feat(I2C-Inject): 归档 RP2040 固件到 mcu-rp2040 并补齐说明

2026-09-03 17:33:17 +08:00
parent d0cefeebf3
commit 736b43efe4
5 changed files with 85 additions and 6 deletions
@@ -0,0 +1,79 @@
+# mcu-rp2040 — RP2040 注入器固件
+
+本目录存放 **I2C-Inject 的总线端**：跑在 BPI-Pico-RP2040（RP2040 + MicroPython）上的
+注入器应用脚本，以及配套的 MicroPython 运行时 UF2。
+
+> PC 端 GUI 见上级目录 [../README.md](../README.md)。两者通过 USB 虚拟串口通信。
+
+## 1. 文件说明
+
+| 文件 | 用途 |
+|---|---|
+| `rp2040_inject.py` | 注入器应用（MicroPython 脚本）。上传为板上 `main.py`，上电自启动 |
+| `RPI_PICO-20260824-v1.29.0.uf2` | MicroPython 运行时（标准 RP2040 构建，v1.29.0，2026-08-24）。首次使用或升级时刷 |
+
+⚠️ UF2 必须是 **RPI_PICO** 标准构建（RP2040 芯片）；`PICO_W`（带 WiFi 芯片）与
+`RPI_PICO2`（RP2350 芯片）变体不可用。
+
+## 2. 硬件与接线
+
+| BPI-Pico-RP2040 | 接 LT8619C 总线 | 说明 |
+|---|---|---|
+| GP8（物理脚 11） | SDA | 平时高阻输入只听，注入时才驱动 |
+| GP9（物理脚 12） | SCL | 同上 |
+| GND | GND | 必须共地 |
+
+- **不接 VCC/3V3**（各喂各的电）、**不外加任何上拉电阻**（总线用 demo 板自带上拉）
+- 动手前确认总线上拉电平为 3.3V（RP2040 不耐 5V）
+
+## 3. 刷写步骤
+
+```text
+① 刷 MicroPython 运行时（首次/升级）:
+   按住板上 BOOTSEL 键插入 USB → 出现 RPI-RP2 U 盘
+   → 把 RPI_PICO-20260824-v1.29.0.uf2 拖入 → 自动重启
+   ⚠ 刷 UF2 可能重建板载文件系统, 之后需重传 ② 的 main.py
+
+② 上传注入器应用（每次刷 UF2 后, 或应用更新后）:
+   py -m pip install mpremote
+   py -m mpremote connect COMx cp rp2040_inject.py :main.py
+   py -m mpremote connect COMx reset        # 复位, main.py 自启动
+
+③ 验证: 串口终端(任意波特率)应看到
+   LT8619C 注入器就绪 GP8=SDA GP9=SCL 100kHz addr 0x32
+```
+
+**LED 状态**：上电快闪 3 次 = 自检；**常亮 = 总线监听中**。
+
+## 4. 串口命令（USB CDC，十六进制参数，一行一令）
+
+| 命令 | 功能 | 回显示例 |
+|---|---|---|
+| `w <bank> <reg> <val>` | 择机写 + 读回校验 | `= w 60 6E 80 : OK 读回=80` |
+| `r <bank> <reg>` | 择机读 | `= r 60 6E : OK 00` |
+| `s` | 总线边沿计数（接好线后在涨 = 监听正常） | `= 边沿计数 2958` |
+| `c [ms]` | 嗅探捕获（默认 700ms），输出边沿时间戳供离线解码 I2C | `= capture 1207 edges / 700 ms` + `C` 行 |
+| `?` | 帮助 | |
+
+- 回显行首：`=` 正常结果 / `!` 告警（校验不符、总线错误、静置超时）
+- 读回不符（被 demo 板 MCU 插队）会自动整组重试，最多 3 次
+
+## 5. 工作机制（择机注入）
+
+```
+监听 SDA/SCL 边沿(双沿中断) → 等下一轮总线活动出现
+→ 活动结束后总线静置满 50ms → 立即发射:
+   START→[bank 写]→START→[reg/数据 写]→RESTART→[读回]→STOP
+→ 成功/失败(重试) → 立即释放总线回监听
+```
+
+- demo 板 MCU 以 ~500ms 周期轮询，注入序列 <2ms，落在周期间空窗内冲突概率趋近零
+- 嗅探捕获采用 viper 裸指针读 GPIO（~0.27µs/次 ≈ 3MHz 采样），字节码路径仅 ~12µs/次（会混叠）作兜底
+
+## 6. 已知实测行为（demo 板）
+
+- 0x606E：bit5(0x20) 镜像 D[7:0]（蓝值组）立即生效；板子非稳态时 0.3~0.5s 内会被其固件刷回 0x00
+  → **先投图等稳态再写，写完立即读回确认**
+- 0x606D：000/001/010=BGR、011=BRG、100=GBR、101=GRB、110=RBG、111=RGB（字母串=
+  D[23:16]/D[15:8]/D[7:0] 分量顺序），切换实时生效，不影响 HDMI 锁定
+- 过程数据与完整规程见上游主仓库 `doc/architecture/rgb_bit_swap_test.md`
@@ -0,0 +1,192 @@
+# LT8619C I2C 注入器 — BPI-Pico-RP2040 / MicroPython
+# ============================================================
+# 用途: 在 demo 板(LT8619C, 7bit 地址 0x32)的 I2C 总线上择机注入寄存器写入,
+#       避开 demo 板 MCU 的 ~500ms 轮询: 等一轮活动结束 + 静置 15ms 后快速
+#       "切bank→写→读回校验", 失败自动重试, 完成后立即释放总线回监听。
+# 接线: GP8(物理脚11)=SDA, GP9(物理脚12)=SCL, GND 共地; 不接 VCC, 不加上拉。
+# 串口: USB CDC, 命令均十六进制, 一行一回:
+#   w <bank> <reg> <val>   择机写 + 读回校验,  例: w 60 6E 80  (B通道镜像)
+#   r <bank> <reg>         择机读,             例: r 60 6E
+#   s                      总线边沿计数统计
+#   ?                      帮助
+# 返回行以 '=' 开头为正常结果, '!' 为告警/失败。
+
+import machine, time, sys, select, array, micropython
+
+SDA, SCL = 8, 9
+I2C_ADDR = 0x32
+FREQ = 100_000
+QUIET_MS = 50           # 静置判定窗口(总线空闲该时长后才注入)
