shuichan_new/STM32F103_App1

智能水产投料机 V1.6.0（FreeRTOS · 串口日志中文版）

本版本基于 FreeRTOS 实时操作系统（V10.0.1，net/app/sys 三任务架构）， 串口日志为中文输出（GBK 编码，串口工具/蓝牙 APP 字符集请选 GBK）。

工程概述

本工程基于 STM32F103RCT6（兼容 GD32F103RCT6）+ STM32Cube HAL + FreeRTOS V10.0.1 + Keil MDK，实现设备的控制、联网与投喂。

• BootLoader：STM32F103_BootLoader/，负责 OTA 固件烧录、试运行计数与失败回滚、主电源门禁
• 应用固件：STM32F103_App1/，当前运行版本 V1.6.0（FreeRTOS 版，全中文串口日志）
• 双网络通道：4G(Air780E/EG) 优先，WiFi(ESP-01S) 兜底，见下文"双通道网络"
• 蓝牙调试：HLK-B40 BLE 透传模块（USART1），上电自动配置名称/GATT UUID，见下文"蓝牙模块配置"

注意：Keil 工程必须带编译选项 --no_multibyte_chars（App1 与 BootLoader 均已配置）， 使 ARMCC 不解读多字节字符，中文字符串（GBK/UTF-8 均可）字节原样透传输出。 missing closing quote 编译错误。

FreeRTOS 任务架构

任务	优先级	栈	职责
net_task	3	3KB	网络状态机 NET_process：4G/WiFi 建链与切换、MQTT 收发、GPS 轮询、OTA 下载
app_task	2	2KB	业务：继电器命令/反馈状态机、断电记忆恢复、投喂秤轮询与保护、状态上报、OTA 确认与健康检查
sys_task	1	1KB	系统：LED、电量（1s）、蓝牙调试命令、Uptime 打印（联网后每 60s）
idle 钩子	-	-	喂 IWDG（任务死循环占 CPU → idle 饿死 → 复位，正是期望行为）

关键设计：

• HAL 时基 = TIM2（1ms 中断，Src/stm32f1xx_hal_timebase_tim.c，注意 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback 里必须 HAL_IncTick()），SysTick 归 FreeRTOS 当 RTOS tick；it.c 不再定义 SVC/PendSV/SysTick 三个 Handler（port.c 提供，经 FreeRTOSConfig.h 宏映射）
• bg_delay 改造：调度器运行中 = vTaskDelay 让出；调度器未启动（开机初始化）= HAL_Delay + 喂狗
• 互斥锁三把（调度器启动前全部为空操作直通）：
  • s_net_at_mutex（network.c）：net 任务长 AT 会话（建链/重连/OTA）持锁，其他任务 NET_publish_* 尝试锁、拿不到丢弃，防 AT 应答交织
  • s_storage_mutex（app_loop.c storage_lock）：EEPROM(软件I2C) 与 W25Q64(软件SPI) 跨任务互斥，递归锁
  • s_log_mutex（log.c）：日志输出不交织
• 内存预算（48KB RAM）：裸机存量 ZI ~36.3KB + FreeRTOS 堆 10KB（configTOTAL_HEAP_SIZE）≈ 46.3KB；Flash ~67KB/224KB 分区。中断优先级维持原值（UART/DMA 0~3 级，不调 RTOS API，低于 5 级 syscall 阈值无冲突）

产品型号配置

同一套板子适配两种产品，编译前在 Inc/main.h 顶部通过一个宏二选一：

#define PRODUCT_WITH_FEED_SCALE   0

取值	产品	投喂行为
1	智能水产投料机（接 RS485 磅秤）	feeding 按 onceWt 定量自动投喂，带重量反增/超时保护；sw1 指令被忽略
0	基础四路继电器（不接磅秤）	feeding / sw1 直接开关投喂继电器 1，由平台侧自行计时

硬件接口

接口	用途	引脚	参数
USART1	蓝牙串口调试 / 日志输出	PA9/PA10	115200-8N1
USART2	RS485 喂料秤	PA2/PA3	9600-8N1
USART3	4G Air780E/EG MQTT+GNSS	PB10/PB11	921600-8N1（见下文波特率自适应）
UART4	WiFi ESP-01S	PC10/PC11	115200→921600-8N1（见下文 WiFi 波特率同步）
UART5	HLW8032 电能计量	PD2(RX)	4800-8E1，只收，芯片每 50ms 主动上报
ESP_RST	WiFi 模块复位	PA5	低电平 500ms 复位
CAT_PWR	4G 模块开机	PC4	开漏输出，拉低=模块开机（上电即拉低）
ESP_EN	WiFi 模块使能	PA6	推挽输出，高电平=使能；默认关闭，4G 运行时拉低断电省电，切 WiFi 才拉高
BT_MODE	蓝牙 AT/透传切换	PB0	开漏输出，拉低 1s 进 AT 模式（ble_at.c 控制）
BT_RST	蓝牙模块复位	PA7	推挽输出，低电平=工作（默认），高电平=复位
OLED 屏幕	128x64 + GB2312 字库 IC	CLK=PC12 MOSI=PC9 DC=PC8 CS1=PC7 FSO=PC6 CS2=PB15	GPIO 模拟 SPI，显示电压/电流/功率/电能/继电器/网络
Relay1	投喂电机控制	PB7	高电平吸合
Relay2~4	备用控制	PB8/PC0/PC2	高电平吸合
I2C（软件）	AT24C02 配置存储	PA11/PA12	页写入
SPI（软件）	W25Q64 外部 Flash	PB3/PB4/PA15/PB5	OTA 固件暂存
ADC1	电池电压检测	PA0	低电量上报 pow:0
PA8	手动模式检测	PA8	高电平=手动模式
PA1	NET_LED 联网指示	PA1	低电平点亮，见下表
PC13	LED2 心跳 / TPL5010 喂狗	PC13	每 1s 翻转（见下文看门狗）

