generated from hulk/gd32e23x_template_cmake_vscode
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C
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C
/**
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* @file command.c
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* @brief 串口命令解析与处理模块实现
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* @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，
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* 包含命令帧解析、响应生成和传感器状态管理功能。
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* @author Hulk
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* @date 2025-08-13
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* @version 1.0.0
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* @ingroup Command
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*/
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#include "command.h"
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#include "uart_ring_buffer.h"
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#include "led.h"
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#include <stdint.h>
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#include <stdbool.h>
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#include <stdio.h>
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#include "board_config.h"
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#include "gd32e23x_usart.h"
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#include "ultrasonic_analog.h"
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#include "systick.h"
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/* ============================================================================
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* 协议格式说明
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* ============================================================================ */
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/**
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* @name 协议帧格式
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* @{
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* @details
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* Host -> Device 命令帧格式：
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* [0] HEADER = 0xD5 // 包头标识
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* [1] BOARD_TYPE = 0x04 // 板卡类型标识
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* [2] LEN = 数据区字节数 // 有效载荷长度
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* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 命令数据，如 "M1", "M2S123"
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* [last] CRC = 校验码 // 从索引1到(last-1)的累加和低8位
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*
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* 最小协议包长度为 6 字节
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* 数据示例（两字节命令）："M1" / "M2" / "M3"
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*
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* Device -> Host 响应帧格式：
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* [0] 0xB5 // 响应包头
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* [1] TYPE // 响应类型（0xF0=成功，0xF1..=错误类型）
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* [2] LEN // 响应数据长度
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* [3..(3+LEN-1)] 数据 // 响应数据，如 "ok", "err"
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* [last] CRC // 校验码（同命令帧规则）
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* @}
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*/
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/* ============================================================================
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* 协议常量定义
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* ============================================================================ */
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/** @name 协议帧标识符
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* @{ */
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#define PROTOCOL_PACKAGE_HEADER 0xD5 /**< 命令帧包头标识 */
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#define PROTOCOL_BOARD_TYPE 0x04 /**< 板卡类型标识 */
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/** @} */
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/** @name 命令长度限制
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* @{ */
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#define COMMAND_MIN_LEN 2 /**< 最小命令长度，如"M1" */
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#define PROTOCOL_MIN_FRAME_LEN (3 + COMMAND_MIN_LEN + 1) /**< 最小完整帧长度：header+type+len+payload+crc = 6 */
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#define PROTOCOL_MAX_FRAME_LEN 16 /**< 最大完整帧长度 */
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/** @} */
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/** @name 响应帧标识符
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* @{ */
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#define RESP_HEADER 0xB5 /**< 响应帧包头标识 */
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#define RESP_TYPE_OK 0xF0 /**< 成功响应类型 */
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#define RESP_TYPE_CRC_ERR 0xF1 /**< CRC校验错误 */
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#define RESP_TYPE_HEADER_ERR 0xF2 /**< 包头错误 */
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#define RESP_TYPE_TYPE_ERR 0xF3 /**< 类型错误 */
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#define RESP_TYPE_LEN_ERR 0xF4 /**< 长度错误 */
