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# 上位机与主控通信协议
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## 1. 协议概述
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**协议名称：** 上位机-主控通信协议
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**协议版本：** V1.0
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**通信方式：** 串口通信
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**波特率：** 115200
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**数据位：** 8位
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**停止位：** 1位
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**校验位：** 无
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## 2. 基础消息格式
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[头部][长度][消息类型][地址字段][参数][校验和][尾部]
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|HEAD |LEN |MSG |ADDR |PARA |CHKSUM |END |
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|2字节|4字节|1字节 |变长 |变长 |2字节 |1字节|
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```
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**地址字段格式：**
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- **控制指令：** [控制地址] (1字节)
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- **子设备指令：** [端口号][设备地址] (5字节)
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**字段说明：**
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- **HEAD（头部）：** 固定值 0x7E7E
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- **LEN（长度）：** 从消息类型到校验和的字节数
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- **MSG（消息类型）：** 具体指令类型
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- **ADDR（地址字段）：** 根据指令类型变化
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- **PARA（参数）：** 指令参数，长度可变
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- **CHKSUM（校验和）：** 从消息类型到参数的所有字节累加和
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- **END（尾部）：** 固定值 0x0D
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## 3. 指令集
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### 3.1 控制指令（0x5x系列）
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x51 | 端口配置设置 | 变长 | 设置端口和设备配置 |
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| 0x52 | 轮询配置设置 | 1字节 | 设置轮询模式 |
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| 0x53 | 报警设置 | 2字节 | 设置报警参数 |
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| 0x54 | UTC时间设置 | 4字节 | 设置系统时间 |
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| 0x55 | 标签设置 | 变长 | 设置设备标签 |
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| 0x56 | 配置清除 | 1字节 | 清除配置参数 |
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| 0x57 | 混气机切换 | 0字节 | 触发混气机切换 |
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| 0x58 | 混气机切换配置 | 变长 | 设置切换配置 |
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| 0x59 | 重启指令 | 0字节 | 重启主控设备 |
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| 0x5A | 轮询调试设置 | 变长 | 设置调试参数 |
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### 3.2 舱室控制指令（0x1x系列）
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x11 | 温度设置 | 8字节 | 设置舱室温度 |
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| 0x12 | PID参数设置 | 17字节 | 设置PID参数 |
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| 0x13 | 状态设置 | 1字节 | 设置运行状态 |
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| 0x14 | UTC时间设置 | 4字节 | 设置时间 |
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| 0x15 | 温度校准设置 | 变长 | 设置温度校准 |
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| 0x16 | 加热器开关 | 1字节 | 控制加热器 |
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| 0x17 | 加热器功率 | 1字节 | 设置功率比例 |
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| 0x18 | 配置设置 | 变长 | 设置配置参数 |
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| 0x19 | 标签设置 | 变长 | 设置设备标签 |
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| 0x1A | 配置清除 | 1字节 | 清除配置 |
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| 0x1B | 重启指令 | 0字节 | 重启设备 |
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| 0x1C | 超温设置 | 9字节 | 设置超温保护 |
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### 3.3 混气机控制指令（0x2x系列）
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x21 | 温度设置 | 4字节 | 设置混气机温度 |
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| 0x22 | CO2浓度设置 | 4字节 | 设置CO2浓度 |
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| 0x23 | O2浓度设置 | 4字节 | 设置O2浓度 |
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| 0x24 | 泵设置 | 2字节 | 设置泵参数 |
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| 0x25 | UVC LED设置 | 1字节 | 控制UVC LED |
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| 0x26 | 排气阀设置 | 1字节 | 控制排气阀 |
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| 0x27 | 排气校准 | 1字节 | 排气阀校准 |
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| 0x28 | UTC时间设置 | 4字节 | 设置时间 |
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| 0x29 | 蜂鸣器设置 | 1字节 | 控制蜂鸣器 |
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| 0x2A | 温度校准 | 变长 | 温度校准 |
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| 0x2B | CO2校准 | 变长 | CO2校准 |
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| 0x2C | O2校准 | 变长 | O2校准 |
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| 0x2D | 配置设置 | 变长 | 设置配置 |
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### 3.4 查询指令
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x1F | 舱室信息查询 | 0字节 | 查询舱室信息 |
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| 0x2F | 混气机信息查询 | 0字节 | 查询混气机信息 |
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| 0x5D | 所有信息查询 | 0字节 | 查询所有设备信息 |
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| 0x5E | 配置查询 | 0字节 | 查询配置信息 |
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| 0x5F | 主控信息查询 | 0字节 | 查询主控信息 |
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### 3.5 日志指令（0x4x系列）
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x41 | 日志级别设置 | 2字节 | 设置日志级别 |
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| 0x42 | 日志级别查询 | 0字节 | 查询日志级别 |
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### 3.6 升级指令（0x3x系列）
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| 指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
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|--------|----------|----------|------|
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| 0x31 | 版本查询 | 0字节 | 查询设备版本 |
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| 0x32 | 升级开始 | 变长 | 开始升级 |
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| 0x33 | 升级传输 | 变长 | 传输升级数据 |
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| 0x34 | 升级结束 | 变长 | 结束升级 |
