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doc: 添加演示验证上位机控制协议

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doc/HSJL 上位机串口通信协议.md
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# HSJL 上位机串口通信协议
> 版本：v1.0
> 日期：2025 年 6 月 5 日
---
## 总览
- 物理接口：UART（串口通信）
- 通信方式：PC 主动下发控制帧，节点响应或上传数据
- 支持功能：
- 指令控制
- 图像数据传输
- 节点遥测与状态上报
- UART 串口配置
| 参数 | 配置值 |
|----------|------------|
| 波特率 | 460800 |
| 数据位 | 8 |
| 停止位 | 1 |
| 校验位 | 无 |
| 流控 | 无 |
## UART 帧结构定义
每帧数据通过串口独立传输，格式如下：
```
[帧头][数据段][Dummy Byte][校验和][数据长度][帧尾]
```
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
|--|--|--|
| 帧头 | 2 | 固定值：`0x5A 0x54` |
| 数据段 | ≤1000 | 业务数据内容 |
| Dummy Byte | 1 | 固定填充：`0x00` |
| 校验和 | 1 | 所有**数据段**字节累加和（无符号累加） |
| 数据段长度 | 2 | 数据段字节数（不含 Dummy/校验/帧尾） |
| 帧尾 | 2 | 固定值：`0x5A 0xFE` |
### 帧内冲突规避规则
为防止数据段中出现帧尾 `0x5A 0xFE`：
- 若数据段中出现 `0x5A 0xFE`，需插入 `0x00` 变成 `0x00 0x5A 0xFE`
- 接收端收到 `0x00 0x5A 0xFE` 还原为 `0x5A 0xFE`
### 帧长说明
- 数据段长度包括避免冲突填充的`0x00`
- 整个 UART 帧的长度（包括帧头、数据段、Dummy、校验和、数据段长度、帧尾）不超过 1024 Byte
## 数据段指令格式定义
数据段格式如下，下发（PC→节点）和上传（节点→PC）均使用一致的格式：
```
[指令][节点类型][Payload]
```
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| -------- | ------------- | ---------------- |
| 指令 | 1 | 控制指令 |
| 节点类型 | 1 | 固定填充：`0xEE` |
| Payload | ≤1000 | 由指令类型决定 |
指令类型如下：
| 指令 | 含义 | 下发 Payload 长度 (Byte) | 上传 Payload 长度 (Byte) |
| ------ | --------------------- | ------------------------ | ------------------------ |
| `0xE1` | 自检 | 0, payload 无数据 | 21 |
| `0xE2` | Echo 测试 | ≤1000 | 与下发长度一致 |
| `0xE3` | 节点配置 | 4 | None，无上传 |
| `0x33` | 系统信息 (目前可忽略) | 54 | None，无上传 |
| `0xE4` | 发送数据下发 | ≤1000 | None，无上传 |
| `0xE5` | 接收数据上传 | None，无下发，自动上传 | ≤1000 |
| `0xE6` | 遥测 | 0, payload 无数据 | 188 |
### 自检指令
自检指令上传的 Payload 格式如下，顺序存储，共 19 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| ------------------------- | ------------- | ------------------------------------------------------------ |
| 节点状态 | 1 | `0xAA`: 正常<br />`0x55`: 异常 |
| FPGA 电压状态 | 1 | `[0]`: VCCPINT 电源轨道状态<br />`[1]`: VCCPAUX 电源轨道状态<br />`[2]`: VCCO_DDR 电源轨道状态<br />`[3]`: VCCINT 电源轨道状态<br />`[4]`: VCCAUX 电源轨道状态<br />`[5]`: VCCBRAM 电源轨道状态<br />以上 `1` 表示正常，`0` 表示异常 |