指示灯含义

灯	状态	含义
NET_LED（PA1）	100ms 快闪	SmartConfig 智能配网中，请用 ESP-Touch APP 广播密码
NET_LED（PA1）	500ms 慢闪	联网中（4G/WiFi 建链、重连）
NET_LED（PA1）	常亮	已联网（MQTT 就绪）
LED2（PC13）	1s 心跳闪烁	系统正常运行（兼任 TPL5010 外置看门狗喂狗）

看门狗（双狗架构）

看门狗	超时	喂狗点	作用
IWDG（片内独立看门狗）	~26s（LSI 漂移下最短 ~17s）	APP 由 FreeRTOS idle 钩子喂养（vApplicationIdleHook）；BL 的擦除/拷贝循环	固件卡死 → 复位；BL 启动，OTA 试运行期计一次试错
TPL5010（外置硬件狗）	7 分钟	PC13(LED2) 电平翻转：APP activeEvents() 每秒翻转；BL 进入时及长循环中翻转	MCU 完全失控（含 IWDG 失效）时的最后兜底

注意：LED2 同时承担运行指示和外部狗喂狗，修改 LED2 闪烁逻辑时必须保持周期性翻转，否则 7 分钟后整板复位。

重启记录与断电保护

重启记录（reset_log.c）

• 开机时（"固件版本"日志后）打印最近 10 条重启记录：重启原因 + 上次运行时长
• 存储：W25Q64 0x100000 一个 4KB 扇区，10 条 32B 记录环形覆盖（序号+原因码+运行秒数+CRC16），写满一圈擦一次，断电不丢
• 原因来源：RCC->CSR 由 BootLoader 读入后放共享 RAM（BOOT_SHARE，地址 0x2000BF00，热复位保持）传给 APP；软件复位的细分原因由各复位点 reset_log_mark() 预写（被平台踢下线/心跳超时/4G无服务/无SIM/OTA升级/OTA健康超时/4G初始化失败/串口RESET/OTA/RECOVERY命令/4G模组自重启等）
• 运行时长：每秒写入共享 RAM（热复位不丢），看门狗/软件复位后精确到秒

断电保护（法拉电容 + PA0 检测）

• APP：PA0 电量检测改为 50ms 快轮询（原 1s），<10%（=外部 12V 断开）立即 50ms 快速复核 2 次（检测+确认全程 ~150ms）→ 先发 pow:0 后打日志 → 写电能/断电记录 → 留 500ms 让模组把报文发完 → 复位。发送通道忙（如 GPS 轮询占锁）时不锁存、下个周期重试直到发出或电容耗尽。电量百分比做了 0~100% 限幅（电容放电时 3.3V 基准下跌会失真）
• BootLoader：跳转 APP 前读 PA0（寄存器直读 ADC），主电源未恢复（<约 11V）则每 500ms 检测原地等待，不跳 APP——防止单片机靠电容低压运行 APP 而外设没电的乱态；12V 恢复后正常放行
• 断电记录只被下次成功启动消费一次（boot_seen 位翻转标记），一次掉电 = 一条记录，BL 等待期间不产生记录
• BL 找不到有效 APP（如只刷了 BL）：打印提示并每 3s 主动复位重试，刷入 APP 即恢复

电能计量（HLW8032）

只计量累计消耗电量，上报平台标识符 energy（单位 kWh，两位小数）。

• 硬件：HLW8032（5V 供电）经 B0505S 隔离电源 + 光耦隔离，芯片 TXD 接 PD2（UART5_RX）；电压采样 ZMPT107-1（2mA:2mA，初级 220V 串 100K，次级并 49.9Ω），电流采样 CT 100A/100mA（1000:1，输出并 2Ω），三个模拟脚各对地 33nF
• 通信：4800bps 8E1（F1 上按 9 位帧长 + 偶校验配置），芯片每 50ms 主动上报 24 字节帧，只收不发；帧同步 = 首字节 0x55/0xAA/0xFx + 第二字节 0x5A + 校验和（[2]~[22] 相加低 8 位）
• 电量算法（手册公式）：kWh = 总脉冲 × 功率参数寄存器 × 电压系数 × 电流系数 / (10^9×3600)；PF 寄存器 16 位溢出由数据更新寄存器 bit7 翻转计数（总脉冲 = k×65536 + PF），50ms 一帧不可能漏翻转；芯片断电重启（计数值倒退）自动重新基准
• 系数宏：main.h 的 HLW_U_COEF（=100K/49.9/1000=2.004）、HLW_I_COEF（=1/(0.002×1000)=0.5）——改电阻/互感器只动这两个宏
• 防噪声假同步：要求连续 3 帧且间隔 20~150ms 才认定在线（PD2 悬空时电磁干扰偶发也能凑出校验和正确的假帧，但不可能连续卡在 50ms 节奏上）
• 滤波与零漂：电压/电流/功率经 EMA 滑动平均（系数 1/8，约 0.4s 响应）压空载跳变；电流再减零点偏移 HLW_I_ZERO_A(0.02A) 钳位到 0；功率死区 HLW_P_DEAD_W(2W) 以下显示 0、超出再减 HLW_P_ZERO_W(0.5W)——宏都在 main.h
• 持久化：累计脉冲数（uint64）存 EEPROM 偏移 164~171；每攒约 0.1kWh 写一次（限制擦写），所有计划内复位（reset_log_mark 覆盖的复位点）复位前写一次，断电预警（法拉电容续航内）再写一次——除突然死机外基本不丢电量
• 上报策略：无论功率多少，每 3 分钟上报一次 {"energy":%.2f,"power":%.1f}；继电器开关切换随状态大报文携带 energy。串口电能日志固定 10s 一条。间隔宏 ENERGY_REPORT_INTERVAL_MS 在 app_loop.c
• 调试日志：芯片在线时每 10s 打印一条（电能: x.xxkWh 电压: xxx.xV 电流: x.xxA 功率: xxxx.xW），与上报节奏无关

