hulk/gd32e230_uart_ring_buffer
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yelvlab 2025-08-13 00:39:30 +08:00
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5
Inc/board_config.h
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@ -11,6 +11,11 @@
// #define SOFTWARE_IIC // IIC Type : Software IIC
#undef SOFTWARE_IIC // IIC Type : Hardware IIC
/* >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>[DEBUG ASSERTIONS DEFINE]<<<<<<<<<<<<<<<<<<<< */
// #define DEBUG_VERBOSE // Debug Assertions Status : Debug Verbose Information
#undef DEBUG_VERBOSE // Debug Assertions Status : No Debug Verbose Information
/******************************************************************************/
#define RCU_GPIO_I2C RCU_GPIOF

88
Inc/command.h
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@ -1,13 +1,101 @@
/**
* @file command.h
* @brief 串口命令解析与处理模块接口声明。
* @details 提供基于环形缓冲区的串口协议解析、命令处理及状态管理功能，
* 支持格式为 D5 03 LEN [cmd] CRC 的命令帧解析与响应。
*/
#ifndef COMMAND_H
#define COMMAND_H
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
/**
* @defgroup Command 命令处理模块
* @brief 串口命令解析与处理
* @{
*/
/**
* @section Command_Protocol 协议格式
* 接收命令帧格式：
* @code
* [0] HEADER = 0xD5 // 包头标识
* [1] BOARD_TYPE = 0x03 // 板卡类型标识
* [2] LEN = 数据区字节数 // 有效载荷长度
* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 命令数据
* [last] CRC // 校验码（从索引1累加到len-2的低8位）
* @endcode
*
* 响应帧格式：
* @code
* [0] HEADER = 0xB5 // 响应包头
* [1] TYPE // 响应类型（0xF0=成功，0xF1..=错误类型）
* [2] LEN // 响应数据长度
* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 响应数据
* [last] CRC // 校验码
* @endcode
*
* @section Command_Usage 使用说明
* 1) 初始化环形缓冲区：
* @code{.c}
* uart_ring_buffer_init();
* @endcode
*
* 2) 在主循环中调用命令处理：
* @code{.c}
* while(1) {
* command_process(); // 处理接收到的命令
* // 其他业务逻辑
* }
* @endcode
*
* 3) 查询传感器上报状态：
* @code{.c}
* if(get_sensor_report_enabled()) {
* // 执行传感器数据上报
* }
* @endcode
*/
/**
* @brief 获取传感器周期上报使能状态。
* @return bool 上报状态。
* @retval true 传感器周期上报已启用。
* @retval false 传感器周期上报已禁用。
* @ingroup Command
*/
bool get_sensor_report_enabled(void);
/**
* @brief 设置传感器周期上报使能状态。
* @param enabled 上报使能标志。
* @arg true 启用传感器周期上报。
* @arg false 禁用传感器周期上报。
* @note 推荐通过此函数修改状态，便于后续功能扩展。
* @ingroup Command
*/
void set_sensor_report_enabled(bool enabled);
/**
* @brief 处理串口环形缓冲区中的命令数据。
* @details 基于状态机的非阻塞协议解析器，处理完整的命令帧并自动响应。
* 每次调用处理缓冲区中所有可用数据，遇到错误时自动重置状态机。
* @note 使用静态变量维护解析状态，函数不可重入。
* @warning 依赖环形缓冲区正确实现，建议在主循环中周期调用。
* @ingroup Command
*/
void command_process(void);
/**
* @brief 解析并处理完整的命令帧。
* @param cmd 指向完整命令帧的缓冲区（从包头0xD5开始）。
* @param len 命令帧总长度（字节）。
* @note 内部函数，由 command_process() 调用，一般不直接使用。
* @ingroup Command
*/
void handle_command(const uint8_t *cmd, uint8_t len);
/** @} */ // end of Command group
#endif // COMMAND_H

275
Src/command.c
View File

@ -1,56 +1,92 @@
/**
* @file command.c
* @brief 串口命令解析与处理模块实现
* @details 实现基于状态机的协议解析器，支持 D5 03 LEN [cmd] CRC 格式的命令处理，
* 包含命令帧解析、响应生成和传感器状态管理功能。
* @author Hulk
* @date 2025-08-13
* @version 1.0.0
* @ingroup Command
*/
