refactor: 适配STM32F103RCT6 + FreeRTOS工程框架，同步baremetal-r8协议手册
- IOC: MCU切换为STM32F103RCTx，添加FREERTOS+TIM4中间件，HAL时间基准改为TIM4 - Keil uvprojx: 目标器件RC，Flash 256KB/48KB SRAM，宏xE，HD Flash算法，启动文件xe.s - EWARM ewp: 宏xE，ICF/启动文件切换为xe版本 - 启动文件: Stack_Size 0x400→0x800适配FreeRTOS - 重写项目需求说明/技术实现文档，描述FreeRTOS 5任务架构+lwIP NO_SYS=0 - 新增AT固件使用手册(MUX/NET/LINK协议)和工程调试指南(FreeRTOS专项)
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@@ -1,59 +1,185 @@
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# TCP2UART 项目需求说明
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## 一、项目概述
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## 一、项目目标
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基于 STM32F103 单片机和 FreeRTOS 开发一款具有双网口通信功能的 TCP 串口透传设备，实现网络数据与串口数据之间的双向透明传输。
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本项目基于 `STM32F103RCT6` 与 `CH390D` 实现一台多实例 TCP 与双串口数据透传设备。
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## 二、硬件平台
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最终对外协议模型固定为：
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| 项目 | 说明 |
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1. `MUX`：控制串口侧是否采用 MUX 承载
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2. `NET`：全局静态网络配置
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3. `LINK[idx]`：按实例索引组织的链路配置
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系统必须支持：
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- `2` 路 TCP Server 实例
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- `2` 路 TCP Client 实例
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- `UART1` 作为 AT 配置口
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- `UART2 / UART3` 作为业务数据口
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## 二、硬件与软件边界
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### 2.1 硬件边界
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- 主控：`STM32F103RCT6`（256KB Flash / 48KB SRAM）
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- 以太网芯片：`CH390D`
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- 网卡数量：`1`
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- 配置口：`UART1`
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- 数据口：`UART2`、`UART3`
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### 2.2 软件边界
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- 执行模型：`FreeRTOS`
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- 网络协议栈：`lwIP + NO_SYS=0`（支持 socket/netconn 线程安全 API）
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- 调试输出：`SEGGER RTT`
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- 采用 `FreeRTOS` 任务调度
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- 采用 `lwIP socket/netconn` 或 `RAW API` 实现多路 TCP 并发
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- 不包含 DHCP 协议支持
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## 三、最终协议需求
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### 3.1 MUX 帧格式
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所有 MUX 数据承载必须使用如下格式：
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```text
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SYNC | LEN_H | LEN_L | SRCID | DSTMASK | PAYLOAD | TAIL
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```
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要求：
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- `DSTMASK != 0x00`：业务数据帧
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- `DSTMASK = 0x00`：系统控制帧
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- 系统控制帧承载 AT 文本命令
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- AT 文本命令必须以 `\r\n` 结尾
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### 3.2 统一端点编码
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系统必须使用统一端点编码，同时覆盖 UART 与 TCP 逻辑实例：
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| 端点 | 编码 |
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| 主控芯片 | STM32F103R8T6（后续大批量生产可用 GD32 替代） |
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| 以太网芯片 | CH390D |
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| PCB 设计工具 | 立创 EDA（避免 AD 版权纠纷） |
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| 串口通道 | 2 路 UART |
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| `C1` | `0x01` |
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| `C2` | `0x02` |
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| `UART2` | `0x04` |
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| `UART3` | `0x08` |
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| `S1` | `0x10` |
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| `S2` | `0x20` |
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## 三、软件平台
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要求：
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| 项目 | 说明 |
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|------|------|
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| 开发环境 | STM32CubeMX + HAL 库 |
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| 操作系统 | FreeRTOS |
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| 协议栈 | 标准 TCP/IP 协议 |
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- `SRCID` 为单值
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- `DSTMASK` 为位图
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- `DSTMASK=0x00` 仅保留给系统控制帧
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## 四、核心功能需求
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## 四、AT 接口需求
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### 4.1 双链路 TCP 通信
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### 4.1 命令分类
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- **Server 链路**：设备作为 TCP Server，监听指定端口，等待外部客户端连接
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- **Client 链路**：设备作为 TCP Client，主动连接远程服务器
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- 两条链路共享**同一个对外 IP 地址**
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AT 协议必须收敛为以下三类命令：
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### 4.2 串口透传
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1. `AT+MUX`
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2. `AT+NET`
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3. `AT+LINK`
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- **Server 链路数据** <==> **UART2** 双向透传
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- **Client 链路数据** <==> **UART3** 双向透传
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- 仅透传 TCP 数据区（Payload），无需解析串口协议
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不再保留历史展开式实例字段命令。