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/** @} */
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/* ============================================================================
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* 模块内部变量
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* ============================================================================ */
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/** @name 预设响应数据
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* @{ */
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static const uint8_t s_report_status_ok[] = { 'o', 'k' }; /**< 成功响应数据 */
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static const uint8_t s_report_status_err[] = { 'e','r','r' }; /**< 错误响应数据 */
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/** @} */
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extern volatile bool g_ultrasonic_measure_done;
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/* ============================================================================
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* 公共接口函数
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* ============================================================================ */
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/**
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* @brief 计算协议包的 8 位累加校验值（Checksum）。
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* @details 对输入缓冲区逐字节累加并取低 8 位，累加范围为 data[1] 至 data[len-2]，
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* 即不包含包头 HEADER（索引 0）与尾部 CRC 字节（索引 len-1）。
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||
* 当 len 小于最小协议帧长度（PACKAGE_MIN_LENGTH）时返回 0。
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* @param data 指向待校验的完整协议包缓冲区。
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* @param len 缓冲区总长度（字节），应满足 header + type + len + payload + crc 的最小格式。
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* @return uint8_t 计算得到的 8 位校验值。
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||
* @note 本函数实现为简单求和校验（Checksum），非多项式 CRC；与本协议“从索引 1 累加到 len-2”的规则一致。
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* @ingroup Command
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*/
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static uint8_t command_sum_crc_calc(const uint8_t *data, uint8_t len)
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{
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uint16_t crc = 0;
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// 仅在满足协议最小帧长时计算（header + type + len + payload + crc）
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if (len < PROTOCOL_MIN_FRAME_LEN) return 0;
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// 累加从索引 1 到 len-2 的字节（不含 header 和 crc 字节）
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for (uint8_t i = 1; i < (len - 1); i++)
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{
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crc += data[i];
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}
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return (uint8_t)(crc & 0xFF);
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}
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/**
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* @brief 发送协议响应帧（使用GD32E230标准库）。
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* @details 构造并发送格式为 B5 TYPE LEN [payload] CRC 的响应帧，
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* 自动计算CRC校验值并通过串口输出。
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* @param type 响应类型码（如 RESP_TYPE_OK, RESP_TYPE_CRC_ERR 等）。
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* @param payload 指向响应数据的缓冲区，当len为0时可为NULL。
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* @param len 响应数据长度（字节），为0时不复制payload数据。
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* @note 内部使用固定大小缓冲区，超长响应将被丢弃。
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||
* @warning 使用GD32E230标准库函数发送，确保串口已正确初始化。
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* @ingroup Command
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*/
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static void send_response(uint8_t type, const uint8_t *payload, uint8_t len)
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{
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uint8_t buf_len = (uint8_t)(3 + len + 1);
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uint8_t buf[16]; // 简单场景足够，必要时可增大
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if (buf_len > sizeof(buf)) return; // 防御
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buf[0] = RESP_HEADER;
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buf[1] = type;
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buf[2] = len;
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// 简化逻辑：只有当len > 0且payload非空时才复制数据
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if (len > 0 && payload != NULL) {
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for (uint8_t i = 0; i < len; i++) {
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||
buf[3 + i] = payload[i];
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}
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}
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buf[buf_len - 1] = command_sum_crc_calc(buf, buf_len);
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||
// 使用GD32E230标准库函数逐字节发送（标准库实现）
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for (uint8_t i = 0; i < buf_len; i++) {
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||
// 等待发送缓冲区空