#include "command.h"
#include "uart_ring_buffer.h"
#include "led.h"
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include "board_config.h"
/*
协议说明：
Host -> Device 帧格式：
[0] HEADER = 0xD5
[1] BOARD_TYPE = 0x03
[2] LEN = 数据区字节数
[3..(3+LEN-1)] 数据
[last] CRC = 从下标 1 到 (last-1) 的累加和低 8 位
/* ============================================================================
* 协议格式说明
* ============================================================================ */
最小协议包长度为 6 字节
数据示例（两字节命令）："M1" / "M2" / "M3"
Device -> Host 应答：复用 0xB5 开头：
[0] 0xB5, [1] TYPE(例如 0xF0=OK, 0xF1..=错误类), [2] LEN, [3..] payload, [last] CRC（同上规则）
/**
* @name 协议帧格式
* @{
* @details
* Host -> Device 命令帧格式：
* [0] HEADER = 0xD5 // 包头标识
* [1] BOARD_TYPE = 0x03 // 板卡类型标识
* [2] LEN = 数据区字节数 // 有效载荷长度
* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 命令数据，如 "M1", "M2S123"
* [last] CRC = 校验码 // 从索引1到(last-1)的累加和低8位
*
* 最小协议包长度为 6 字节
* 数据示例（两字节命令）："M1" / "M2" / "M3"
*
* Device -> Host 响应帧格式：
* [0] 0xB5 // 响应包头
* [1] TYPE // 响应类型（0xF0=成功，0xF1..=错误类型）
* [2] LEN // 响应数据长度
* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 响应数据，如 "ok", "err"
* [last] CRC // 校验码（同命令帧规则）
* @}
*/
// 旧工程中的外部状态与复位函数（本工程暂不直接使用，按要求保留为注释）：
// void fwdgt_reset_mcu(void); // 看门狗复位
/* ============================================================================
* 协议常量定义
* ============================================================================ */
#define PROTOCOL_PACKAGE_HEADER 0xD5
#define PROTOCOL_BOARD_TYPE 0x03
#define PROTOCOL_PACKAGE_LENGTH 0x02
/** @name 协议帧标识符
* @{ */
#define PROTOCOL_PACKAGE_HEADER 0xD5 /**< 命令帧包头标识 */
#define PROTOCOL_BOARD_TYPE 0x03 /**< 板卡类型标识 */
/** @} */
#define COMMAND_MIN_LEN 2 // 最小命令长度，如M1 M2命令
// 最小/最大整帧长度：header(1)+type(1)+len(1)+payload(len>=2)+crc(1) = 3 + LEN + 1
#define PROTOCOL_MIN_FRAME_LEN (3 + COMMAND_MIN_LEN + 1)
#define PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN 32
/* 可选的应答类型定义（与示例保持一致，可按需扩展） */
#define RESP_HEADER 0xB5
#define RESP_TYPE_OK 0xF0
#define RESP_TYPE_CRC_ERR 0xF1
#define RESP_TYPE_HEADER_ERR 0xF2
#define RESP_TYPE_TYPE_ERR 0xF3
#define RESP_TYPE_LEN_ERR 0xF4
/** @name 命令长度限制
* @{ */
#define COMMAND_MIN_LEN 2 /**< 最小命令长度，如"M1" */
#define PROTOCOL_MIN_FRAME_LEN (3 + COMMAND_MIN_LEN + 1) /**< 最小完整帧长度：header+type+len+payload+crc = 6 */
#define PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN 16 /**< 最大完整帧长度 */
/** @} */
/** @name 响应帧标识符
* @{ */
#define RESP_HEADER 0xB5 /**< 响应帧包头标识 */
#define RESP_TYPE_OK 0xF0 /**< 成功响应类型 */
#define RESP_TYPE_CRC_ERR 0xF1 /**< CRC校验错误 */
#define RESP_TYPE_HEADER_ERR 0xF2 /**< 包头错误 */
#define RESP_TYPE_TYPE_ERR 0xF3 /**< 类型错误 */
#define RESP_TYPE_LEN_ERR 0xF4 /**< 长度错误 */
/** @} */
/* ============================================================================
* 模块内部变量
* ============================================================================ */
/** @brief 传感器周期上报使能标志 */
static volatile bool s_sensor_report_enabled = false;
static volatile uint32_t s_cmd_param = 0; // 保存形如 M123S<param> 的附加参数（十进制），完整保留为 uint32_t