+ARM_TIMEOUT_MS = 1500   # 武装后等下一轮总线活动的超时(超过则硬闯并告警)
+RETRY = 3
+CAP_EDGES = 8000        # 嗅探最大边沿数(内存 ~40KB)
+
+# ---- 嗅探: 紧循环读 GPIO_IN(0xD0000004) 位8/9, 变化即记录时间戳(TIMERAWL, us) ----
+# val 编码: bit0=SDA(GP8), bit1=SCL(GP9)
+# 性能: 字节码 machine.mem32 ~12us/读(混叠), viper 裸指针 ~0.27us/读(~3MHz 采样) —— 必须用 viper
+def _cap_edges_bc(ts, vv, max_n, timeout_us):
+    n = 0
+    last = (machine.mem32[0xD0000004] >> 8) & 3
+    tend = machine.mem32[0x40054028] + timeout_us
+    while n < max_n:
+        v = (machine.mem32[0xD0000004] >> 8) & 3
+        if v != last:
+            ts[n] = machine.mem32[0x40054028]
+            vv[n] = v
+            n += 1
+            last = v
+        elif machine.mem32[0x40054028] >= tend:
+            break
+    return n
+
+
+def _cap_edges_viper(ts, vv, max_n: int, timeout_us: int) -> int:
+    p_gpio = ptr32(0xD0000004)
+    p_timer = ptr32(0x40054028)
+    p_ts = ptr32(ts)
+    p_vv = ptr8(vv)
+    last = int(p_gpio[0]) >> 8 & 3
+    tend = int(p_timer[0]) + timeout_us
+    n = 0
+    while n < max_n:
+        v = int(p_gpio[0]) >> 8 & 3
+        if v != last:
+            p_ts[n] = int(p_timer[0])
+            p_vv[n] = v
+            n += 1
+            last = v
+        elif int(p_timer[0]) >= tend:
+            break
+    return n
+
+
+_cap_edges = _cap_edges_bc
+try:
+    _cap_edges_viper(array.array('i', bytes(4)), array.array('b', bytes(1)), 0, 0)
+    _cap_edges = _cap_edges_viper          # viper 可用则用(~3MHz 采样)
+except Exception:
+    pass          # 退回字节码(仅够解码 <15kHz 的总线)
+
+last_edge_us = time.ticks_us()
+edges = 0
+LED = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)   # 板载 LED: 常亮 = 注入器监听中
+
+
+def _on_edge(_pin):
+    global last_edge_us, edges
+    last_edge_us = time.ticks_us()
+    edges += 1
+
+
+def bus_listen():
+    """两脚浮空输入 + 双沿中断(只听不驱)"""
+    for p in (SDA, SCL):
+        pin = machine.Pin(p, machine.Pin.IN, None)
+        pin.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_RISING | machine.Pin.IRQ_FALLING,
+                handler=_on_edge)
+
+
+def wait_window():
+    """等一轮总线活动结束再静置 QUIET_MS; 返回 True=正常等到, False=超时硬闯"""
+    saw = edges
+    t0 = time.ticks_ms()
+    while edges == saw:                       # 等下一轮活动出现(demo ~500ms 一轮)
+        if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), t0) > ARM_TIMEOUT_MS:
+            print('! 无总线活动 %.0fms, 直接注入' % ARM_TIMEOUT_MS)
+            return False
+        time.sleep_ms(2)
+    t0 = time.ticks_ms()
+    while True:                               # 等静置
+        if time.ticks_diff(time.ticks_us(), last_edge_us) >= QUIET_MS * 1000:
+            return True
+        if time.ticks_diff(time.ticks_ms(), t0) > 2000:
+            print('! 静置超时, 直接注入')
+            return False
+        time.sleep_us(200)
+
+
+def inject(bank, reg, val=None):
+    """注入并校验; val=None 只读。返回 (ok, readback)"""
+    for attempt in range(1, RETRY + 1):
+        wait_window()
+        i2c = machine.I2C(0, sda=machine.Pin(SDA), scl=machine.Pin(SCL), freq=FREQ)
+        try:
+            if val is not None:
+                i2c.writeto(I2C_ADDR, bytes([0xFF, bank]))     # 切 bank
+                i2c.writeto(I2C_ADDR, bytes([reg, val]))       # 写寄存器