OLED 屏幕显示（128x64 + GB2312 字库 IC）

• 移植自《485模拟磅秤数据带CRC》的 oledisp 驱动，GPIO 模拟 SPI（屏幕 CS1 + 字库 CS2 两路片选，字库数据从 FSO 脚读回）
• 字符串直接写中文（工程源文件即 GBK 编码，字库 IC 按 GB2312 地址换算取字模）
• 已联网界面（sys_task 每 1s 刷新）：第 0 行 网络 + 运行时间（WiFi 00:02:35，天:时:分），第 1 行 电压/电流，第 2 行 功率/电能（计量芯片离线时显示"计量芯片离线"），第 3 行 继电器状态中文（开关:开开关关）
• 未联网界面：只显示联网进度，不显示电能/开关——4G 模式显示"正在等待4G联网"+ 最近完成阶段（模块复位成功/AT指令成功/SIM卡检测成功/附着网络成功/连接服务器中/无SIM卡，状态由 g_net_ui_phase 从 air780e.c 各阶段更新）；WiFi 固定热点显示"WiFi固定模式 正在搜索热点"+倒计时，SmartConfig 显示"智能配网 请打开APP广播"+倒计时（倒计时由 esp_wait_countdown 写入 g_net_ui_countdown）
• 开机欢迎页按产品模式显示标题（带秤=智能水产投料机，无秤=继电器控制终端）+ V1.5.0 RTOS；4G 阻塞建链期间由 bg_delay 钩子每 500ms 刷进度页（调度器启动前 sys_task 未运行，曾一直卡在欢迎页）

双通道网络（4G 优先，WiFi 兜底）

网络层 HardWare/NETWORK/network.c 对业务层屏蔽底层模组差异，业务只调 NET_* 接口；4G 后端（CAR/air780e.c，模组内置 MQTT）与 WiFi 后端（NETWORK/net_wifi.c，TCP 透传 + 软件 MQTT）同构，运行时互斥切换。

通道切换状态机

EEPROM（偏移 130）记忆上次成功联网方式（4G / WiFi固定热点 / WiFi配网热点），仅方式变化时写一次；开机优先跑上次成功的方式：

上次 4G 成功：4G（无 SIM/无信号每 10s 重试，3 次失败）→ WiFi → 回 4G…循环
上次 WiFi 成功：WiFi 一轮建链失败 → 4G（同上重试）→ 回 WiFi…循环

WiFi 建链子顺序（net_wifi_init，阻塞式，等待期间 vTaskDelay 让出 CPU）：
  ① 上次是配网热点：AT+CIPSTATUS 查已存 AP 自动连接（10s，STATUS:2=已拿到IP）
  ② AT+CWJAP 连代码里固定的 SSID/PASS（esp8266.h 的 WIFI_SSID/WIFI_PASS，60s 倒计时）
  ③ ESP-Touch SmartConfig 智能配网（60s 倒计时，配到的热点由模块保存）
  全部失败 → 回 4G
WiFi 运行：30s MQTT PINGREQ 心跳，连续 2 帧无应答（约 60s）判死；TCP 断开(CLOSED)/心跳超时 → 打印原因并直接整机复位重连
  （CLOSED=服务器主动断开/被平台踢下线；ping 超时=服务器无响应/假在线，最坏检测延迟 ~30s）

