Micro Framework WireProtocol协议介绍

【叶帆工作室】2009-2-15

1、简介

WireProtocol协议是上位机MFDeploy或VS2008程序在诊断、部署、调试.Net Micro Framework设备及相关应用程序时的通信协议。该协议与具体的硬件链路无关，目前支持的物理连接有串口、网口、USB等。

该协议为点对点协议，协议中没有设备地址的概念，在同一时间同一物理通道仅能调试一台设备。协议格式分两部分，帧头和负荷（Payload）（一帧命令可以不包含Payload）。

了解该协议和获知通信时的数据，可以非常有效的解决上位机和下位机.Net Micro Framework设备通信问题。

2、通信协议

2.1 帧格式

帧头（Header）32 byte								负荷
签名	头校验	负荷校验	命令	Seq	SeqReply	标志	负荷大小
8 byte	4 byte	4byte	4byte	2byte	2byte	4byte	4byte	N byte
MS…V1	Crc32	Crc32	Cmd	Seq	reply	flag	size	Payload

注：负荷大小可以为0

2.2 通信过程

总超时时间6秒，如果下位机无数据响应，则1秒钟重试一次，共6次。如果下位机有命令反馈，但是帧数据不是期望数据，则重试1次，共2次。

2.3 通信命令

通信命令一共71个，其中1个已经过时、6个已经被注销。这里仅介绍一下和Ping过程相关的几个命令。

序号	名称	值	说明
1	c_Monitor_Ping	0x00000000	The payload is empty, this command is used to let the other side know we are here...
2	c_Debugging_Execution_Unlock	0x00020003	Unlock the low-level command, for mfg. test programs
3	c_Debugging_Execution_QueryCLRCapabilities	0x00020008	Queries capabilities of the CLR.

2.3.1、Monitor_ Ping

命令：0x00000000 帧长：32+8 byte （Ping指令可以没有Payload数据）

 

帧头	源	标志
32 byte	4 byte	4 byte

 

源（source）：

序号	名称	值	说明
1	c_Ping_Source_TinyCLR	0x00000000
2	c_Ping_Source_TinyBooter	0x00000001
3	c_Ping_Source_Host	0x00000002

 

标志（dbg_flags）：

序号	名称	值	说明
1	c_Ping_DbgFlag_Stop	0x00000001

 

2.3.2、Debugging_ Execution_Unlock

命令：0x00020003 帧长：32+256 byte

 

帧头	命令	哈希值
32 byte	128 byte	128 byte

 

命令和哈希值如下：

private readonly byte[] m_data =

{

    67, 111, 112, 121, 114, 105, 103, 104, 116, 32, 50, 48, 48, 51, 13, 10,

    77, 105, 99, 114, 111, 115, 111, 102, 116, 32, 67, 111, 114, 112, 13, 10,

    49, 32, 77, 105, 99, 114, 111, 115, 111, 102, 116, 32, 87, 97, 121, 13,

    10, 82, 101, 100, 109, 111, 110, 100, 44, 32, 87, 65, 13, 10, 57, 56,

    48, 53, 50, 45, 54, 51, 57, 57, 13, 10, 85, 46, 83, 46, 65, 46,

    13, 10, 65, 108, 108, 32, 114, 105, 103, 104, 116, 115, 32, 114, 101, 115,

    101, 114, 118, 101, 100, 46, 13, 10, 77, 73, 67, 82, 79, 83, 79, 70,

    84, 32, 67, 79, 78, 70, 73, 68, 69, 78, 84, 73, 65, 76, 13, 10,

    55, 231, 64, 0, 118, 157, 50, 129, 173, 196, 117, 75, 87, 255, 238, 223,

    181, 114, 130, 29, 130, 170, 89, 70, 194, 108, 71, 230, 192, 61, 9, 29,

    216, 23, 196, 204, 21, 89, 242, 196, 143, 255, 49, 65, 179, 224, 237, 213,

    15, 250, 92, 181, 77, 10, 200, 21, 219, 202, 181, 127, 64, 172, 101, 87,

    166, 35, 162, 28, 70, 172, 138, 40, 35, 215, 207, 160, 195, 119, 187, 95,

    239, 213, 127, 201, 46, 15, 60, 225, 19, 252, 227, 17, 211, 80, 209, 52,

    74, 122, 115, 2, 144, 20, 153, 241, 244, 57, 139, 10, 57, 65, 248, 204,

    149, 252, 17, 159, 244, 11, 186, 176, 59, 187, 167, 107, 83, 163, 62, 122

};

命令对应的ASCII为：

Copyright 2003

Microsoft Corp

1 Microsoft Way

Redmond, WA

98052-6399

U.S.A.

All rights reserved.

