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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）
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通信方式：PC 主动下发控制帧，节点响应或上传数据
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支持功能：
- 指令控制
- 图像数据传输
- 节点遥测与状态上报
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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 kbps0x33: 256 kbps0x44: 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 |