# 智能水产投料机 V1.0.3

## 工程概述

本工程基于 **STM32F103RCT6** + **STM32Cube HAL** + **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
- **应用固件**：`STM32F103_App1/`，当前运行版本 V1.0.3

## 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：

```c
#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 MQTT | PB10/PB11 | 921600-8N1（见下文波特率自适应） |
| 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 |
| PC13 | LED2 心跳 / TPL5010 喂狗 | PC13 | 每 1s 翻转（见下文看门狗） |

## 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 主循环、`app_bg_service()`（所有 AT/OTA 等待每 20ms 让出一次）；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。

## 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。

## OTA 升级

### 流程

```text
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） |

### 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

- OTA 触发时先强制停止投喂（断开继电器 1）
- 下载期间蓝牙命令、秤轮询、LED 心跳、电量检测照常运行（`bg_delay` 切片让出），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. **MQTT 联网**：Air780E 4G 模块，通过 MQTT 连接云平台
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. **OTA 升级**：见上文专题
6. **蓝牙调试**：USART1 支持 `RESET/INFO/STATUS/R1ON~R4OFF/ALLON/ALLOFF/OTA/RECOVERY/HELP` 等命令
7. **掉电安全**：继电器 2~4 联网后从 EEPROM 恢复上次状态；继电器 1 上电强制断开，防止误投料

## 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` | 空载重量 | 平台显示为去皮重量 `zero` |
| `zero` | 剩余料重 | 平台显示为当前剩余料重 |
| `onceWt` | 单次投喂量 | 每次投喂目标重量 |
| `feeding` / `sw1` | 第一路继电器状态 | 1=投喂中，0=停止，两个标识符等效 |
| `sw2~sw4` | 备用继电器状态 | 0/1 |
| `pow` | 电量状态 | 1=正常，0=低电量 |

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）。

## 串口调试命令

通过 USART1（蓝牙串口）发送：

```text
RESET    - 系统复位
INFO     - 打印 MQTT 配置
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
RECOVERY - 复位进入 BootLoader
HELP     - 显示支持命令
```

## 代码分层（APP）

`main.c` 只保留三行初始化和主循环，逻辑全部下沉到模块：

```c
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_loop_init();
    while (1) {
        IWDG_Feed();
        app_loop_process();   // 业务调度（SYSINIT/app_loop.c）
    }
}
```

## 目录结构

```text
STM32F103_App1/
├── Src/
│   └── main.c              # 仅 VTOR + Board_Init/app_init/主循环
├── Inc/
│   └── main.h              # 产品型号宏 PRODUCT_WITH_FEED_SCALE、MQTT 默认配置
├── 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）
├── 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
│   ├── NETWORK/            # 网络抽象层：状态上报/响应/发送互斥
│   ├── CAR/                # Air780E AT 驱动、波特率自适应、OTA 下载
│   ├── UART/               # USART1/2/3 初始化、运行中切波特率、中断/DMA 接收
│   ├── 24C02/              # EEPROM 读写（页写入）
│   ├── IIC/                # 软件 I2C
│   ├── ADC/                # 电池电压检测
│   ├── LED/                # 指示灯（LED2 兼任 TPL5010 喂狗）
│   ├── LOG/                # 分级日志（USART1 输出）
│   ├── SYSINIT/            # Board_Init/IWDG、app_init、主循环调度、后台任务切片
│   └── W25Q64/             # 外部 Flash 驱动与 OTA 双槽信息区
└── 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/试运行计数/回退/跳转
├── 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）：

```bash
# 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: 1.0.3
- Author: Helei