注：已存 AP 的判断用 AT+CIPSTATUS 主动查询而非被动等 WIFI GOT IP 打印—— 后者在波特率同步阶段就会被清缓冲擦掉，永远等不到。

WiFi 通道实现要点

• TCP 透传 + 软件 MQTT：ESP-01S 用 AT+CIPMODE=1 + AT+CIPSEND 进透传，MQTT 3.1.1 协议栈在 MCU 软件实现（HardWare/WIFI/mqtt_client.c），不用 AT+MQTT
• WiFi 波特率同步：ESP-01S 出厂/RESTORE 后 115200，初始化时探测并用 AT+UART_DEF=921600 固化（掉电保存），MCU 侧 UART4_SetBaudRate() 同步；失败自动回滚维持 115200
• 接收缓冲共享：WiFi 与 4G 互斥运行，共用 Rx_Buf/U2_CopyBuff（stm32f1xx_it.c 两路 IDLE 均带激活后端守卫），RAM 增量 <2KB
• AT 应答严格匹配：发送后才清接收缓冲（防上一条应答迟到尾巴造成"假成功"）、二进制安全匹配、收到 ERROR/FAIL 立即失败；进透传前先 AT+CIPCLOSE 清残留连接、CIPMUX=0 先于 CIPMODE=1
• ORE 自愈：921600 高波特率下 UART 溢出会让 HAL 中止 DMA 接收，HAL_UART_ErrorCallback 里按当前激活通道立即重新武装；DMA 填满（连续流无 IDLE 间隙）时在 HAL_UART_RxCpltCallback 里搬运并重启，防接收停摆
• WiFi 通道 OTA：支持，透传 TCP 上软件实现 HTTP Range 分块下载，见下文"OTA 升级"章节

4G 波特率自适应（115200 → 921600）

• Air780E 出厂/自适应模式只覆盖 9600~115200；921600 必须用 AT+IPR 固定。
• APP 联网时永远先按 115200 探测（避免向自适应侦测窗口发送其他波特率的乱码）：
  • 通 → 发 AT+IPR=921600 + AT&W 固化，切换到 921600（日志出现 baud -> 921600）；
  • 不通（模块已固化 921600）→ 直接切 921600 连接。
• 切换由 USART3_SetBaudRate() 运行中重写 BRR 完成，不影响 GPIO/DMA/NVIC。

4G 信号检测（AT+CSQ）

• 网络附着（CGATT）成功后查询一次 AT+CSQ，rssi(0~31) 转百分比串口输出：> 4G: signal 77% (rssi=24)
• 无信号（rssi=99 或 <2）：置 g_no_signal_detected，与无 SIM 走同一套重试/回退 WiFi 逻辑
• 信号弱（<20%）：告警但继续联网

GPS 定位上报（仅 4G 通道，Air780EG）

开关：运行时可切（与产品模式同机制）——EEPROM(173) 存 0/1，空白时用 Inc/main.h 的 PRODUCT_WITH_GPS 宏做默认值；蓝牙命令 GPS 查询、GPS0 关 / GPS1 开，切换后自动重启生效。关闭后不进行任何 GPS 相关 AT 交互（纯 Air780E 用）。

参考工程《air780EG-V1.1加入北斗GPS数据》移植实现（air780e.c 的 air780e_gps_poll()）。

工作流程

1. GNSS 初始化：4G 拨号（AT+SAPBR=1,1）成功后执行 AT+CGNSPWR=1（开 GNSS 电源）+ AT+CGNSAID=31,1,1,1（A-GPS 辅助定位）。非 EG 版本模组回 ERROR 时仅告警并关闭轮询（s_gnss_present=0），不影响联网
2. 周期查询：联网 60 秒后首次查询（GPS_FIRST_DELAY_MS，留搜星时间），之后每 5 分钟一次（GPS_REPORT_INTERVAL_MS）AT+CGNSINF
3. 解析：+CGNSINF: run,fix,UTC,lat,lon,...，手工按逗号切分（不依赖 sscanf scanset）。定位无效（fix≠1）跳过本次上报（室内常见），不发空串
4. 坐标转换：WGS-84 → GCJ-02（见下节）
5. 上报：模组内置 MQTT AT+MPUB，topic /iot/data/up/<ClientID>

上报格式

云平台字段标识符 GPS，经度在前、纬度在后（高德/GeoJSON 习惯）：

{"header":"iot.prop.post","body":{"GPS":"115.924092,28.679470"}}

坐标系转换（WGS-84 → GCJ-02）

GPS 模块输出 WGS-84 原始坐标，直接输入高德地图会有 100~600m 加密偏移（国内地图强制使用 GCJ-02"火星坐标系"）。固件在上报前用公开标准算法完成转换（wgs84_to_gcj02()，三角函数近似，中国境外自动跳过），上报的坐标可直接输入高德地图/坐标拾取器。

注意：若改用百度地图，需要再转一层 GCJ-02 → BD-09。

保护机制

• OTA 下载期间（g_net_tx_busy）禁止 GPS 查询插队，避免污染 HTTP 数据流
• 查询等待期间有平台下行命令（+MSUB:）插队时主动让行，不吞继电器指令

使用注意

• GPS 天线需能看到天空：室内基本无法定位（> GPS: no fix, skip 属正常），窗边/阳台通常可定，室外最佳；冷启动首次定位约 1~3 分钟
• 验证：串口日志 > GPS: 115.924092,28.679470，或直接看平台 GPS 字段

OTA 升级

流程

平台下发 iot.ota.upgrade.post(url, crc16, ver)
  → APP: 模块硬复位 → HTTP HEAD 拿大小 → 擦 W25Q64 槽 B
  → 3072 字节/块分段下载（AT+HTTPPARA BREAK/BREAKEND + HTTPACTION + HTTPREAD）
  → 每块写 W25Q64 并回读校验，全程累计 CRC16
  → 整包 CRC + 栈顶/复位向量校验 → 可靠上报 result.post（等 OK + 重试）
  → 写 OTA 信息区(状态 DOWNLOADED) → 复位进 BootLoader
BootLoader:
  → 擦除备份槽 → 备份当前 APP1 到槽 A（失败则中止更新，留在旧版本）
  → 擦 APP1 → 写入新固件 → CRC + 向量校验 → 状态 INSTALLED → 跳转
新 APP 试运行:
  → MQTT 就绪 + 首次发布成功 + 3s → 上报 confirm.post
  → 确认标志写 W25Q64（回读验证 + 3 次重试）→ 版本号存 EEPROM
  → 下次启动 BL 清理 OTA 标志，升级完成

