gaoro-xiao
c81bd93205
- 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
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# TCP2UART 项目需求说明
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## 一、项目目标
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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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最终对外协议模型固定为：
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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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- 备选主控：`STM32F103RDT6`（384KB Flash / 64KB SRAM），pin-to-pin 兼容，当 RAM 不够时直接替换
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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 + netconn API`（线程安全，每连接独立任务）
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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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- TCP 连接使用 `netconn` 阻塞 API（`netconn_accept` / `netconn_recv` / `netconn_write`）
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- 每条 TCP 连路（S1/S2/C1/C2）独立一个任务
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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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|------|------|
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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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要求：
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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、AT 接口需求
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### 4.1 命令分类
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AT 协议必须收敛为以下三类命令：
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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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不再保留历史展开式实例字段命令。
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### 4.2 MUX 命令需求
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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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### 4.3 NET 命令需求
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`NET` 必须统一表达以下静态网络参数：
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```text
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IP,MASK,GW,MAC
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```
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说明：
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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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### 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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| tcpip_thread | 6 (最高) | lwIP 内核线程（自动创建） |
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| NetPollTask | 5 | CH390 事件轮询 + 链路检测 |
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| TcpSrvTask_S1 | 4 | S1 netconn_accept + 收发 |
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| TcpSrvTask_S2 | 4 | S2 netconn_accept + 收发 |
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| TcpCliTask_C1 | 4 | C1 netconn_connect + 收发 |
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| TcpCliTask_C2 | 4 | C2 netconn_connect + 收发 |
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| UartRxTask | 4 | UART DMA/IDLE 接收 + MUX 帧提取 + 路由 |
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| ConfigTask | 2 | AT 命令解析与响应 |
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| DefaultTask | 1 | LED 心跳 + 看门狗 |
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### 6.2 任务间通信
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- 使用 `Queue` 传递指针 + 元数据描述符（零拷贝路由消息）
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- 使用 `Binary Semaphore` 同步 CH390 中断事件
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- 使用 `TaskNotification` 通知 UART IDLE 事件
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- 预分配静态缓冲池，避免动态分配
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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，若 RAM 不足可切换 `STM32F103RDT6`（pin-to-pin，64KB SRAM）
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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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