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while (usart_flag_get(RS485_PHY, USART_FLAG_TBE) == RESET) {}
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usart_data_transmit(RS485_PHY, buf[i]);
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}
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||
// 等待发送完成
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||
while (usart_flag_get(RS485_PHY, USART_FLAG_TC) == RESET) {}
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||
}
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||
/**
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||
* @brief 判断字符是否为十进制数字字符。
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* @param c 待检查的字符（ASCII码值）。
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* @return bool 判断结果。
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* @retval true 字符为 '0' 到 '9' 之间的数字字符。
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||
* @retval false 字符不是十进制数字字符。
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* @ingroup Command
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||
*/
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||
static inline bool is_dec_digit(uint8_t c) { return (c >= '0' && c <= '9'); }
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/**
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||
* @brief 从缓冲区解析十进制无符号整数。
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||
* @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。
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||
* 遇到非数字字符或到达长度限制时停止解析。
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||
* @param s 指向待解析字符缓冲区的起始位置。
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||
* @param n 允许解析的最大字符数。
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||
* @param out 输出参数，存储解析结果，可为NULL。
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||
* @return uint8_t 实际消耗的字符数。
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||
* @retval 0 首字符不是数字，解析失败。
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||
* @retval >0 成功解析的数字字符个数。
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||
* @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。
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||
* @ingroup Command
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||
*/
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||
static uint8_t parse_uint_dec(const uint8_t *s, uint8_t n, uint32_t *out)
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||
{
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||
uint8_t i = 0;
|
||
uint32_t v = 0;
|
||
while (i < n && is_dec_digit(s[i]))
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||
{
|
||
v = v * 10u + (uint32_t)(s[i] - '0');
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||
i++;
|
||
}
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||
if (i == 0) return 0; // 未读到数字
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||
if (out) *out = v; //
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return i;
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||
}
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||
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/* ============================================================================
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||
* 命令处理函数
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* ============================================================================ */
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/**
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* @brief 解析并处理完整的命令帧。
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* @details 处理经过协议校验的完整命令帧，支持以下命令格式：
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* - 无参数命令：M<数字>（如 M1、M2、M10、M201）
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* - 带参数命令：M<数字>S<参数>（如 M100S123，参数为十进制）
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||
*
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||
* 支持的命令：
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* - M1: 开启LED，启用传感器上报
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||
* - M2: 关闭LED，禁用传感器上报
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||
* - M100S<value>: 设置PWM值（示例）
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||
*
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||
* @param frame 指向完整命令帧的缓冲区（从包头0xD5开始）。
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||
* @param len 命令帧总长度（字节）。
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||
* @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）。
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||
* @ingroup Command
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||
*/
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||
void handle_command(const uint8_t *frame, uint8_t len) {
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||
// 帧格式：D5 03 LEN [cmd] CRC; cmd 支持变长，如 "M1"、"M10"、"M201"、"M123S400"，有最小长度限制和命令长度校验
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||
uint8_t cmd_len = frame[2];
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||
if (len < PROTOCOL_MIN_FRAME_LEN || (uint8_t)(3 + cmd_len + 1) != len) return; // 长度不匹配或者小于最小限制
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||
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||
const uint8_t *cmd = &frame[3]; // 提取命令部分
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||
|
||
// 命令必须以 'M' 开头
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||
if (cmd[0] != 'M'){
|
||
send_response(RESP_TYPE_TYPE_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
|
||
return;
|
||
