diff --git a/doc/HSJL 上位机串口通信协议.md b/doc/HSJL 上位机串口通信协议.md new file mode 100644 index 0000000..07315b0 --- /dev/null +++ b/doc/HSJL 上位机串口通信协议.md @@ -0,0 +1,229 @@ +# 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
`0x55`: 异常 | +| FPGA 电压状态 | 1 | `[0]`: VCCPINT 电源轨道状态
`[1]`: VCCPAUX 电源轨道状态
`[2]`: VCCO_DDR 电源轨道状态
`[3]`: VCCINT 电源轨道状态
`[4]`: VCCAUX 电源轨道状态
`[5]`: VCCBRAM 电源轨道状态
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
`[2]`: PLL2 锁定状态
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
`[2]`: AD-2 BBPLL 锁定状态
`[4]`: AD-1 RFPLL 锁定状态
`[6]`: AD-2 RFPLL 锁定状态
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
`[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
`[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
`[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
`[4]`: 天线-1-PLL2 锁定状态
`[3]`: 天线-2-PLL1 锁定状态
`[2]`: 天线-2-PLL2 锁定状态
`[1]`: 天线-3-PLL1 锁定状态
`[0]`: 天线-3-PLL2 锁定状态
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
`[1]`: 天线-2 工作状态
`[0]`: 天线-1 工作状态
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
`0x55`: 停用 | +| 节点角色 | 1 | `0x11`: 簇首
`0x00`: 成员 | +| 业务速率 | 1 | `0x22`: 128 kbps
`0x33`: 256 kbps
`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
`0xCC`: 成员 | +| 在网状态 | 1 | `0x11`: 在网
`0x00`: 断网 | +| 工作状态 | 1 | `0x11`: 建网状态
`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
`[1]`: VCCPAUX 电源轨道状态
`[2]`: VCCO_DDR 电源轨道状态
`[3]`: VCCINT 电源轨道状态
`[4]`: VCCAUX 电源轨道状态
`[5]`: VCCBRAM 电源轨道状态
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
`[2]`: PLL2 锁定状态
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
`[2]`: AD-2 BBPLL 锁定状态
`[4]`: AD-1 RFPLL 锁定状态
`[6]`: AD-2 RFPLL 锁定状态
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
`[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
`[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
`[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
`[4]`: 天线-1-PLL2 锁定状态
`[3]`: 天线-2-PLL1 锁定状态
`[2]`: 天线-2-PLL2 锁定状态
`[1]`: 天线-3-PLL1 锁定状态
`[0]`: 天线-3-PLL2 锁定状态
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
`[1]`: 天线-2 工作状态
`[0]`: 天线-1 工作状态
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 |