Flash 分区

内部 Flash（256KB）：

区域	地址	大小
BootLoader	0x08000000	32KB
APP1 运行区	0x08008000	224KB

W25Q64 外部 Flash（8MB）：

区域	地址	用途
槽 A	0x000000 (256KB)	当前固件备份（回滚镜像）
槽 B	0x040000 (256KB)	新固件下载暂存
信息区 A/B	0x080000 / 0x081000 (各 4KB)	OTA 状态双副本（magic + 序号 + checksum）

OTA 确认通知可靠性

• 确认通知（iot.ota.confirm.post）延后到首次发布成功后 9 秒发送，避开开机上报风暴（pow/ICCID/状态/电能挤占模组 MQTT 发送窗口）
• 本地确认标志和版本号先于通知落盘——通知发送失败不会导致 BL 误判回滚
• 通知未送达时每 30s 自动重试直到成功（仅补平台通知）；开机 pow/ICCID 上报间隔拉开到 300ms

健康检查与回退

新固件"健康" = 4G 附着 → MQTT 连接 → 首次发布成功。回退判据（3 次真实故障才回退）：

• 看门狗复位（IWDG/WWDG，固件真的卡死）→ BL 计一次试错（读 RCC->CSR 判别）；
• 健康超时（MQTT 就绪 1 分钟仍无首次发布）→ APP 复位前自行计一次；
• 上电/按键/普通软件复位不计次——现场断电、断网不会误触发回退；
• 试运行期间完全断网 → 不计次、不回退，持续等待网络恢复。

掉电/断网安全性

故障点	结果
下载中断网/掉电	信息区未更新，旧固件照常运行，平台可重推
BL 备份阶段掉电	backup_valid=0，重启后重新备份
BL 擦写 APP1 中途掉电	状态 COPYING 视为 DOWNLOADED，重启后完整重做（备份不会被坏镜像覆盖）
备份创建失败	中止更新，留在旧版本，下次重启重试
回退过程掉电	重启后重新执行回退拷贝

其他要点

• 双通道均支持 OTA：4G 用模组内置 HTTP（AT+HTTP* 分块）；WiFi 通道由 MCU 在透传 TCP 上软件实现 HTTP Range 分块下载（NETWORK/net_wifi_ota.c）：
  • 流程：收 OTA 指令 → 停投喂 → +++ 退透传（MQTT 连接被顶替，单连接限制）→ 连固件服务器 → 每 3072B 一个 GET（Range: bytes=off-end，MCU 自定节奏，防止服务器一次灌爆接收缓冲）→ 每块写 W25Q64 槽 B + 回读校验 + 累计 CRC16 → 整包 CRC + 固件头校验 → 重连 MQTT 上报 result → 写信息区复位进 BL
  • 下载期间 MQTT 断开属正常，进度只在开始/结束上报；失败自动重连 MQTT 恢复业务
• OTA 触发时先强制停止投喂（断开继电器 1）
• 下载期间其余任务（秤轮询/LED/电量/蓝牙命令）由 RTOS 调度照常并发运行，业务状态上报暂时屏蔽
• 分段接收按 +HTTPREAD: <len> 声明长度收齐即处理，无静默等待；40KB 固件全程约 38 秒（含模块复位重连 ~15s）

主要功能

1. 双通道 MQTT 联网：4G(Air780E/EG) 优先 + WiFi(ESP-01S) 兜底自动切换，见上文"双通道网络"
2. 远程控制：平台下发开关 sw1/sw2/sw3/sw4、feeding 指令（投料机模式下 sw1 被忽略，投喂只能走 feeding）
3. 自动投喂（PRODUCT_WITH_FEED_SCALE = 1）：
   • 平台设置单次投喂量 onceWt
   • 平台下发 feeding=true 启动投喂
   • 继电器 1 吸合，RS485 秤实时读取重量
   • 当重量减少 ≥ onceWt 时自动停止，带重量反增与 10 分钟超时保护
4. 去皮/标定：平台设置 zero 空载重量，设置后按最新原始重量重新计算剩余料重并立即上报
5. GPS 定位上报：见上文专题（仅 4G 通道）
6. 4G 信号检测：见上文专题
7. OTA 升级：见上文专题（4G/WiFi 双通道均支持）
8. 蓝牙调试：USART1 支持 RESET/INFO/STATUS/R1ON~R4OFF/ALLON/ALLOFF/OTA/RECOVERY/HELP 等命令
9. 掉电安全（断电记忆）：联网成功（MQTT 首次就绪）后按 EEPROM 恢复继电器上次状态，随后全量上报让平台与电路一致
   • 无秤模式（PRODUCT_WITH_FEED_SCALE = 0）：四路全部恢复（含 SW1）
   • 投料机模式（PRODUCT_WITH_FEED_SCALE = 1）：继电器 1 不恢复且上电强制断开（防止误投料浪费饲料），继电器 2~4 恢复