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| 0x35 | 序列号查询 | 0字节 | 查询序列号 |
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## 4. 响应格式
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### 4.1 控制指令响应格式
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[头部][长度][消息类型][控制地址][ACK][参数][校验和][尾部]
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|HEAD |LEN |MSG |CTRL_ADDR|ACK |PARA |CHKSUM |END |
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|2字节|4字节|1字节 |1字节 |1字节|变长 |2字节 |1字节|
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```
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### 4.2 子设备指令响应格式
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```
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[头部][长度][消息类型][端口][设备地址][ACK][参数][校验和][尾部]
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|HEAD |LEN |MSG |PORT|DEV_ADDR |ACK |PARA |CHKSUM |END |
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|2字节|4字节|1字节 |1字节|4字节 |1字节|变长 |2字节 |1字节|
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```
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**ACK字段说明：**
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- **0x00：** DEVICE_OK - 命令执行成功
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- **0x01：** DEVICE_BUSY - 设备忙
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- **0x02：** DEVICE_CMD_ERR - 命令错误
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- **0x03：** DEVICE_ADDR_ERR - 地址错误
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- **0x04：** DEVICE_PARAM_ERR - 参数错误
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- **0x05：** DEVICE_CHKSUM_ERR - 校验错误
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- **0x06：** DEVICE_CMD_NOT_RSP - 包头包尾错误
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- **0x07：** DEVICE_DATA_PUT_ERR - 数据下发错误
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- **0x08：** DEVICE_DATA_GET_ERR - 数据获取错误
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- **0x09：** DEVICE_ISSUED_ERR - 命令处理错误
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- **0x0A：** DEVICE_UPGRADE_ERR - 升级错误
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- **0xFF：** DEVICE_UNKNOWN_ERR - 未知错误
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## 5. 通信示例
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### 5.1 设置舱室温度
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**上位机发送：**
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7E 7E 00 08 11 03 00000001 41 20 00 00 41 30 00 00 8A 0D
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|头 |长 |类型|端口|设备地址 |上盖温度|底盖温度|校验|尾|
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```
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**主控响应：**
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```
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7E 7E 00 0B 11 03 00000001 00 01 00 02 00 8A 0D
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|头 |长 |类型|端口|设备地址 |ACK |设备1|设备2|校验|尾|
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```
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### 5.2 查询所有舱室信息
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**上位机发送：**
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```
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7E 7E 00 05 1F 03 00000001 25 0D
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|头 |长 |类型|端口|设备地址 |校验|尾|
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```
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**主控响应：**
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```
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7E 7E 00 3F 1F 03 00000001 00 [舱室信息数据] 校验 0D
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|头 |长 |类型|端口|设备地址 |ACK |数据(60字节) |校验|尾|
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```
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### 5.3 设置端口配置
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**上位机发送：**
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```
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7E 7E 00 0C 51 AB 03 01 00000001 02 02 00000001 校验 0D
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|头 |长 |类型|控制地址|端口配置数据 |校验|尾|
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```
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**主控响应：**
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```
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7E 7E 00 05 51 AB 00 校验 0D
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|头 |长 |类型|控制地址|ACK |校验|尾|
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```
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## 6. 数据结构定义
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### 6.1 端口配置格式
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```c
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typedef struct {
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uint8_t port; // 端口号：1-4
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uint8_t type; // 设备类型：1-舱室, 2-混气机
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uint32_t addr; // 设备地址：位掩码
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} port_config_t;
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```
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### 6.2 轮询模式配置
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```c
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typedef enum {
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CONTROL_POLL_NONE = 0x00, // 不轮询
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CONTROL_POLL_CABIN = 0x01, // 仅轮询舱室
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CONTROL_POLL_GASMIX = 0x02, // 仅轮询混气机
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CONTROL_POLL_ALL = 0x03, // 轮询所有设备
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} control_poll_e;
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```
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### 6.3 主控信息结构
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```c
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typedef struct {
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uint8_t addr; // 控制地址
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uint8_t alarm_id; // 报警状态
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uint8_t cabin_port; // 舱室端口
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uint8_t gasmix_port; // 混气机端口