| (未使用) 时钟芯片锁定状态 | 1 | `[0]`: PLL1 锁定状态<br />`[2]`: PLL2 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| (未使用) ADC 锁定状态 | 1 | `[0]`: AD-1 BBPLL 锁定状态<br />`[2]`: AD-2 BBPLL 锁定状态<br />`[4]`: AD-1 RFPLL 锁定状态<br />`[6]`: AD-2 RFPLL 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| (未使用) ADC-1 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| (未使用) ADC-2 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| FPGA 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| 天线 -1 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 -2 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 -3 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 PLL 锁定状态 | 1 | `[5]`: 天线-1-PLL1 锁定状态<br />`[4]`: 天线-1-PLL2 锁定状态<br />`[3]`: 天线-2-PLL1 锁定状态<br />`[2]`: 天线-2-PLL2 锁定状态<br />`[1]`: 天线-3-PLL1 锁定状态<br />`[0]`: 天线-3-PLL2 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| 天线工作状态 | 1 | `[2]`: 天线-3 工作状态<br />`[1]`: 天线-2 工作状态<br />`[0]`: 天线-1 工作状态<br />以上 `1` 表示抗干扰模式，`0` 表示普通模式 |
| 天线温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| 天线状态预留 | 1 | 预留 |
| 物理层配置 ID | 1 | 节点 ID，用于区分物理层配置 |
| 额外控制预留 | 3 | 预留 |
### Echo 测试
Echo 测试中节点将 PC 下发的数据直接回传，不做其他处理。
### 节点配置指令
节点配置指令下发的 Payload 格式如下，顺序存储，共 19 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| ---------- | ------------- | ----------------------------------------------------------- |
| 节点使能 | 1 | `0xAA`: 启用<br />`0x55`: 停用 |
| 节点角色 | 1 | `0x11`: 簇首<br />`0x00`: 成员 |
| 业务速率 | 1 | `0x22`: 128 kbps<br />`0x33`: 256 kbps<br />`0x44`: 2 Mbps |
| 时隙表编号 | 1 | 编号值，0~2 |
### 发送数据下发
需注意整个 UART 帧的长度（包括帧头、数据段、Dummy、校验和、数据段长度、帧尾）不超过 1024 Byte。
### 接收数据上传
接收到的数据将自动打包上传，无需下发指令。
### 遥测指令
遥测指令上传的 Payload 由 5 部分组成，顺序存储，共 188 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) |
| ------------ | ------------- |
| 时间戳 | 8 |
| 总线日志 | 16 |
| 链路层日志 | 88 |
| 物理层日志 | 56 |
| 硬件状态日志 | 20 |
#### 时间戳
时间戳是一个 64-bit 计数器，每一位代表 10 ns。
#### 总线日志
总线日志顺序存储，共 16 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| -------------- | ------------- | ---------------------------- |
| 节点配置记录 | 4 | 记录上一次节点配置指令 |
| 接收数据包计数 | 4 | 每接收一包数据，计数器+1 |
| 发送数据包计数 | 4 | 每发送一包数据，计数器+1 |
| 遥测请求计数 | 4 | 每收到一次遥测请求，计数器+1 |
#### 链路层日志
链路层日志顺序存储，共 88字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| -------------------- | ------------- | ---------------------------------------- |
| 时元号 | 4 | 250 ms per LSB |
| 时隙号 | 1 | 2 ms per LSB |
| 节点类型 | 1 | `0xAA`: 簇首<br />`0xCC`: 成员 |
| 在网状态 | 1 | `0x11`: 在网<br />`0x00`: 断网 |
| 工作状态 | 1 | `0x11`: 建网状态<br />`0x22`: 正常运行 |
| 重连计数器 | 4 | 每断网重连一次，计数器+1 |
| 天线编号 | 1 | 当前工作的天线编号 |
| 建网帧发送计数器 | 4 | 每发送一次建网帧，计数器+1（仅簇首） |
| 建网帧接收计数器 | 4 | 每配置接收一次建网帧，计数器+1（仅成员） |
| 建网帧接收正确计数器 | 4 | 每正确接收一次建网帧，计数器+1（仅成员） |
| 应答帧发送计数器 | 4 | 每发送一次应答帧，计数器+1（仅成员） |
| 应答帧接收计数器 | 4 | 每配置接收一次应答帧，计数器+1（仅簇首） |
| 应答帧接收正确计数器 | 4 | 每正确接收一次应答帧，计数器+1（仅簇首） |
| 分发帧发送计数器 | 4 | 每发送一次分发帧，计数器+1（仅簇首） |