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### 4.3 参数配置
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### 4.2 MUX 命令需求
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- 支持通过 **UART1** 串口命令修改设备 IP 地址等网络参数
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- 配置参数需掉电保存
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- `AT+MUX=0/1`：设置全局 MUX 模式
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- `AT+MUX?`：查询当前 MUX 模式
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### 4.4 数据可靠性
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### 4.3 NET 命令需求
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- 确保 TCP 数据与串口数据双向传输不丢包
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- 提供丢包率测试方案及测试数据
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`NET` 必须统一表达以下静态网络参数：
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## 五、交付物
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```text
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IP,MASK,GW,MAC
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```
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1. 原理图及 PCB 设计文件（立创 EDA 格式）
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2. STM32 固件源码（CubeMX 工程 + HAL 库 + FreeRTOS）
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3. 丢包测试方案及测试工具/数据
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4. 使用说明文档
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说明：
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## 六、约束条件
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- 设备只有一张网卡，因此本地 IP 不按实例拆分
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- DHCP 不属于协议需求范围
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- 通信协议：标准 TCP/IP
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- 串口透传：纯数据透传，不解析上层协议
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- 硬件尺寸及供电参数由甲方提供
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### 4.4 LINK 命令需求
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`LINK[idx]` 必须统一表达如下字段：
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```text
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EN,LPORT,RIP,RPORT,UART
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```
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要求：
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- `idx` 固定映射四个实例：`0=S1`、`1=S2`、`2=C1`、`3=C2`
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- `Server` 与 `Client` 共用同一条 `LINK` 配置模型
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- `LPORT` 必须可配置
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- `RIP / RPORT` 必须可配置
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- `UART` 必须可配置
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## 五、功能需求
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### 5.1 TCP 功能
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- 支持 `2` 路 Server
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- 支持 `2` 路 Client
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- 每个实例通过 `LINK[idx]` 配置其本地端口、对端地址、对端端口和串口路由
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### 5.2 串口透传功能
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- `UART2 / UART3` 支持普通透传模式与 MUX 透传模式
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- 当需要多实例共享数据口时，必须启用 MUX 模式
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- 业务数据流向由 `SRCID / DSTMASK` 决定
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### 5.3 系统控制功能
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- 系统控制帧由 `DSTMASK=0x00` 表示
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- 系统控制帧进入 AT 解析路径
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- 控制文本必须以 `\r\n` 结束
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### 5.4 参数保存功能
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- 参数修改后支持 `SAVE`
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- 支持 `RESET` 后按保存配置启动
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- 支持恢复默认配置
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## 六、FreeRTOS 任务架构需求
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### 6.1 任务划分
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系统至少应包含以下 FreeRTOS 任务：
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| 任务 | 优先级 | 职责 |
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|------|--------|------|
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| NetworkTask | 高 | CH390 事件轮询 + lwIP tcpip 处理 |
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| UartTask | 高 | UART DMA/IDLE 接收 + MUX 帧处理 |
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| ConfigTask | 中 | AT 命令解析与响应 |
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| RouteTask | 中 | SRCID/DSTMASK 数据路由 |
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| DefaultTask | 低 | LED 心跳 + 看门狗 |
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### 6.2 任务间通信
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- 使用 `Queue` 传递 UART 接收数据帧
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- 使用 `Semaphore` 同步 CH390 中断事件
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- 使用 `Mutex` 保护 SPI/CH390 共享访问
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- 使用 `StreamBuffer` 传递 TCP 数据到 UART 方向
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## 七、非功能需求
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1. 满足 `STM32F103RCT6` 的 `256KB Flash / 48KB SRAM` 约束
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2. 工程可在 `MDK-ARM` 下构建
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3. 调试输出统一使用 `SEGGER RTT`
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4. 不引入 DHCP、DNS、UDP 等当前非目标协议
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5. FreeRTOS 堆使用 `heap_4.c`，总堆大小建议 `10KB`
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6. 所有任务栈通过 `uxTaskGetStackHighWaterMark` 监控
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## 八、验收口径
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验收时以下几点必须同时成立：
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1. 文档只使用 `MUX / NET / LINK` 作为最终协议模型
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2. 文档不再出现历史 `S1... / C1...` 外部字段
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3. 串口控制文本统一规定为 `\r\n` 结束
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4. MUX 帧格式与端点编码在需求、手册、技术实现三份文档中表述一致
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5. FreeRTOS 任务无死锁、无栈溢出、无优先级反转
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