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主控与舱室通信协议
1. 协议概述
协议名称: 主控-舱室通信协议
协议版本: V1.0
通信方式: 串口通信
波特率: 115200
数据位: 8位
停止位: 1位
校验位: 无
2. 基础消息格式
[头部][长度][消息类型][设备地址][参数][校验和][尾部]
|HEAD |LEN |MSG |ADDR |PARA |CHKSUM |END |
|2字节|4字节|1字节 |1字节 |变长 |2字节 |1字节|
字段说明:
- HEAD(头部): 固定值 0x7E7E
- LEN(长度): 从消息类型到校验和的字节数
- MSG(消息类型): 具体指令类型
- ADDR(设备地址): 舱室设备地址(1-32)
- PARA(参数): 指令参数,长度可变
- CHKSUM(校验和): 从消息类型到参数的所有字节累加和
- END(尾部): 固定值 0x0D
3. 指令集
3.1 舱室控制指令(0x1x系列)
指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
---|---|---|---|
0x11 | 温度设置 | 8字节 | 设置上盖和底盖温度 |
0x12 | PID参数设置 | 17字节 | 设置PID控制参数 |
0x13 | 状态设置 | 1字节 | 设置舱室运行状态 |
0x14 | UTC时间设置 | 4字节 | 设置UTC时间戳 |
0x15 | 温度校准设置 | 变长 | 设置温度传感器校准 |
0x16 | 加热器开关 | 1字节 | 控制加热器开关 |
0x17 | 加热器功率 | 1字节 | 设置加热器功率比例 |
0x18 | 配置设置 | 变长 | 设置舱室配置参数 |
0x19 | 标签设置 | 变长 | 设置设备标签 |
0x1A | 配置清除 | 1字节 | 清除配置参数 |
0x1B | 重启指令 | 0字节 | 重启舱室设备 |
0x1C | 超温设置 | 9字节 | 设置超温保护参数 |
3.2 混气机控制指令(0x2x系列)
指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
---|---|---|---|
0x21 | 温度设置 | 4字节 | 设置混气机温度 |
0x22 | CO2浓度设置 | 4字节 | 设置CO2浓度 |
0x23 | O2浓度设置 | 4字节 | 设置O2浓度 |
0x24 | 泵设置 | 2字节 | 设置泵开关和速度 |
0x25 | UVC LED设置 | 1字节 | 控制UVC LED |
0x26 | 排气阀设置 | 1字节 | 控制排气阀 |
0x27 | 排气校准 | 1字节 | 排气阀校准 |
0x28 | UTC时间设置 | 4字节 | 设置UTC时间 |
0x29 | 蜂鸣器设置 | 1字节 | 控制蜂鸣器 |
0x2A | 温度校准 | 变长 | 温度传感器校准 |
0x2B | CO2校准 | 变长 | CO2传感器校准 |
0x2C | O2校准 | 变长 | O2传感器校准 |
0x2D | 配置设置 | 变长 | 设置混气机配置 |
3.3 查询指令
指令码 | 指令名称 | 参数格式 | 说明 |
---|---|---|---|
0x1F | 舱室信息查询 | 0字节 | 查询舱室状态信息 |
0x2F | 混气机信息查询 | 0字节 | 查询混气机状态信息 |
4. 响应格式
4.1 成功响应格式
[头部][长度][消息类型][设备地址][ACK][参数][校验和][尾部]
|HEAD |LEN |MSG |ADDR |ACK |PARA |CHKSUM |END |
|2字节|4字节|1字节 |1字节 |1字节|变长 |2字节 |1字节|
ACK字段说明:
- 0x00: DEVICE_OK - 命令执行成功
- 0x01: DEVICE_BUSY - 设备忙
- 0x02: DEVICE_CMD_ERR - 命令错误
- 0x03: DEVICE_ADDR_ERR - 地址错误
- 0x04: DEVICE_PARAM_ERR - 参数错误
- 0x05: DEVICE_CHKSUM_ERR - 校验错误
- 0x06: DEVICE_CMD_NOT_RSP - 包头包尾错误
- 0x07: DEVICE_DATA_PUT_ERR - 数据下发错误
- 0x08: DEVICE_DATA_GET_ERR - 数据获取错误
- 0x09: DEVICE_ISSUED_ERR - 命令处理错误
- 0x0A: DEVICE_UPGRADE_ERR - 升级错误
- 0xFF: DEVICE_UNKNOWN_ERR - 未知错误
4.2 查询响应数据格式
舱室信息响应(0x1F):
typedef struct {
float temp_up; // 上盖温度
float temp_dw; // 底盖温度
float tmp117; // TMP117温度
float pid_ctrl_up; // 上盖PID输出
float pid_ctrl_dw; // 底盖PID输出
uint8_t heater_power; // 加热器开关状态
