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josh 787103f36d doc: 更新上位机协议, 帧头帧尾与PS统一

2025-06-12 09:51:55 +08:00

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HSJL 上位机串口通信协议

版本：v1.2 日期：2025 年 6 月 12 日

总览

HSL 上位机服务于 HSJL 演示验证，用于演示 3 节点组网通信功能（1 个主节点，2 个从节点）。

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：
- 状态查询：查询板卡的硬件状态
- 指令控制：业务速率切换、节点角色切换、时隙表切换等
- 图像数据传输：
  - 业务部分 Payload 为图像数据，数据流向为 PC 下发 → 空口发送 → 空口接收 → 节点上传。
  - 对于较大的图片，需要 PC 进行数据包切割与重组。
  - 业务流向为主-从双向，主节点需要向不同从节点发送数据，不同从节点也会给主节点发送数据。
- （可选）节点遥测：读取节点工作状态日志，并进行存储。
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

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：

block-beta
  columns 6
  a["帧头"] b["数据段"] c["Dummy Byte"] d["校验和"] e["数据段长度"] f["帧尾"]

[帧头][数据段][Dummy Byte][校验和][数据段长度][帧尾]

字段名	字节数 (Byte)	说明
帧头	2	固定值：`0x54 0x5A`
数据段	≤950	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：`0xFE 0x5A`

帧内冲突规避规则

为防止数据段中出现帧尾 0xFE 0x5A：

若数据段中出现 0xFE 0x5A，需插入 0x00 变成 0x00 0xFE 0x5A
接收端收到 0x00 0xFE 0x5A 还原为 0xFE 0x5A

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：

block-beta
  columns 8
  HEAD["帧头"]:1 DATA["数据段"]:3 DUMMY["Dummy Byte"]:1 CHECKSUM["校验和"]:1 LENGTH["数据段长度"]:1 TAIL["帧尾"]:1
  
  NULL11[" "]:1 CMD["指令"]:1 TYPE["节点类型"]:1 PAYLOAD["Payload"]:1 NULL12[" "]:1 NULL13[" "]:1 NULL14[" "]:1 NULL15[" "]:1

[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	≤950	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	≤950	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	≤950	None，无上传
`0xE5`	接收数据上传	None，无下发，自动上传	≤950
`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 21 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
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。Echo 测试数据的 Payload 格式如下，顺序存储，长度可变。

字段名	字节数 (Byte)	说明
数据长度	2	数据字节数
数据	≤950	长度由数据长度字段决定

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 4 字节：

字段名	字节数 (Byte)	说明
节点使能	1	`0xAA`: 启用 `0x55`: 停用
节点 ID	1	`0x00`: 簇首 `0x01`~`0x09`: 成员
业务速率	1	`0x22`: 128 kbps `0x33`: 256 kbps `0x44`: 2 Mbps
时隙表编号（可扩展）	1	编号值，0~2（可扩展）

Warning

时隙表单次运行周期为 250 ms，不同时隙表中主从节点数据交互次数、可用从节点 ID 范围不同，从节点只与主节点进行通信，目前暂定时隙表如下：

0 号时隙表，主节点分别给 2 个从节点发送 1 次；每个从节点给主节点发送 1 次。

1 号时隙表，主节点分别给 2 个从节点发送 5 次；每个从节点给主节点发送 5 次。

2 号时隙表，待定。

发送数据下发

发送数据的 Payload 格式如下，顺序存储，长度可变。

block-beta
  columns 11
  HEAD["帧头"]:1 DATA_CHUNK["数据段"]:6 DUMMY["Dummy Byte"]:1 CHECKSUM["校验和"]:1 LENGTH["数据段长度"]:1 TAIL["帧尾"]:1
  
  NULL11[" "]:1 CMD["指令"]:1 TYPE["节点类型"]:1 PAYLOAD["Payload"]:4 NULL12[" "]:1 NULL13[" "]:1 NULL14[" "]:1 NULL15[" "]:1
  
  NULL21[" "]:1 NULL22[" "]:1 NULL23[" "]:1 DATAID["数据 ID"]:1 DSTID["目的节点 ID"]:1 D_LEN["数据长度"]:1 DATA["数据"]:1 NULL24[" "]:1 NULL25[" "]:1 NULL26[" "]:1 NULL27[" "]:1

字段名	字节数 (Byte)	说明
数据 ID	4	数据编号
目的节点 ID	1	消息目的节点 ID
数据长度	2	数据长度（不含数据 ID）
数据	≤950	长度由数据长度字段决定

Warning

需注意整个 [UART 帧](#UART 帧结构定义)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。

数据最大长度同时由业务速率档位决定：

128 kbps 档位：数据长度最大为 42 Byte。

512 kbps 档位：数据长度最大为 267 Byte。

2 Mbps 档位：数据长度最大为 1222 Byte，但是受限于 PL buffer 的长度，[UART 帧](#UART 帧结构定义)的长度不超过 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。接收数据的 Payload 格式与发送的格式一致，顺序存储，长度可变。

字段名	字节数 (Byte)	说明
数据 ID	4	数据编号
源节点 ID	1	消息来源节点 ID
数据长度	2	数据长度（不含数据 ID）
数据	≤950	长度由数据长度字段决定

（可选）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

19 KiB Raw Blame History Unescape Escape