// 统一的应答负载常量
static const uint8_t s_report_status_ok[] = { 'o', 'k' };
static const uint8_t s_report_status_err[] = { 'e','r','r' };
/** @name 预设响应数据
* @{ */
static const uint8_t s_report_status_ok[] = { 'o', 'k' }; /**< 成功响应数据 */
static const uint8_t s_report_status_err[] = { 'e','r','r' }; /**< 错误响应数据 */
/** @} */
/* ============================================================================
* 公共接口函数
* ============================================================================ */
/**
* @brief 查询是否启用周期性传感器上报。
@ -99,7 +135,17 @@ static uint8_t command_sum_crc_calc(const uint8_t *data, uint8_t len)
return (uint8_t)(crc & 0xFF);
}
/* 发送应答：header(0xB5), type, len, payload[len], crc */
/**
* @brief 发送协议响应帧。
* @details 构造并发送格式为 B5 TYPE LEN [payload] CRC 的响应帧，
* 自动计算CRC校验值并通过串口输出。
* @param type 响应类型码（如 RESP_TYPE_OK, RESP_TYPE_CRC_ERR 等）。
* @param payload 指向响应数据的缓冲区，可为 NULL。
* @param len 响应数据长度（字节），payload为NULL时填充0。
* @note 内部使用固定大小缓冲区，超长响应将被丢弃。
* @warning 通过 printf 发送，确保串口已正确初始化。
* @ingroup Command
*/
static void send_response(uint8_t type, const uint8_t *payload, uint8_t len)
{
uint8_t buf_len = (uint8_t)(3 + len + 1);
@ -115,26 +161,33 @@ static void send_response(uint8_t type, const uint8_t *payload, uint8_t len)
for (uint8_t i = 0; i < buf_len; i++) {
printf("%c", buf[i]);
}
// 刷新缓冲区
fflush(stdout);
}
/* 简单数字工具 */
/**
* @brief 判断字符是否为十进制数字字符。
* @param c 输入字符（ASCII，范围通常为 0..255）。
* @return true 当且仅当 c 在 '0'..'9' 区间内；否则返回 false。
* @param c 待检查的字符（ASCII码值）。
* @return bool 判断结果。
* @retval true 字符为 '0' 到 '9' 之间的数字字符。
* @retval false 字符不是十进制数字字符。
* @ingroup Command
*/
static inline bool is_dec_digit(uint8_t c) { return (c >= '0' && c <= '9'); }
/**
* @brief 从给定缓冲区前缀解析十进制无符号整数。
* @details 自 s[0] 起连续读取十进制数字字符 '0'..'9'，累加成无符号 32 位整数，
* 最多读取 n 个字节；一旦遇到非数字或用尽 n 则停止。
* @param s 输入字符缓冲区起始（不保证以 '\0' 结束）。
* @param n 可供解析的最大字节数（从 s[0] 起）。
* @param out 若非 NULL，输出解析出的数值（当返回 0 时 out 不被更新）。
* @return uint8_t 实际消耗的数字字符个数；若首字符不是数字则返回 0。
* @note 本函数不处理空白、正负号及前缀；不做溢出检测，超过 uint32_t 的情形按无符号溢出语义累加。
* @brief 从缓冲区解析十进制无符号整数。
* @details 从指定位置开始连续读取十进制数字字符，累加构成32位无符号整数。
* 遇到非数字字符或到达长度限制时停止解析。
* @param s 指向待解析字符缓冲区的起始位置。
* @param n 允许解析的最大字符数。
* @param out 输出参数，存储解析结果，可为NULL。
* @return uint8_t 实际消耗的字符数。
* @retval 0 首字符不是数字，解析失败。
* @retval >0 成功解析的数字字符个数。
* @note 不处理符号、空白字符或进制前缀。
* @warning 不进行溢出检查，超出uint32_t范围时按无符号算术溢出处理。
* @ingroup Command
*/
static uint8_t parse_uint_dec(const uint8_t *s, uint8_t n, uint32_t *out)
@ -151,15 +204,25 @@ static uint8_t parse_uint_dec(const uint8_t *s, uint8_t n, uint32_t *out)
return i;
}
/* ============================================================================
* 命令处理函数
* ============================================================================ */
/**
* @brief 解析并处理一条完整的命令帧。
* @details 帧格式：D5 03 LEN [cmd] CRC，LEN 为命令负载字节数，[cmd] 以 'M' 开头：
* - 无参：M<base>（例如 M1、M10、M201、M100）
* - 带参：M<base>S<param>（param 为十进制，uint32_t，例如 M1S123、M22S456）
