使用YMODEM协议更新STM32固件

YMODEM协议是一种常用于嵌入式系统的文件传输协议。相比于XMODEM和ZMODEM，YMODEM具有更高的传输效率和批量传输的能力，非常适合用于固件更新。本文将详细介绍如何通过YMODEM协议来更新STM32微控制器的固件，并提供相关的C代码示例。

什么是YMODEM协议？

YMODEM协议是在XMODEM基础上改进的一种文件传输协议，它支持批量文件传输，并具有更高的传输速度和可靠性。YMODEM使用CRC（循环冗余校验）来检测和纠正传输错误。

YMODEM协议的主要特点

• 批量传输：一次可以传输多个文件。
• 高传输效率：支持128字节和1024字节的数据块。
• 高可靠性：使用CRC校验来检测和纠正错误。

YMODEM协议的工作流程

1. 发送文件信息包：包含文件名、文件大小等信息。
2. 发送数据块：每个数据块包含128字节或1024字节的数据，以及头部和CRC校验码。
3. 接收确认信号：接收方接收到数据块后，发送确认信号（ACK）。
4. 重复以上步骤：直到所有数据块传输完毕。

示例：使用YMODEM协议更新STM32固件

初始化YMODEM传输

在进行固件更新之前，需要确保STM32微控制器处于引导模式，并准备好接收固件文件。可以使用诸如Tera Term等支持YMODEM协议的终端工具来发送固件文件。

发送文件信息包

工具会首先发送一个文件信息包，包含文件名（如firmware.bin）和文件大小。信息包的格式如下：
文件信息包
文件名：firmware.bin
文件大小：<文件大小>

发送数据块

工具会将固件文件按1024字节分块发送，每个数据块包含数据和CRC校验码。数据块的格式如下：
数据块
块编号：<块编号>
数据：<1024字节数据>
CRC校验码：<CRC校验码>

接收确认信号

每发送一个数据块后，接收方会发送一个确认信号（ACK），表示成功接收。如果未收到确认信号，发送方会重新发送该数据块。

YMODEM协议在STM32上的实现

下面是一个在STM32上实现YMODEM协议的C代码示例，包括发送方和接收方的代码。

发送方代码示例

#include "ymodem.h"

// 发送数据块
int Ymodem_Transmit(uint8_t* buf, const char* fileName, uint32_t sizeFile) {
    // 初始化变量
    uint8_t packet_data[PACKET_1K_SIZE + PACKET_OVERHEAD];
    uint8_t FileName[FILE_NAME_LENGTH];
    uint8_t tempCRC[2];
    uint32_t errors = 0, ackReceived = 0, size = 0;

    // 设置文件名和大小
    strncpy((char*)FileName, fileName, FILE_NAME_LENGTH);
    snprintf((char*)FileName + strlen(fileName) + 1, FILE_SIZE_LENGTH, "%d", sizeFile);

    // 发送文件名包
    Ymodem_SendPacket(FileName, PACKET_SIZE + PACKET_HEADER);

    // 发送数据块
    while (sizeFile > 0) {
        // 填充数据块
        memset(packet_data, 0, PACKET_1K_SIZE + PACKET_OVERHEAD);
        memcpy(packet_data, buf + size, (sizeFile > PACKET_1K_SIZE) ? PACKET_1K_SIZE : sizeFile);

        // 计算CRC校验码
        CRC16_Fill(packet_data + PACKET_1K_SIZE, (sizeFile > PACKET_1K_SIZE) ? PACKET_1K_SIZE : sizeFile);

        // 发送数据块
        Ymodem_SendPacket(packet_data, PACKET_1K_SIZE + PACKET_OVERHEAD);

        // 更新文件大小
        size += (sizeFile > PACKET_1K_SIZE) ? PACKET_1K_SIZE : sizeFile;
        sizeFile -= (sizeFile > PACKET_1K_SIZE) ? PACKET_1K_SIZE : sizeFile;

        // 接收ACK
        if (Ymodem_ReceiveACK() == 0) {
            errors++;
            if (errors > MAX_ERRORS) return -1;
        }
    }

    return 0;
}

接收方代码示例

#include "ymodem.h"

// 接收数据块
int Ymodem_Receive(uint8_t* buf) {
    // 初始化变量
    uint8_t packet_data[PACKET_1K_SIZE + PACKET_OVERHEAD];
    uint8_t fileSize[FILE_SIZE_LENGTH];
    uint32_t errors = 0, packet_length = 0;

    // 接收文件信息包
    if (Ymodem_ReceivePacket(packet_data, &packet_length) == 0) {
        // 解析文件信息
        Ymodem_ParseFileInfo(packet_data, buf, fileSize);

        // 发送ACK
        Ymodem_SendACK();

        // 接收数据块
        while (1) {
            if (Ymodem_ReceivePacket(packet_data, &packet_length) == 0) {
                // 检查数据块结束
                if (packet_length == 0) break;

                // 复制数据到缓冲区
                memcpy(buf, packet_data, packet_length);

                // 更新缓冲区指针
                buf += packet_length;

                // 发送ACK
                Ymodem_SendACK();
            } else {
                errors++;
                if (errors > MAX_ERRORS) return -1;
            }
        }
    }
    return 0;
}

接收数据包函数 – Ymodem_ReceivePacket

#include "ymodem.h"
#include <string.h>

// 接收数据包
int Ymodem_ReceivePacket(uint8_t *data, uint32_t *length) {
    uint8_t c;
    uint32_t packetSize = 0;

    // 从串口接收第一个字节来确定包的类型
    if (HAL_UART_Receive(&huart1, &c, 1, 1000) != HAL_OK) {
        return -1; // 超时或错误
    }

    switch (c) {
        case SOH:
            packetSize = PACKET_SIZE;
            break;
        case STX:
            packetSize = PACKET_1K_SIZE;
            break;
        case EOT:
            return 0; // 传输结束
        default:
            return -1; // 无效包
    }

    // 接收包头（包编号和包编号的补码）
    if (HAL_UART_Receive(&huart1, data, 2, 1000) != HAL_OK) {
        return -1;
    }

    // 接收数据包
    if (HAL_UART_Receive(&huart1, &data[2], packetSize + 2, 1000) != HAL_OK) {
        return -1;
    }

    // 校验CRC
    uint16_t crc = CRC16_Calculate(&data[2], packetSize);
    if ((data[packetSize + 2] != (crc >> 8)) || (data[packetSize + 3] != (crc & 0xFF))) {
        return -1; // CRC错误
    }

    *length = packetSize;
    return 0; // 成功接收
}

解析文件信息函数 – Ymodem_ParseFileInfo

#include "ymodem.h"
#include <string.h>

// 解析文件信息
void Ymodem_ParseFileInfo(uint8_t *data, uint8_t *fileName, uint8_t *fileSize) {
    uint8_t *p = data;

    // 解析文件名
    while (*p != '\0') {
        *fileName++ = *p++;
    }
    *fileName = '\0';

    // 解析文件大小
    p++;
    while (*p != ' ' && *p != '\0') {
        *fileSize++ = *p++;
    }
    *fileSize = '\0';
}

发送ACK确认函数 – Ymodem_SendACK

#include "ymodem.h"

#define ACK 0x06

// 发送ACK确认信号
void Ymodem_SendACK(void) {
    uint8_t ack = ACK;
    HAL_UART_Transmit(&huart1, &ack, 1, 1000);
}

以上代码段展示了如何在STM32上实现YMODEM协议进行固件更新的完整过程。