MICROSOFT CONFIDENTIAL

7?@

2.3.3、Debugging_ Execution_QueryCLRCapabilities

命令：0x00020008帧长：32+n byte

 

帧头	标志（4 byte）	数据
32 byte	0x00000001	capsFlags :4byte
	0x00000002	Width:4byte	Height:4byte			bpp:4byte
	0x00000003	buildDate:20byte			compilerVersion:4byte
	0x00000004	minutesRemaining:4byte
	0x00000005	MfReleaseInfo:64		OEM_MODEL_SKU			OEM_SERIAL_NUMBERS
	0x00000006	MfReleaseInfo:64		Version:8
	0x00000007	MfReleaseInfo:64

 

MfReleaseInfo：

MfReleaseInfo
Version				保留
主版本	次版本	编译	修订
2 byte	2byte	2byte	2byte	56byte

 

OEM_MODEL_SKU：

OEM_MODEL_SKU
OEM	Model	SKU
1 byte	1byte	2 byte

 

OEM_SERIAL_NUMBERS：

OEM_SERIAL_NUMBERS
module_serial_number	system_serial_number
32 byte	16 byte

 

标志：

序号	名称	值	说明
1	c_CapabilityFlags	0x00000001	标志
2	c_CapabilityLCD	0x00000002	LCD的参数
3	c_CapabilityVersion	0x00000003	软件版本
4	c_CapabilityEvaluationVersion	0x00000004	剩余可运行分钟数
5	c_HalSystemInfo	0x00000005	硬件系统信息
6	c_ClrInfo	0x00000006	CLR信息
7	c_SolutionReleaseInfo	0x00000007	平台发布信息

 

c_CapabilityFlags的含义：

序号	名称	值	说明
1	c_CapabilityFlags_FloatingPoint	0x00000001
2	c_CapabilityFlags_SourceLevelDebugging	0x00000002
3	c_CapabilityFlags_AppDomains	0x00000004
4	c_CapabilityFlags_ExceptionFilters	0x00000008
5	c_CapabilityFlags_IncrementalDeployment	0x00000010
6	c_CapabilityFlags_SoftReboot	0x00000020
7	c_CapabilityFlags_Profiling	0x00000040
8	c_CapabilityFlags_Profiling_Allocations	0x00000080
9	c_CapabilityFlags_Profiling_Calls	0x00000100
10	c_CapabilityFlags_EvaluationVersion	0x00000200
11	c_CapabilityFlags_ThreadCreateEx	0x00000400

 

3、MFDeploy Ping过程分析

3.1、流程图

 

                                

   Ping 命令流程图

3.2、流程分析

MFDeploy Ping过程不仅仅包括Ping命令，它完整的流程包含了四个命令过程，下面一一说一下。

3.2.1、第一个Ping

上位机发送帧：源=c_Ping_Source_Host（0x00000002），标志=0；

下位机返回帧：源= c_Ping_Source_TinyCLR（0x00000000）或c_Ping_Source_TinyBooter（0x00000001），标志= c_ACK | c_NonCritical | c_Reply（0x8003）；

3.2.2、QueryCLRCapabilities

该指令共执行7次，分别获取CLR七种特性（标志依次从1到7），详情请参见【2.3.3】。

3.2.3、Unlock

上位机发送帧：命令和哈希值请参见【2.3.2】；

下位机返回帧：Payload为空，标志= c_NACK | c_NonCritical | c_Reply；

3.2.4、最后一个Ping

上位机发送帧：Payload为空

下位机返回帧：源= c_Ping_Source_TinyCLR（0x00000000）或c_Ping_Source_TinyBooter（0x00000001），标志= c_ACK | c_NonCritical | c_Reply（0x8003）；

4、如何获取通信数据

4.1 采用通用监控工具获取

不同的物理链路需采用不同的监控工具，其推荐的监控工具如下：

串口：portmon程序（微软官方提供的工具，可惜目前并不支持vista系统）。

网口：Wireshark程序

USB：Bus Hound程序

由于这部分内容，非本文重点，所以这里就不展开介绍了，不过以上工具除Wireshark外，在我以前的文章中已经有所提及，感兴趣的朋友可以查阅我以前的相关文章。

4.2 改造MFDeploy和VS2008相关程序

这种办法虽然最有效，但是如果没有相关源码是很难做到的。

上图是改造前的Porting Kit所带的MFDeploy工具，下图是我改造后的该程序，相关通信操作完毕后，单击“Info”按钮即可显示相关通信数据。

此外尤为重要的是，单击“Normal”按钮，使其变为“Debug”模式，此时不仅在操作MFDeploy工具时自动弹出监控信息窗口，并且在用VS2008调试.Net Micro Framework程序时也能弹出监控信息窗口。

 

 

 

 

5、小结

俗话说麻雀虽小，五脏俱全。很显然.Net Micro Framework就是这样一只麻雀，各种技术虽然简单，但是都有所涉及（ARM开发技术、CLR技术、VS2008开发、调试技术、各种串口、网口、USB通信技术等等），随着研究的深入，越来越被.Net Micro Framework自身魅力所吸引，相信下一个支持实时系统的版本更值得期待。