* 本函数首先校验长度一致性（3+LEN+1==len）与最小帧长，然后按上述规则解析 [cmd]，
* 调用具体动作（如 led_on/off、状态开关），并通过 send_response 回应。
* @param frame 指向完整帧的缓冲区（从 HEADER=0xD5 起始）。
* @param len 完整帧总长度（字节）。
* @brief 解析并处理完整的命令帧。
* @details 处理经过协议校验的完整命令帧，支持以下命令格式：
* - 无参数命令：M<数字>（如 M1、M2、M10、M201）
* - 带参数命令：M<数字>S<参数>（如 M100S123，参数为十进制）
*
* 支持的命令：
* - M1: 开启LED，启用传感器上报
* - M2: 关闭LED，禁用传感器上报
* - M100S<value>: 设置PWM值（示例）
*
* @param frame 指向完整命令帧的缓冲区（从包头0xD5开始）。
* @param len 命令帧总长度（字节）。
* @note 函数内部进行帧格式校验，格式错误时自动发送错误响应。
* @warning 假设输入帧已通过基本协议校验（包头、类型、CRC等）。
* @ingroup Command
*/
void handle_command(const uint8_t *frame, uint8_t len) {
@ -198,12 +261,16 @@ void handle_command(const uint8_t *frame, uint8_t len) {
set_sensor_report_enabled(true);
led_on();
send_response(RESP_TYPE_OK, s_report_status_ok, sizeof(s_report_status_ok));
uint8_t test_response1[] = { 0xAA, 0xBB, 0xCC, 0xDD };
send_response(RESP_TYPE_OK, test_response1, sizeof(test_response1));
return;
case 2u: // M2命令
led_off();
set_sensor_report_enabled(false);
led_off();
send_response(RESP_TYPE_OK, s_report_status_ok, sizeof(s_report_status_ok));
uint8_t test_response2[] = { 0xDD, 0xCC, 0xBB, 0xAA };
send_response(RESP_TYPE_OK, test_response2, sizeof(test_response2));
return;
// 示例：M3、M10、M201、M100 等（按需添加）
@ -253,10 +320,34 @@ void handle_command(const uint8_t *frame, uint8_t len) {
}
}
/**
* @brief 处理串口环形缓冲区中的命令数据，解析完整的协议帧。
* @details 本函数实现一个基于状态机的协议解析器，用于处理格式为 D5 03 LEN [cmd] CRC 的命令帧：
* - 状态1：等待包头字节 PROTOCOL_PACKAGE_HEADER (0xD5)
* - 状态2：接收板卡类型字节 PROTOCOL_BOARD_TYPE (0x03)
* - 状态3：接收长度字段并计算期望的完整帧长度
* - 状态4：继续接收剩余数据直到完整帧
* - 状态5：对完整帧进行校验（包头、板卡类型、CRC）并处理
*
* 函数采用非阻塞方式处理，每次调用处理缓冲区中所有可用数据。
* 遇到格式错误、长度异常或校验失败时自动重置状态机。
*
* @note 本函数使用静态变量维护解析状态，因此不可重入。在中断环境中使用需注意并发安全。
* 协议帧最大长度受 PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN 限制，超出范围的帧将被丢弃。
*
* @warning 函数依赖 uart_ring_buffer_available() 和 uart_ring_buffer_get()
* 正确实现，若这些函数有缺陷可能导致死循环或数据丢失。
*
* @see handle_command() 用于处理校验通过的完整命令帧
* @see command_sum_crc_calc() 用于计算和校验 CRC 值
* @see send_response() 用于发送错误响应
*
* @ingroup Command
*/
void command_process(void) {
static uint8_t cmd_buf[PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN];
static uint8_t cmd_len = 0;
static uint8_t expected_total = 0; // 0 表示尚未确定总长度
static uint8_t expected_cmd_len = 0; // 0 表示尚未确定总长度
while (uart_ring_buffer_available() > 0) {
int byte = uart_ring_buffer_get();
@ -265,81 +356,65 @@ void command_process(void) {
if (cmd_len == 0) {
if ((uint8_t)byte == PROTOCOL_PACKAGE_HEADER) {
cmd_buf[cmd_len++] = (uint8_t)byte;
expected_total = 0; // 等待进一步字段以确定长度
expected_cmd_len = 0; // 等待进一步字段以确定长度
} else {
// 丢弃非起始字节
}
continue;
}
// 累积后续字节
if (cmd_len >= PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN) {
// 防御：缓冲溢出，复位状态机
cmd_len = 0;
expected_cmd_len = 0;
}
// 缓存后续字节
cmd_buf[cmd_len++] = (uint8_t)byte;
// 当到达长度字段（索引 2）后，确定总长度：3 + LEN + 1
if (cmd_len == 3) {
uint8_t payload_len = cmd_buf[2];
expected_total = (uint8_t)(3 + payload_len + 1);
if (expected_total > PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN) {