EEPROM 布局（AT24C02，256 字节）

上电由 eepromReadInfo() 读取并按 Magic 校验；配置损坏/未初始化时回退到 main.h 的编译期默认值并重新写入。

偏移	大小	内容
0~19	20B	ClientID MQTT 客户端 ID
20~39	20B	Username
40~59	20B	Passward
60~79	20B	ServerIP
80~99	20B	Topic（下行主题前缀 /iot/data/down/）
100~101	2B	ServerPort
102~108	7B	Relay_State[7]：[1..4] 四路继电器掉电记忆状态，[0] 保留，[5][6] 未用
112~115	4B	Magic（0xDEADBEEF，检测 EEPROM 是否已初始化；109~111 为对齐填充）
116~117	2B	Ver OTA 固件版本号（确认后落盘，断电保持）
120~121	2B	秤参数：去皮/空载重量 zero（0.1KG 单位，仅称重模式）
122~123	2B	秤参数：单次投喂量 onceWt（0.1KG 单位，仅称重模式）
124	1B	秤参数初始化标志
130	1B	上次成功联网方式：0=4G，1=WiFi固定热点，2=WiFi配网热点（仅变化时写）
132~157	26B	蓝牙名称配置缓存（命中则开机跳过蓝牙 AT 设置流程）
160	1B	日志等级（0~5：TRACE/DEBUG/INFO/WARN/ERROR/FATAL）
164~171	8B	HLW8032 累计脉冲数（uint64，每攒 0.1kWh + 断电前写入）
172	1B	产品模式：0=四路继电器(无秤)，1=称重投料(带秤)，空白时用 main.h 宏默认值（蓝牙 SCALE0/SCALE1 切换）
173	1B	GPS 定位开关：0=关，1=开，空白时用 main.h 宏默认值（蓝牙 GPS0/GPS1 切换，重启生效）
175~194	20B	OTA 平台任务 id（下载开始时写入，重启确认补发 result.post 成功后清 0xFF）
250	1B	探测字节（上电写 0xA5 回读，验证 I2C 通信）

注意：改 MqttInfo_Str 结构体会改变上述偏移，秤参数（120+）和联网方式（130）在 feed_scale.c / network.c 里是独立宏定义，需同步避让。

平台数据字段

字段	含义	说明
ver	固件版本号	每次状态上报携带，平台可据此识别设备是否发生回退
weight	剩余料重（净重）	与平台物模型一致
zero	空载重量（去皮）	与平台物模型一致
onceWt	单次投喂量	每次投喂目标重量；无秤模式不上报、下发设置被拒绝
sw1 / feeding	第一路继电器状态	1=投喂中，0=停止；无秤模式下两字段同时上报，平台两个开关同步刷新
sw2~sw4	备用继电器状态	0/1
pow	电量状态	1=正常，0=低电量
energy	累计消耗电量	HLW8032 计量，单位 kWh，两位小数（>10W 每 30s，否则首次+开关切换）
power	实时功率	HLW8032 计量，单位 W，一位小数，与 energy 同一条报文上报（策略同 energy）
iccid	SIM 卡号	仅 4G 通道，MQTT 连上后随 pow 上报一次，用于物联网卡套餐查询缴费
fwver	代码版本字符串	格式 FIRMWARE_VERSION_STR+:+EEPROM 版本序号（如 "1.5.0:15"），字符串类型，每次重启联网后上报一次（与状态大报文中的整数 ver OTA 版本号区分开）
GPS	定位坐标	仅 4G 通道(Air780EG)，GCJ-02 高德坐标系，格式 "经度,纬度"，每 5 分钟上报

注：zero（剩余料重）与 onceWt 为称重模式专用字段——PRODUCT_WITH_FEED_SCALE=0 时状态上报不携带这两个字段，平台下发设置会收到 no scale on this device 拒绝应答。

下行报文由 m_app/proto.c 按键名定位解析（"sw2" 不会误中 "sw21"，其他字段里的 true/false 不会造成误判）。

产品模式（带秤/无秤，运行时可切）

PRODUCT_WITH_FEED_SCALE 从纯编译宏改为运行时可切换：模式存 EEPROM(172)，空白时用 main.h 宏做默认值。蓝牙命令：SCALE 查询，SCALE0=四路继电器(无秤)，SCALE1=称重投料(带秤)，切换后自动重启生效（初始化路径不同，必须重启）。影响范围：状态上报字段(zero/onceWt)、sw1/feeding 指令语义、继电器 1 断电记忆策略、秤轮询开关。