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uint8_t led[16]; // LED显示状态
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uint8_t swtch_state; // 切换状态
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uint8_t state; // 主控状态
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uint32_t ticks; // 运行时间
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uint32_t utc; // UTC时间
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} control_info_t;
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```
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## 7. 设备状态定义
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### 7.1 舱室状态
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```c
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typedef enum {
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CABIN_NOT_USED = 0X00, // 未使用
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CABIN_RUNNING = 0x01, // 正常运行
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CABIN_TEMP_DRIFT = 0X02, // 温度漂移
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CABIN_OPEN_TOO_LONG = 0X03, // 开盖时间过长
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CABIN_SELECTED = 0x04, // 被选中
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CABIN_SENSOR_ERR = 0X05, // 传感器故障
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CABIN_HEAT_POWER_ERR = 0X06, // 加热器故障
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CABIN_CPU_POWER_ERR = 0X07, // CPU电源故障
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CABIN_SENSOR_PWR_ERR = 0X08, // 传感器电源故障
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CABIN_UNKNOWN_STATE = 0XFF // 未知状态
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} cabin_state_e;
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```
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### 7.2 混气机状态
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```c
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typedef enum {
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GASMIX_NOT_USED = 0X00, // 未使用
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GASMIX_RUNNING = 0x01, // 正常运行
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GASMIX_TEMP_EXCESS = 0X02, // 温度异常
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GASMIX_PRESSURE_EXCESS = 0X03, // 压力异常
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GASMIX_FLOW_EXCESS = 0X04, // 流量异常
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GASMIX_O2_SOLUB_EXCESS = 0x05, // O2浓度异常
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GASMIX_CO2_SOLUB_EXCESS = 0X06, // CO2浓度异常
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GASMIX_SENSOR_ERR = 0X07, // 传感器故障
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GASMIX_HEAT_POWER_ERR = 0X08, // 加热器故障
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GASMIX_CPU_POWER_ERR = 0X09, // CPU电源故障
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GASMIX_GAS_INPUT_OFF = 0X0A, // 气路关闭
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GASMIX_TEMP_CTRL_OFF = 0X0B, // 温度控制关闭
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GASMIX_SHUTDOWN = 0X0C, // 关机
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GASMIX_UNKNOWN_STATE = 0XFF // 未知状态
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} gasmix_state_e;
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```
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### 7.3 主控状态
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```c
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typedef enum {
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CONTROL_RUNNING = 0X00, // 正常运行
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CONTROL_UPGRADE = 0X01, // 升级状态
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CONTROL_GASMIX_SWITCH = 0X02, // 混气机切换状态
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CONTROL_CPU_POWER_ERR = 0XA0, // CPU电源异常
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CONTROL_UNKNOWN_STATE = 0XFF // 未知状态
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} app_control_state_e;
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## 8. 错误处理
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- **通信超时：** 上位机等待响应超时，应重发指令
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- **校验错误：** 接收方检测到校验错误，不响应
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- **参数错误：** 参数格式或范围错误，返回DEVICE_PARAM_ERR
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- **地址错误：** 设备地址不存在，返回DEVICE_ADDR_ERR
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## 9. 注意事项
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1. **地址字段：** 控制指令使用1字节控制地址，子设备指令使用5字节（端口+设备地址）
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2. **超时时间：** 建议上位机设置3-5秒响应超时
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3. **重发机制：** 建议上位机实现指令重发机制
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4. **状态同步：** 上位机应定期查询设备状态以保持同步
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5. **错误恢复：** 通信异常时应能自动恢复
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6. **并发控制：** 避免同时发送多个指令
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7. **数据校验：** 所有数据都应进行校验和验证
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## 10. 通信流程
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### 10.1 基本通信流程
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1. 上位机发送指令
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2. 主控接收并解析指令
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3. 主控执行相应操作
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4. 主控返回执行结果
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5. 上位机接收并处理响应
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### 10.2 子设备指令流程
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1. 上位机发送子设备指令
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2. 主控接收并解析指令
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3. 主控转发指令到子设备
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4. 子设备执行并返回结果
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5. 主控接收子设备响应
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6. 主控处理并返回给上位机
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### 10.3 查询指令流程
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1. 上位机发送查询指令
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2. 主控接收并解析指令
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3. 主控查询本地数据或子设备
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4. 主控打包查询结果
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5. 主控返回数据给上位机 |