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gaoro-xiao c81bd93205 refactor: 确定路径A架构(NO_SYS=0+netconn+多TCP任务)，精确化任务设计与内存预算

- FreeRTOSConfig.h: 堆8->10KB, 优先级56->7, 添加lwIP sys_arch宏和任务优先级/栈大小定义
- lwipopts.h: LWIP_SOCKET=0节省RAM, LWIP_TCPIP_CORE_LOCKING=1, MEM_SIZE 8KB,
  PBUF_POOL 10, MEMP_NUM_NETCONN 8, TCP_SND_BUF/WND 8xMSS, 关闭DHCP/UDP,
  TCPIP_THREAD_STACKSIZE/PRIO明确指定
- 项目技术实现: 9+1任务架构, netconn阻塞模式每连接独立任务, 零拷贝route_msg_t,
  内存精确估算49KB(RCT6超1KB需优化或换RDT6), 模块重写/复用清单
- 项目需求说明: 明确netconn API路线, 添加RDT6备选, 更新任务列表9个任务

2026-04-15 19:23:48 +08:00

5.0 KiB

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TCP2UART 项目需求说明

一、项目目标

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。

最终对外协议模型固定为：

MUX：控制串口侧是否采用 MUX 承载
NET：全局静态网络配置
LINK[idx]：按实例索引组织的链路配置

系统必须支持：

2 路 TCP Server 实例
2 路 TCP Client 实例
UART1 作为 AT 配置口
UART2 / UART3 作为业务数据口

二、硬件与软件边界

2.1 硬件边界

主控：STM32F103RCT6（256KB Flash / 48KB SRAM）
备选主控：STM32F103RDT6（384KB Flash / 64KB SRAM），pin-to-pin 兼容，当 RAM 不够时直接替换
以太网芯片：CH390D
网卡数量：1
配置口：UART1
数据口：UART2、UART3

2.2 软件边界

执行模型：FreeRTOS
网络协议栈：lwIP NO_SYS=0 + netconn API（线程安全，每连接独立任务）
调试输出：SEGGER RTT
采用 FreeRTOS 任务调度
TCP 连接使用 netconn 阻塞 API（netconn_accept / netconn_recv / netconn_write）
每条 TCP 连路（S1/S2/C1/C2）独立一个任务
不包含 DHCP 协议支持

三、最终协议需求

3.1 MUX 帧格式

所有 MUX 数据承载必须使用如下格式：

SYNC | LEN_H | LEN_L | SRCID | DSTMASK | PAYLOAD | TAIL

要求：

DSTMASK != 0x00：业务数据帧
DSTMASK = 0x00：系统控制帧
系统控制帧承载 AT 文本命令
AT 文本命令必须以 \r\n 结尾

3.2 统一端点编码

系统必须使用统一端点编码，同时覆盖 UART 与 TCP 逻辑实例：

端点	编码
`C1`	`0x01`
`C2`	`0x02`
`UART2`	`0x04`
`UART3`	`0x08`
`S1`	`0x10`
`S2`	`0x20`

要求：

SRCID 为单值
DSTMASK 为位图
DSTMASK=0x00 仅保留给系统控制帧

四、AT 接口需求

4.1 命令分类

AT 协议必须收敛为以下三类命令：

AT+MUX
AT+NET
AT+LINK

不再保留历史展开式实例字段命令。

4.2 MUX 命令需求

AT+MUX=0/1：设置全局 MUX 模式
AT+MUX?：查询当前 MUX 模式

4.3 NET 命令需求

NET 必须统一表达以下静态网络参数：

IP,MASK,GW,MAC

说明：

设备只有一张网卡，因此本地 IP 不按实例拆分
DHCP 不属于协议需求范围

4.4 LINK 命令需求

LINK[idx] 必须统一表达如下字段：

EN,LPORT,RIP,RPORT,UART

要求：

idx 固定映射四个实例：0=S1、1=S2、2=C1、3=C2
Server 与 Client 共用同一条 LINK 配置模型
LPORT 必须可配置
RIP / RPORT 必须可配置
UART 必须可配置

五、功能需求

5.1 TCP 功能

支持 2 路 Server
支持 2 路 Client
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

5.2 串口透传功能

UART2 / UART3 支持普通透传模式与 MUX 透传模式
当需要多实例共享数据口时，必须启用 MUX 模式
业务数据流向由 SRCID / DSTMASK 决定

5.3 系统控制功能

系统控制帧由 DSTMASK=0x00 表示
系统控制帧进入 AT 解析路径
控制文本必须以 \r\n 结束

5.4 参数保存功能

参数修改后支持 SAVE
支持 RESET 后按保存配置启动
支持恢复默认配置

六、FreeRTOS 任务架构需求

6.1 任务划分

系统至少应包含以下 FreeRTOS 任务：

任务	优先级	职责
tcpip_thread	6 (最高)	lwIP 内核线程（自动创建）
NetPollTask	5	CH390 事件轮询 + 链路检测
TcpSrvTask_S1	4	S1 netconn_accept + 收发
TcpSrvTask_S2	4	S2 netconn_accept + 收发
TcpCliTask_C1	4	C1 netconn_connect + 收发
TcpCliTask_C2	4	C2 netconn_connect + 收发
UartRxTask	4	UART DMA/IDLE 接收 + MUX 帧提取 + 路由
ConfigTask	2	AT 命令解析与响应
DefaultTask	1	LED 心跳 + 看门狗

6.2 任务间通信

使用 Queue 传递指针 + 元数据描述符（零拷贝路由消息）
使用 Binary Semaphore 同步 CH390 中断事件
使用 TaskNotification 通知 UART IDLE 事件
预分配静态缓冲池，避免动态分配

七、非功能需求

满足 STM32F103RCT6 的 256KB Flash / 48KB SRAM 约束，若 RAM 不足可切换 STM32F103RDT6（pin-to-pin，64KB SRAM）
工程可在 MDK-ARM 下构建
调试输出统一使用 SEGGER RTT
不引入 DHCP、DNS、UDP 等当前非目标协议
FreeRTOS 堆使用 heap_4.c，总堆大小建议 10KB
所有任务栈通过 uxTaskGetStackHighWaterMark 监控

八、验收口径

验收时以下几点必须同时成立：

文档只使用 MUX / NET / LINK 作为最终协议模型
文档不再出现历史 S1... / C1... 外部字段
串口控制文本统一规定为 \r\n 结束
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
FreeRTOS 任务无死锁、无栈溢出、无优先级反转

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