# 嵌入式调试开发指南

## 项目简介

本项目旨在实现基于 STM32F103 的嵌入式开发，支持通过 TCP/IP 协议进行数据传输。以下内容将详细介绍如何配置和使用相关功能。

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## 环境准备

### 硬件需求

- STM32F103 开发板
- USB 转串口模块
- 连接线

### 软件需求

- 串口调试工具（如 XCOM 或 SecureCRT）
- TCP 测试软件

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## 配置步骤

### 1. 串口配置

1. 选择实际的串口号（如 COM4）。
2. 设置波特率为 `115200`。

### 2. AT 指令操作

#### 配置 Wi-Fi

```bash
AT+CWMODE=1  # 设置工作模式为 STA
AT+CWJAP="ssid","password"  # 配置 Wi-Fi
```

#### 连接服务器

```bash
AT+CIPSTART="TCP","192.168.1.101",3456  # 连接服务器，IP 为电脑的 IP，端口为 3456
AT+SAVETRANSLINK=1,"192.168.1.101",3456,"TCP"  # 保存连接信息，开机后自动连接
AT+CIPMODE=1  # 设置为透传模式
AT+CIPSEND  # 发送数据
HELLOWORLD  # 示例数据
```

#### 退出透传模式

进入自动透传模式后，如需重新配置（如更换 IP），需退出透传模式：

1. 在串口助手中发送 `+++`。
2. 注意：
   - 不要勾选“发送新行”。
   - 发送 `+++` 后，停顿 1 秒以上不要发送任何数据。
3. 模块返回 `OK` 后，即可重新进入命令模式。

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## 测试与验证

### 1. 启动服务器

使用 TCP 测试软件创建服务器并启动。

### 2. 实际连接与发送测试

通过串口助手发送数据，验证数据是否成功传输。

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## 连接示意图

![连接线示意图](image.png)

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## 常见问题

### 1. 无法连接服务器

- 检查 IP 和端口是否正确。
- 确保 Wi-Fi 配置无误。

### 2. 透传模式无法退出

- 确保发送 `+++` 时未勾选“发送新行”。
- 确保发送后停顿 1 秒以上。

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## 附录

### 相关工具截图

#### TCP 测试软件

![TCP 测试软件](image-2.png)

#### 创建服务器

![创建服务器](image-3.png)

#### 启动服务器

![启动服务器](image-4.png)

#### 实际连接发送测试

![实际连接发送测试](image-5.png)

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## 串口重定向

使用以下函数，用于串口重定向：

```c
#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif

PUTCHAR_PROTOTYPE {
    HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t *)&ch, 1, HAL_MAX_DELAY);
    return ch;
}
```

该函数用于将 `printf` 输出重定向到串口。

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## TCP 接收与发送

### 接收数据

使用空闲中断接收 TCP 数据，开启了 DMA 接收：

```c
void UART_IDLE_Callback(UART_HandleTypeDef *huart) {
    /* 仅处理 USART1 的实例 */
    if (huart == NULL || huart->Instance != USART1)
        return;

    /* 清除空闲中断标志位（HAL库宏） */
    __HAL_UART_CLEAR_IDLEFLAG(huart);

    /* 停止 DMA 以便安全读取计数器并更新状态 */
    HAL_UART_DMAStop(huart);

    /* 计算接收到的字节数：总缓冲区长度 - DMA 剩余传输计数 */
    uint16_t recv_len = UART1_RX_BUF_SIZE - __HAL_DMA_GET_COUNTER(huart->hdmarx);

    if (recv_len > 0 && recv_len < UART1_RX_BUF_SIZE) {
        uart1_rx_len = recv_len;
        uart1_rx_buf[recv_len] = '\0';  /* 添加字符串结束符，方便后续字符串处理 */
        uart1_rx_flag = 1;              /* 置位标志，通知应用层新消息到达 */

        /* 仅供调试：在中断中打印接收到的数据（注意：printf 可能会影响实时性） */
        elog_raw("UART1 Received: %s\r\n", (char *)uart1_rx_buf);
    }

    /* 重新启动新一轮的 DMA 接收 */
    HAL_UART_Receive_DMA(&huart1, uart1_rx_buf, UART1_RX_BUF_SIZE);
}
```

### 发送数据

封装了发送函数，只需填入数据即可发送：

```c
const char *message = "Hello, ESP12F! This is a test message.";
HAL_StatusTypeDef status = ESP12F_TCP_SendMessage(message);
```


这些是上位机发送的指令：
按照这些来写代码

这是一个基于 TCP/IP 局域网通信的物流小车控制指令协议设计方案。

为了方便调试和开发，本协议采用 **ASCII 文本格式**（类似于 Modbus ASCII 或简单的串口透传格式），而不是二进制格式。这样你可以直接使用网络调试助手（如 NetAssist）手动发送字符串来测试小车，而无需编写专门的上位机软件。