}
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||
|
||
// 从 'M' 后开始解析
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||
uint8_t cmd_index = 1;
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||
// 解析M后的十进制数，即命令本体
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uint32_t base_cmd = 0;
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||
uint8_t used_base_cmd = parse_uint_dec(&cmd[cmd_index], (cmd_len - cmd_index), &base_cmd);
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||
if (used_base_cmd == 0)
|
||
{
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||
// 'M' 后没有数字，格式错误
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||
send_response(RESP_TYPE_LEN_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
cmd_index = (uint8_t)(cmd_index + used_base_cmd); // 更新索引到命令后
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||
|
||
// 情况A：无附加参数的基础命令
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||
if (cmd_index == cmd_len) {
|
||
// 仅基础命令，如 M1, M2, M3
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||
switch (base_cmd) {
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case 1u: // M1: send ultrasonic driver single and respon raw data
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||
// 启动超声波PWM发送
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||
ultrasonic_pwm_out_cycles();
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||
uint16_t timeout_count = 0;
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const uint16_t max_timeout = 150;
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||
|
||
while (!g_ultrasonic_measure_done && timeout_count < max_timeout) {
|
||
delay_10us(1); // 延时 10us
|
||
timeout_count++;
|
||
}
|
||
|
||
// 根据等待结果发送不同的响应
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||
if (g_ultrasonic_measure_done) {
|
||
ultrasonic_distance_raw_value_report();
|
||
} else {
|
||
static const uint8_t timeout_error_data[] = {0xFF, 0xFF };
|
||
send_response(RESP_TYPE_OK, timeout_error_data, sizeof(timeout_error_data));
|
||
}
|
||
return;
|
||
|
||
case 2u: // M2: disable sensor report
|
||
send_response(RESP_TYPE_OK, s_report_status_ok, sizeof(s_report_status_ok));
|
||
return;
|
||
|
||
// case 3u:
|
||
//
|
||
// return;
|
||
|
||
// case 4u:
|
||
//
|
||
// return;
|
||
|
||
// case 201u: // M201命令
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||
// send_response(RESP_TYPE_OK, s_report_status_ok, sizeof(s_report_status_ok));
|
||
// return;
|
||
|
||
default:
|
||
// 其它无参数命令在此扩展（示例：M100）处理逻辑该如何待定
|
||
// send_response(RESP_TYPE_OK, s_report_status_ok, sizeof(s_report_status_ok));
|
||
// return;
|
||
break;
|
||
}
|
||
// 未在处理列表的无参数基础命令，回复错误
|
||
send_response(RESP_TYPE_TYPE_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
// 情况B：有附加参数的命令
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||
if (cmd[cmd_index] == 'S') {
|
||
cmd_index++;
|
||
uint32_t param_value = 0;
|
||
const uint8_t used_param_cmd = parse_uint_dec(&cmd[cmd_index], (uint8_t)(cmd_len - cmd_index), ¶m_value);
|
||
if (used_param_cmd == 0) {
|
||
// 'S' 后没有数字，格式错误
|
||
send_response(RESP_TYPE_LEN_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
|
||
return;
|
||
}
|
||
|
||
switch (base_cmd)
|
||
{
|
||
// case 100u:
|
||
// // set_pwm(param_value);
|
||
// return;
|
||
|
||
default:
|
||
break;
|
||
}
|
||
send_response(RESP_TYPE_TYPE_ERR, s_report_status_err, sizeof(s_report_status_err));
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @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：
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||
* - 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_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();
|
||
if (byte < 0) break;
|
||
|
||
if (cmd_len == 0) {
|
||
if ((uint8_t)byte == PROTOCOL_PACKAGE_HEADER) {
|
||
cmd_buf[cmd_len++] = (uint8_t)byte;
|
||
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;
|
||
}
|
||
|
||
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_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_cmd_len = 0;
|
||
}
|
||
continue;
|
||
}
|
||
|
||
if (expected_cmd_len > 0 && cmd_len == expected_cmd_len) {
|
||
// 到帧尾，进行各项校验
|
||
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));
|
||
verification_status = false;
|
||
}
|
||
#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));
|
||
verification_status = false;
|
||
}
|
||
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));
|
||
verification_status = false;
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
if (verification_status) {
|
||
handle_command(cmd_buf, expected_cmd_len);
|
||
}
|
||
|
||
// 复位，等待下一帧
|
||
cmd_len = 0;
|
||
expected_cmd_len = 0;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 超声波测距原始值上报函数
|
||
* @details 读取超声波测距的定时器计数值，计算距离并按协议格式发送响应包
|
||
* 距离计算公式：距离(0.1mm) = 定时器计数值(us) * 17
|
||
* 响应数据格式：4字节32位无符号整数，单位为0.1mm
|
||
* @note 定时器配置为1us计数，最大计时2000us，对应距离340mm
|
||
* @ingroup Command
|
||
*/
|
||
void ultrasonic_distance_raw_value_report(void) {
|
||
uint8_t raw_result[2];
|
||
uint16_t raw_distance = 0;
|
||
|
||
// 读取定时器计数值（微秒）
|
||
uint16_t timer_count_us = timer_counter_read(US_ECHO_TIMER);
|
||
|
||
// 计算距离：定时器计数值 * 17 = 距离(0.1mm)
|
||
// 声速340m/s，往返距离，时间单位us
|
||
// 距离(mm) = (timer_count_us * 340) / (2 * 1000) = timer_count_us * 0.17
|
||
// 距离(0.1mm) = timer_count_us * 1.7 ≈ timer_count_us * 17 / 10
|
||
raw_distance = (uint16_t)timer_count_us * 17;
|
||
|
||
// 将16位距离值分解为2个字节（大端序）
|
||
raw_result[0] = (uint8_t)(raw_distance >> 8);
|
||
raw_result[1] = (uint8_t)(raw_distance & 0xFF);
|
||
|
||
// 发送响应包
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