后面包含着1024字节的数据部分；STX后面的01 FE，01表示第一帧数据帧，FE则是它的取反，当然如果是第二帧数据的话就是：02 FD；data[1024]表示存放着1024字节的文件数据；CRCH与CRCL是CRC16检验码的高8位与低8位。
如果文件数据的最后剩余的数据在128~1024之前，则还是使用STX的1024字节传输，但是剩余空间全部用0x1A填充，如下结构：
STX [num] [~num] data[ ] 1A …1A CRCH CRCL
有一种特殊的情况：如果文件大小小于等于128字节或者文件数据最后剩余的数据小于128字节，则YModem会选择SOH数据帧用128字节来传输数据，如果数据不满128字节，剩余的数据用0x1A填充这是数据正的结构就变成了：
文件大小小于128字节： SOH 01 FE data[ ] 1A …1A CRCH CRCL
文件最后剩余数据小于128字节：SOH [num] [~~num] data[ ] 1A…1A CRCH CRCL
3、结束帧数据结构
YModem的结束帧数据也采用SOH的128字节数据帧，它的结构如下：
SOH 00 FF NUL[128] CRCH CRCL
结束帧同样以SOH开头，表示后面跟着128字节大小的数据；结束帧的帧序也认为是00 FF；结束帧的128字节的数据部分不存放任何信息，即NUL[128]全部用00填充。
4、文件传输过程
文件的传输过程，以具体的例子说明。把foo.c，大小为4196Byte（16进制为0x1064）的文件作为传输的对象，则它的传输过程如下：
发送端----------------------------------------------------------------接收端
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< C
SOH 00 FF “foo.c” "1064’’ NUL[118] CRC CRC >>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< C
STX 01 FE data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
STX 02 FD data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
STX 03 FC data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
STX 04 FB data[1024] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
SOH 05 FA data[100] 1A[28] CRC CRC>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
EOT >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< NAK
EOT>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< C
SOH 00 FF NUL[128] CRC CRC >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>
<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< ACK
YModem的传输过程就是上面所示。但是上面传输过程中存在许多通信信号，它们的数值与意义如下表所示：
还是有几点需要说明下：
1）EOT信号由发送端发送
2）CA中止传输信号也有发送端发送
3）C的含义在英文的数据手册上的意思有点难以理解，我个人理解成请求数据包，如开始传输的发送C请求起始帧数据，然后再发送C请求文件数据帧，最后有发送一次C请求结束帧！