串口调试命令

通过 USART1（蓝牙串口）发送：

RESET    - 系统复位
INFO     - 打印 MQTT 配置
MQTTINFO - 查询 MQTT 配置详情（明文显示）
SETMQTT ID 用户名 密码 - 灌入设备身份（写 EEPROM，保存校验通过后自动重启生效），空格分隔
SETIP ip port - 修改服务器地址/端口（写 EEPROM，保存后自动重启生效），空格分隔
SETWIFI 名称 密码 - 配置 WiFi 固定热点（写 EEPROM 200~244，保存后自动重启生效），空格分隔
WIFIINFO - 查询 WiFi 热点配置（明文显示）
WIFICLEAR - 清除 SETWIFI 配置的热点，回到编译默认（自动重启生效）
FEEDSTART 投料量KG - 带秤模式开始投喂（0.1~500.0，如 FEEDSTART 1.5）
FEEDSTOP - 停止投喂；FEED - 查询投喂状态
FACTORY  - 恢复出厂：清空 EEPROM 全部配置（身份/服务器/继电器记忆/模式/电能累计等），
         自动重启进入待配置模式。不清 ESP 模块里 SmartConfig 保存的热点（要清用 WIFIRESET）
STATUS   - 打印继电器状态
R1ON     - 打开继电器 1
R1OFF    - 关闭继电器 1
R2ON/R2OFF ~ R4ON/R4OFF - 控制继电器 2~4
ALLON    - 打开所有继电器
ALLOFF   - 关闭所有继电器
OTA      - 复位进入 BootLoader 检查升级
WIFIRESET - WiFi 模块 AT+RESTORE 恢复出厂（忘掉已存热点）+ 整机复位，用于测试 SmartConfig
BLESET   - 强制重新设置蓝牙名称/GATT UUID（清 EEPROM 缓存后重跑配置流程）
LOG      - 查询当前日志等级
LOGTRACE/LOGDEBUG/LOGINFO/LOGWARN/LOGERROR/LOGFATAL
         - 设置日志等级（写入 EEPROM，断电不丢）
HISTORY  - 打印最近 10 条重启记录（原因+运行时长；开机不再自动打印）
HELP     - 显示支持命令

SmartConfig 配网方式推荐：优先用微信小程序"安信可配网"（AirKiss 协议，免装 APP）； ESP-Touch APP 需授予定位权限（否则 SSID 读不到、广播内容为空导致失败），且部分路由器拦组播。 安信可 AT 固件 AT+CWSTARTSMART 同时监听 SmartConfig 和 AirKiss 两种协议，两种工具都能配。 配网成功以设备日志为准（模块回报手机这步可能被路由器拦截，APP 显示"连接中/失败"不代表真失败）。

SmartConfig 测试流程：关掉固定热点 → 发 WIFIRESET → 设备复位走完 4G 重试进入 WiFi → 固定热点(60s) 失败后自动进 SmartConfig（60s 倒计时）→ 用 ESP-Touch APP 广播密码；配网成功后下次开机按记忆优先 AT+CIPSTATUS 秒连已存热点（无需再配）。

设备身份配置（V1.6.0 起：固件不含身份，蓝牙灌入）

• MQTT 身份只存 EEPROM：ClientID/Username/Password 不再是编译宏，固件 bin 全设备通用， OTA 批量推送不会"串号"；服务器地址/端口/主题保留编译默认值（main.h），可用 SETIP 修改
• 待配置模式：新板/EEPROM 无身份时，开机跳过 4G/WiFi 初始化，OLED 显示"未配置身份/SETMQTT"， 串口提示用法；蓝牙保持可用，灌入后 RESET 重启即正常联网
• 老设备 OTA 平滑升级：老固件当年已把身份写入 EEPROM，升级后新固件直接读 EEPROM 身份上线， 平台和设备无感知（EEPROM 结构体布局与 Magic 未变）
• 灌入流程：平台上建好设备拿到三元组 → 蓝牙 APP 发 SETMQTT ID 用户名 密码（空格分隔，仅字母数字， 各不超过 19 位）→ 校验通过保存后自动重启 → 设备以新身份上线；MQTTINFO 可随时查询（密码明文显示）
• WiFi 热点也可蓝牙配置：SETWIFI 名称 密码 写入 EEPROM（200~244 区），优先于编译默认热点（esp8266.h 的 WIFI_SSID/WIFI_PASS）；WIFIINFO 查询（密码明文显示）；恢复出厂 FACTORY 会一并清掉，回到编译默认

蓝牙模块配置（HLK-B40）

• 接线：模块 UART0_TXD/RXD 接 USART1（PA10/PA9），PC5（功能键）接 PB0（开漏输出）
• 上电自动配置（ble_at.c）：拉低 PC5 1s 进 AT 模式 → 设 AT+NAME=<BLE_NAME> → 设 GATT UUID（默认 FFE0 服务 + FFE1 收发共用特征，JDY-31/HM-10 同款，通用 BLE 串口 APP 可连）→ AT+REBOOT 生效
• 发射功率可调：main.h 的 BLE_TX_POWER 宏（AT+RFPOWER，1~18 级，出厂默认 8）——多台设备同场所时调小（如 1~3）缩短搜索距离避免认错；缓存同时记录功率值，改宏后下次开机自动重设一次
• 零窗口设计：配置成功后将名称缓存进 EEPROM（偏移 132），之后每次开机命中缓存就完全跳过 AT 流程——蓝牙 APP 不再断联，开机最早的重启原因/重启记录日志都能实时看到；只有代码里改了 BLE_NAME（main.h）才会自动重设一次
• 手动重设：蓝牙命令 BLESET（清缓存强制重跑）
• 日志等级：LOG 查询，LOGTRACE~LOGFATAL 六档切换，写 EEPROM（偏移 160）断电保持。档位即"输出阈值"——只打印该级及以上：