| 分发帧接收计数器 | 4 | 每配置接收一次分发帧，计数器+1（仅成员） |
| 分发帧接收正确计数器 | 4 | 每正确接收一次分发帧，计数器+1（仅成员） |
| 网关帧发送计数器 | 4 | 每发送一次网关帧，计数器+1 |
| 网关帧接收计数器 | 4 | 每配置接收一次网关帧，计数器+1 |
| 网关帧接收正确计数器 | 4 | 每正确接收一次网关帧，计数器+1 |
| RTT帧发送计数器 | 4 | 每发送一次RTT帧，计数器+1 |
| RTT帧接收计数器 | 4 | 每配置接收一次RTT帧，计数器+1 |
| RTT帧接收正确计数器 | 4 | 每正确接收一次RTT帧，计数器+1 |
| 时间偏移量记录 | 4, int32 | 记录上一次节点时间和帧同步时间的偏差 |
| 发送数据ID记录 | 4 | 记录上一次发送数据的ID |
| 接收数据ID记录 | 4 | 记录上一次接收数据的ID |
| 预留 | 3 | 预留 |
#### 物理层日志
物理层日志顺序存储，共 56 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| -------------- | ------------- | ----------------------------- |
| 捕获计数器 | 4 | 每捕获成功一次，计数器+1 |
| 帧同步计数器 | 4 | 每帧同步成功一次，计数器+1 |
| 译码计数器 | 4 | 每译码成功一次，计数器+1 |
| CRC 计数器 | 4 | 每 CRC 校验通过一次，计数器+1 |
| 多普勒估计 | 8, double | 记录上一次多普勒估计结果 |
| 帧同步时间 | 8 | 记录上一次帧同步时间 |
| 捕获峰均比 | 8, double | 记录上一次捕获峰均比 |
| 捕获码相位估计 | 1 | 记录上一次码相位估计结果 |
| 捕获频偏估计 | 1 | 记录上一次频偏估计结果 |
| 帧同步峰均比 | 8, double | 记录上一次帧同步峰均比 |
| 帧同步频偏估计 | 1 | 记录上一次帧同步频偏通道 |
| 解交织幅度估计 | 2 | 记录解交织幅度估计 |
| 天线控制模式 | 1 | 记录天线控制模式 |
| 预留 | 2 | 预留 |
#### 硬件状态日志
硬件状态日志与自检回令基本一致，顺序存储，共20 字节：
| 字段名 | 字节数 (Byte) | 说明 |
| ------------------------- | ------------- | ------------------------------------------------------------ |
| FPGA 电压状态 | 1 | `[0]`: VCCPINT 电源轨道状态<br />`[1]`: VCCPAUX 电源轨道状态<br />`[2]`: VCCO_DDR 电源轨道状态<br />`[3]`: VCCINT 电源轨道状态<br />`[4]`: VCCAUX 电源轨道状态<br />`[5]`: VCCBRAM 电源轨道状态<br />以上 `1` 表示正常，`0` 表示异常 |
| (未使用) 时钟芯片锁定状态 | 1 | `[0]`: PLL1 锁定状态<br />`[2]`: PLL2 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| (未使用) ADC 锁定状态 | 1 | `[0]`: AD-1 BBPLL 锁定状态<br />`[2]`: AD-2 BBPLL 锁定状态<br />`[4]`: AD-1 RFPLL 锁定状态<br />`[6]`: AD-2 RFPLL 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| (未使用) ADC-1 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| (未使用) ADC-2 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| FPGA 温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| 天线 -1 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 -2 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 -3 频率 | 2 | `[15]`: 乒乓环工作指示，`1` 表示 PLL1 工作，`0` 表示 PLL2 工作<br />`[14:0]`: 频率，对应实际频率需要+3700 MHz |
| 天线 PLL 锁定状态 | 1 | `[5]`: 天线-1-PLL1 锁定状态<br />`[4]`: 天线-1-PLL2 锁定状态<br />`[3]`: 天线-2-PLL1 锁定状态<br />`[2]`: 天线-2-PLL2 锁定状态<br />`[1]`: 天线-3-PLL1 锁定状态<br />`[0]`: 天线-3-PLL2 锁定状态<br />以上 `1` 表示锁定，`0` 表示失锁 |
| 天线工作状态 | 1 | `[2]`: 天线-3 工作状态<br />`[1]`: 天线-2 工作状态<br />`[0]`: 天线-1 工作状态<br />以上 `1` 表示抗干扰模式，`0` 表示普通模式 |
| 天线温度 | 1, int8 | 温度值，有符号数 |
| 天线状态预留 | 1 | 预留 |
| 物理层配置 ID | 1 | 节点 ID，用于区分物理层配置 |
| 额外控制预留 | 3 | 预留 |