+            rb = i2c.readfrom_mem(I2C_ADDR, reg, 1)[0]         # repeated-start 读回
+        except OSError as e:
+            print('! 第%d次总线错误 %s' % (attempt, e))
+            rb = None
+        finally:
+            bus_listen()                                       # 立即释放总线
+        if rb is None:
+            continue
+        if val is None or rb == val:
+            return True, rb
+        print('! 第%d次校验不符: 写%02X 读%02X' % (attempt, val, rb))
+    return False, None
+
+
+def main():
+    bus_listen()
+    for _ in range(3):                    # 上电自检: 快闪 3 次
+        LED.on(); time.sleep_ms(80); LED.off(); time.sleep_ms(80)
+    LED.on()                              # 常亮 = 监听中
+    print('LT8619C 注入器就绪 GP8=SDA GP9=SCL %dkHz addr 0x%02X' % (FREQ // 1000, I2C_ADDR))
+    poll = select.poll()
+    poll.register(sys.stdin, select.POLLIN)
+    buf = b''
+    while True:
+        try:
+            if poll.poll(50):
+                buf += sys.stdin.read(1)
+                if buf[-1:] not in (b'\n', b'\r'):
+                    continue
+                line = buf.strip().decode()
+                buf = b''
+                parts = line.split()
+                if not parts:
+                    continue
+                cmd = parts[0].lower()
+                if cmd == 'w' and len(parts) == 4:
+                    bank, reg, val = (int(x, 16) for x in parts[1:])
+                    ok, rb = inject(bank, reg, val)
+                    print('= w %02X %02X %02X : %s 读回=%s' %
+                          (bank, reg, val, 'OK' if ok else 'FAIL',
+                           '%02X' % rb if rb is not None else '--'))
+                elif cmd == 'r' and len(parts) == 3:
+                    bank, reg = (int(x, 16) for x in parts[1:])
+                    ok, rb = inject(bank, reg)
+                    print('= r %02X %02X : %s %s' %
+                          (bank, reg, 'OK' if ok else 'FAIL',
+                           '%02X' % rb if rb is not None else '--'))
+                elif cmd == 's':
+                    print('= 边沿计数 %d' % edges)
+                elif cmd == 'c':
+                    ms = int(parts[1]) if len(parts) > 1 else 700
+                    for p in (SDA, SCL):      # 捕获期间暂停监听中断
+                        machine.Pin(p, machine.Pin.IN, None).irq(handler=None)
+                    ts = array.array('i', bytes(4 * CAP_EDGES))
+                    vv = array.array('b', bytes(CAP_EDGES))
+                    n = _cap_edges(ts, vv, CAP_EDGES, ms * 1000)
+                    bus_listen()
+                    print('= capture %d edges / %d ms' % (n, ms))
+                    t0 = ts[0] if n else 0
+                    out = []
+                    for i in range(n):
+                        out.append('%d %d' % (ts[i] - t0, vv[i]))
+                        if len(out) >= 100:
+                            print('C ' + '\nC '.join(out))
+                            out = []
+                    if out:
+                        print('C ' + '\nC '.join(out))
+                    print('C.')
+                else:
+                    print('? w bank reg val | r bank reg | s | c [ms]')
+        except KeyboardInterrupt:
+            break
+    print('退出')
+
+
+main()