命令	级别	输出内容	适用场景
LOGTRACE	0 最细	全部（当前≈DEBUG）	底层逐字节排查
LOGDEBUG	1 调试（默认）	AT 指令交互、连接细节、正常运行信息	现场排查
LOGINFO	2 信息	联网成功、继电器动作、重启记录、警告/错误	日常观察
LOGWARN	3 警告	仅警告/错误（AT 超时、无 SIM、掉线复位）	稳定运行免打扰
LOGERROR	4 错误	仅错误（踢下线、心跳超时、CRC 失败）	只看故障
LOGFATAL	5 致命	全部静音	极端安静

• USART1 接收中断带 ORE 自愈（HAL_UART_ErrorCallback 自动恢复接收，蓝牙模块重启乱码不会把命令通道打死）

代码分层（APP）

main.c 只保留初始化和调度器启动，逻辑全部下沉到任务与模块：

int main(void)
{
    SCB->VTOR = FLASH_BASE | Application_1_Addr;
    Board_Init();        // 基础硬件：HAL/时钟/GPIO/DMA/UART/看门狗（SYSINIT/system.c）
    app_init();          // 业务模块初始化（SYSINIT/app_loop.c）
    app_rtos_start();    // 创建 net/app/sys 任务 + 启动调度器，不再返回
}

目录结构

STM32F103_App1/
├── Src/
│   ├── main.c              # 仅 VTOR + Board_Init/app_init/app_rtos_start
│   └── stm32f1xx_hal_timebase_tim.c  # TIM2 作 HAL 时基（SysTick 归 FreeRTOS）
├── Inc/
│   ├── main.h              # 产品型号宏 PRODUCT_WITH_FEED_SCALE、MQTT 默认配置
│   └── FreeRTOSConfig.h    # RTOS 配置（堆10KB/钩子/中断阈值，含内存预算注释）
├── Middlewares/
│   └── FreeRTOS/Source/    # FreeRTOS V10.0.1 内核（tasks/queue/list + ARM_CM3 port + heap_4）
├── m_app/
│   ├── proto.c/h           # 平台 JSON 报文取值工具（按键名定位）
│   ├── ota_app.h           # Flash 分区定义（BootLoader 32K + APP1 224K）
│   └── boot_share.h        # BL↔APP 共享 RAM 结构（复位原因/运行时长/原因码）
├── HardWare/
│   ├── USER_CMD/           # 蓝牙串口命令处理
│   ├── FEED_SCALE/         # RS485 喂料秤与定量投喂状态机
│   ├── RELAY/              # 继电器控制、反馈检测、平台指令执行、断电记忆恢复
│   ├── NETWORK/            # 网络层：network.c 通道切换/统一分发 + net_wifi.c WiFi 后端 + net_wifi_ota.c WiFi OTA
│   ├── WIFI/               # esp8266.c ESP-01S AT驱动/透传/SmartConfig + mqtt_client.c 软件MQTT
│   ├── CAR/                # Air780E/EG AT 驱动、波特率自适应、CSQ 信号检测、GNSS 定位、OTA 下载
│   ├── UART/               # USART1/2/3+UART4/5 初始化、运行中切波特率、中断/DMA 接收、ORE 自愈
│   ├── HLW8032/            # 电能计量（UART5 帧解析、PF 脉冲累计、kWh 换算、EEPROM 持久化）
│   ├── 24C02/              # EEPROM 读写（页写入，带跨任务互斥锁）
│   ├── IIC/                # 软件 I2C（带总线恢复：SDA 被拉死时补 9 时钟释放）
│   ├── ADC/                # 电池电压检测（0~100% 限幅、掉电去抖判定）
│   ├── LED/                # 指示灯（LED2 兼任 TPL5010 喂狗）
│   ├── LOG/                # 分级日志（USART1 输出，带互斥锁；log_cn.c 中文格式串）
│   ├── SYSINIT/            # Board_Init/IWDG、app_init、RTOS 任务、reset_log 重启记录
│   └── W25Q64/             # 外部 Flash 驱动与 OTA 双槽信息区（带跨任务互斥锁）
└── MDK-ARM/                # Keil 工程文件

STM32F103_BootLoader/
├── Src/main.c              # 硬件初始化 + IWDG + 入口
├── m_app/ota_boot.c        # OTA 状态机：备份/烧录/回退 + 复位原因透传 + 主电源门禁 + 无APP重试
├── m_app/boot_share.h      # 与 APP 共享的 RAM 结构定义（同一份拷贝）
├── HardWare/W25Q64/        # 外部 Flash 驱动（与 APP 共用设计）
├── HardWare/LOG/           # 分级日志（与 APP 相同）
└── MDK-ARM/                # Keil 工程文件

编译烧录

Keil GUI：

1. 打开 MDK-ARM/STM32F103rb_App1.uvprojx（BootLoader 工程同理）
2. 按产品形态设置 Inc/main.h 中的 PRODUCT_WITH_FEED_SCALE
3. 编译下载（先烧 BootLoader 到 0x08000000，APP1 起始地址 0x08008000）
4. 首次启动会自动把默认 MQTT 配置写入 AT24C02

命令行（CI/脚本可用）：

# 编译（Keil 安装目录的 UV4，-r 全量 -b 增量，-o 输出日志）
/c/Keil_v5/UV4/UV4.exe -r -j0 STM32F103rb_App1.uvprojx -o build.txt

# 烧录（J-Link 命令脚本，工程 MDK-ARM 目录下有现成的 jlink_flash.jlink）
JLink.exe -CommanderScript jlink_flash.jlink

版本

• Version: 1.5.0
• Author: Helei