uint8_t heater_ratio; // 加热器功率比例
uint8_t swtch; // 舱室开关状态
uint8_t state; // 舱室运行状态
uint8_t stage; // 运行阶段
uint8_t addr; // 设备地址
uint32_t err_flag; // 错误标志
uint32_t ticks; // 运行时间
uint32_t utc; // UTC时间
} cabin_info_t;
混气机信息响应(0x2F):
typedef struct {
gasmixing_gas_t gas; // 气体信息
gasmixing_pump_t pump; // 泵信息
gasmixing_cumsum_t cumsum; // 累计信息
gasmixing_adc_t adc; // ADC信息
uint8_t ev_return; // 排气阀状态
uint8_t ev_calib; // 排气校准状态
uint8_t uvc_led; // UVC LED状态
uint8_t beep; // 蜂鸣器状态
uint8_t power_12v; // 12V电源状态
uint8_t state; // 运行状态
uint32_t ticks; // 运行时间
uint32_t utc; // UTC时间
} gasmixing_info_t;
5. 通信示例
5.1 设置舱室温度
主控发送:
7E 7E 00 08 11 01 41 20 00 00 41 30 00 00 8A 0D
|头 |长 |类型|地址|上盖温度|底盖温度|校验|尾|
舱室响应:
7E 7E 00 05 11 01 00 8A 0D
|头 |长 |类型|地址|ACK |校验|尾|
5.2 查询舱室信息
主控发送:
7E 7E 00 05 1F 01 25 0D
|头 |长 |类型|地址|校验|尾|
舱室响应:
7E 7E 00 3F 1F 01 00 [舱室信息数据] 校验 0D
|头 |长 |类型|地址|ACK |数据(60字节) |校验|尾|
6. 状态管理
6.1 轮询状态(SUBDEV_POLL_STATE_POLL)
- 用于周期性查询设备状态
- 超时时间:100ms
- 队列:g_subdev_poll_queue
6.2 指令状态(SUBDEV_POLL_STATE_ISSUE)
- 用于下发控制指令
- 超时时间:3000ms
- 队列:g_subdev_issue_queue
7. 设备状态定义
7.1 舱室状态
typedef enum {
CABIN_NOT_USED = 0X00, // 未使用
CABIN_RUNNING = 0x01, // 正常运行
CABIN_TEMP_DRIFT = 0X02, // 温度漂移
CABIN_OPEN_TOO_LONG = 0X03, // 开盖时间过长
CABIN_SELECTED = 0x04, // 被选中
CABIN_SENSOR_ERR = 0X05, // 传感器故障
CABIN_HEAT_POWER_ERR = 0X06, // 加热器故障
CABIN_CPU_POWER_ERR = 0X07, // CPU电源故障
CABIN_SENSOR_PWR_ERR = 0X08, // 传感器电源故障
CABIN_UNKNOWN_STATE = 0XFF // 未知状态
} cabin_state_e;
7.2 混气机状态
typedef enum {
GASMIX_NOT_USED = 0X00, // 未使用
GASMIX_RUNNING = 0x01, // 正常运行
GASMIX_TEMP_EXCESS = 0X02, // 温度异常
GASMIX_PRESSURE_EXCESS = 0X03, // 压力异常
GASMIX_FLOW_EXCESS = 0X04, // 流量异常
GASMIX_O2_SOLUB_EXCESS = 0x05, // O2浓度异常
GASMIX_CO2_SOLUB_EXCESS = 0X06, // CO2浓度异常
GASMIX_SENSOR_ERR = 0X07, // 传感器故障
GASMIX_HEAT_POWER_ERR = 0X08, // 加热器故障
GASMIX_CPU_POWER_ERR = 0X09, // CPU电源故障
GASMIX_GAS_INPUT_OFF = 0X0A, // 气路关闭
GASMIX_TEMP_CTRL_OFF = 0X0B, // 温度控制关闭
GASMIX_SHUTDOWN = 0X0C, // 关机
GASMIX_UNKNOWN_STATE = 0XFF // 未知状态
} gasmix_state_e;
8. 错误处理
- 通信超时: 主控等待响应超时,应重发指令
- 校验错误: 接收方检测到校验错误,不响应
- 参数错误: 参数格式或范围错误,返回DEVICE_PARAM_ERR
- 地址错误: 设备地址不存在,返回DEVICE_ADDR_ERR
9. 注意事项
- 地址范围: 设备地址范围为1-32
- 超时时间: 轮询100ms,指令3000ms
- 重发机制: 建议实现指令重发机制
- 状态同步: 主控应定期轮询设备状态
- 错误恢复: 通信异常时应能自动恢复
- 并发控制: 使用信号量保护串口资源