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### 📡 通信基础参数

- **通信方式**：TCP Client (上位机) 连接 TCP Server (单片机/小车)
- **数据格式**：ASCII 字符串
- **换行符**：建议使用 `\r\n` (回车+换行) 作为每条指令的结束标志，以便单片机解析。
- **字节序**：N/A (文本协议不涉及大小端问题)

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### 📦 指令帧结构

每条指令由以下几个部分组成，字段之间用英文冒号 `:` 分隔：

`[帧头][命令字][数据内容][校验和][帧尾]`

- **帧头**：固定为 `LOGI` (代表 Logistics)，用于快速识别有效数据包。
- **命令字**：2位字符，代表具体操作（如 `GS` 代表去站点）。
- **数据内容**：具体的参数，长度可变。
- **校验和**：2位十六进制数，用于验证数据完整性（防止丢包或乱码）。
- **帧尾**：固定为 `#`。

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### 📝 具体控制指令定义

以下是针对你提出的四个需求（去站点、停止、启动、速度）的具体指令格式。

#### 1. 去往指定站点
- **功能**：指示小车移动到编号为 N 的站点。
- **指令格式**：`LOGI:GS:NNN:CS#`
- **参数说明**：
    - `GS`: 命令字 (Go to Station)。
    - `NNN`: 站点编号，3位数字，不足补0。例如：1号站写为 `001`，12号站写为 `012`。
    - `CS`: 校验和。
- **示例**：
    - 去往 **5号站点**：`LOGI:GS:005:15#` (假设校验和计算结果为15)

#### 2. 启动运行
- **功能**：让处于停止或待机状态的小车开始执行任务或继续运行。
- **指令格式**：`LOGI:ST:RUN:CS#`
- **参数说明**：
    - `ST`: 命令字 (Start/Status)。
    - `RUN`: 固定参数，表示启动。
- **示例**：
    - 启动小车：`LOGI:ST:RUN:2A#`

#### 3. 紧急停止/暂停
- **功能**：立即停止小车的运动，通常用于急停或到达站点后的确认暂停。
- **指令格式**：`LOGI:ST:STOP:CS#`
- **参数说明**：
    - `STOP`: 固定参数，表示停止。
- **示例**：
    - 停止小车：`LOGI:ST:STOP:32#`

#### 4. 设置运行速度
- **功能**：动态调整小车的行驶速度。
- **指令格式**：`LOGI:SP:VVV:CS#`
- **参数说明**：
    - `SP`: 命令字 (Set Speed)。
    - `VVV`: 速度值，3位数字 (000-100)，代表百分比或具体PWM占空比等级。
        - `000`: 停止
        - `050`: 50% 速度
        - `100`: 全速
- **示例**：
    - 设置速度为 **80%**：`LOGI:SP:080:04#`

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### 🧮 校验和算法

为了防止无线信号干扰导致指令错误，我们需要一个简单的校验和。

- **算法**：将 **帧头** 到 **数据内容** 结束的所有字符的 ASCII 码值相加，然后对 256 取余，最后转换为 2位十六进制字符串。
- **公式**：`Sum = (Byte1 + Byte2 + ... + ByteN) % 256`

**举例计算 (去往 1 号站点):**
1. 原始字符串：`LOGI:GS:001`
2. ASCII 码值相加：
   - 'L'(76) + 'O'(79) + 'G'(71) + 'I'(73) + ':'(58) + 'G'(71) + 'S'(83) + ':'(58) + '0'(48) + '0'(48) + '1'(49)
   - 总和 = 614
3. 取余：`614 % 256 = 102`
4. 转十六进制：`102` -> `66`
5. 最终发送指令：`LOGI:GS:001:66#`

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### 💬 小车回复机制 (可选但推荐)

单片机执行指令后，应向上位机返回执行结果，以便上位机显示状态。

**回复格式**：`[命令字]:[状态码]:[描述]#`

- **状态码定义**：
    - `OK`: 指令接收正确并执行。
    - `ERR`: 指令格式错误或校验失败。
    - `BUSY`: 小车正在忙，无法执行新指令。

**示例回复**：
- 成功去往站点：`GS:OK:Arrived#`
- 速度设置成功：`SP:OK:SpeedSet#`
- 校验错误：`CMD:ERR:CheckSum#`

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### 📌 总结清单

你可以直接将下表发给单片机开发人员：

| 功能 | 指令模板 | 示例 (假设校验和为 XX) | 说明 |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **去站点** | `LOGI:GS:NNN:XX#` | `LOGI:GS:003:XX#` | NNN为3位站点号 |
| **启动** | `LOGI:ST:RUN:XX#` | `LOGI:ST:RUN:XX#` | 开始运动 |
| **停止** | `LOGI:ST:STOP:XX#` | `LOGI:ST:STOP:XX#` | 立即停止 |
| **设速度** | `LOGI:SP:VVV:XX#` | `LOGI:SP:050:XX#` | VVV为0-100 |


我创建了 处理解析指令的任务和传递消息的消息队列。
![指令处理任务和队列](image-6.png)