expected_cmd_len = (uint8_t)(3 + payload_len + 1);
if (expected_cmd_len > PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN) {
// 异常：长度超界，复位状态机
cmd_len = 0;
expected_total = 0;
expected_cmd_len = 0;
}
continue;
}
if (expected_total > 0 && cmd_len == expected_total) {
if (expected_cmd_len > 0 && cmd_len == expected_cmd_len) {
// 到帧尾，进行各项校验
bool ok = true;
bool verification_status = true;
#ifdef DEBUG_VERBOSE
if (cmd_buf[0] != PROTOCOL_PACKAGE_HEADER) {
send_response(RESP_TYPE_HEADER_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
ok = false;
verification_status = false;
}
if (ok && cmd_buf[1] != PROTOCOL_BOARD_TYPE) {
#endif
if (verification_status && cmd_buf[1] != PROTOCOL_BOARD_TYPE) {
send_response(RESP_TYPE_TYPE_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
ok = false;
verification_status = false;
}
if (ok) {
uint8_t crc_calc = command_sum_crc_calc(cmd_buf, expected_total);
uint8_t crc_recv = cmd_buf[expected_total - 1];
if (verification_status) {
uint8_t crc_calc = command_sum_crc_calc(cmd_buf, expected_cmd_len);
uint8_t crc_recv = cmd_buf[expected_cmd_len - 1];
if (crc_calc != crc_recv) {
send_response(RESP_TYPE_CRC_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
ok = false;
verification_status = false;
}
}
if (ok) {
handle_command(cmd_buf, expected_total);
if (verification_status) {
handle_command(cmd_buf, expected_cmd_len);
}
// 复位，等待下一帧
cmd_len = 0;
expected_total = 0;
}
if (cmd_len >= PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN) {
// 防御：缓冲溢出，复位状态机
cmd_len = 0;
expected_total = 0;
expected_cmd_len = 0;
}
}
}
// -----------------------------------------------------------------------------
// 下列为与传感器相关的报告函数占位，按要求“保留但注释掉”。
// 原工程中依赖 ldc1612/tmp112a 读数并通过 0xB5 帧打印上报。
// 若后续集成这些传感器驱动，可解注释并补齐实现。
//
// static uint8_t package_header[3] = {0xB5, 0xF0, 0x04};
// static uint8_t package_data[4] = {0};
//
// void eddy_current_value_report(void) {
// uint32_t eddy_current_value_uint32 = ldc1612_get_raw_channel_result(CHANNEL_0);
// (void)eddy_current_value_uint32;
// // 按原协议组帧并 printf 发送：B5 F0 04 [data3..data0] CRC
// }
//
// void tempture_value_report(void) {
// uint32_t temperature_uint32 = tmp112a_get_raw_channel_result();
// (void)temperature_uint32;
// // 按原协议组帧并 printf 发送：B5 F0 04 [data3..data0] CRC
// }

2
Src/led.c
View File

@ -4,7 +4,7 @@ void led_init(void) {
rcu_periph_clock_enable(LED_RCU);
gpio_mode_set(LED_PORT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_PUPD_NONE, LED_PIN);
gpio_output_options_set(LED_PORT, GPIO_OTYPE_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, LED_PIN);
gpio_bit_reset(LED_PORT, LED_PIN);
gpio_bit_set(LED_PORT, LED_PIN);
}
void led_on(void) {

5
Src/main.c
View File

@ -59,11 +59,6 @@ int main(void)
printf("Hello USART0!");
led_off();
while(1){
// led_toggle();
// 发送数据到 USART0
// usart_data_transmit(RS485_PHY, (uint8_t)'H');
// printf("Hello USART0!");
delay_ms(100);
command_process();
}