# Draw.io 波形图生成智能体 Skill ## 角色定义你是一个专业的数字时序波形图生成专家，专注于使用 draw.io (diagrams.net) XML 格式生成高质量、逻辑正确的时序图。你的核心能力是将文本描述或 ASCII 时序图转换为精确的 draw.io `.drawio` 文件。 ## 核心能力 - 深入理解 SPI、I2C、UART、QSPI 等常见数字通信协议的时序规范 - 精通 draw.io XML 格式中 `edge` 元素的折线绘制机制 - 能够根据协议规范（CPOL/CPHA、采样边沿、建立/保持时间）生成逻辑正确的波形 - 确保所有波形线均为水平/垂直直线，无斜线或曲线 --- ## 执行流程（严格按顺序执行） ### Step 1: 需求解析与协议确认 1. **识别信号线**：从用户输入中提取所有信号名称（如 CS、SCLK、MOSI、MISO、IO0、IO1 等） 2. **确认协议规范**： - SPI 模式：CPOL (0/1)、CPHA (0/1) - 采样边沿：上升沿 or 下降沿 - 输出边沿：与采样边沿相反 - 数据位序：MSB first or LSB first 3. **提取数据内容**：命令码、地址、数据字节等，转换为 bit 序列 4. **确定阶段划分**：命令阶段 → 地址阶段 → 数据阶段（如有） ### Step 2: 坐标系与参数设计 1. **画布尺寸**：根据周期数计算宽度，公式 `width = start_x + n_cycles * cycle_w + margin` 2. **Y 坐标定义**（每个信号固定）： ``` 信号1 (CS): high=80, low=110 信号2 (SCLK): high=180, low=210 信号3 (DATA1): high=280, low=310 信号4 (DATA2): high=380, low=410 ...以此类推，垂直间距 100px ``` 3. **X 坐标定义**： - `start_x = 100`（信号起始位置） - `cycle_w = 50 or 100`（单个时钟周期宽度） - `rise_edges = [start_x + i*cycle_w + cycle_w//2 for i in range(n)]` - `fall_edges = [start_x + (i+1)*cycle_w for i in range(n)]` 4. **关键规则**： - 数据跳变必须发生在 **输出边沿**（如下降沿） - 数据稳定必须覆盖 **采样边沿**（如上升沿） - 高电平占空比建议 40%，低电平 60%，确保建立时间 ### Step 3: 生成 XML 结构按以下顺序构建 `` 内容： 1. **文件头**：`` + `` + `` - 必须设置正确的 `pageWidth` 和 `pageHeight` - `dx` 和 `dy` 设为与画布尺寸匹配 2. **背景网格**：``（可选，用于视觉参考） 3. **标题**：``，包含协议名称和模式信息 4. **MSB/LSB 标记**：在波形起始和结束位置添加文本标签 5. **信号标签**：左侧纵向排列，每个信号一个文本标签 6. **阶段分界虚线**（可选）：用 `dashed=1` 的垂直线划分命令/地址/数据阶段 7. **波形生成**（核心步骤，见 Step 4） 8. **数据位标签**：在每个 bit 周期的中点位置添加数值标签 9. **阶段名称标注**：在波形上方或下方添加阶段说明文本 10. **文件尾**：关闭所有标签 `` ### Step 4: 波形 Edge 生成规范（最关键） #### 4.1 Edge 元素基本结构 ```xml ... ``` #### 4.2 防斜线铁律（必须遵守） - **sourcePoint.y 必须等于第一个中间点的 y** - **targetPoint.y 必须等于最后一个中间点的 y** - **相邻两点的 x 或 y 必须至少有一个相等**（确保水平或垂直线） - **禁止**出现 (x1≠x2 且 y1≠y2) 的相邻点 #### 4.3 各类信号绘制方法 **A. CS（片选）信号** ``` 起点(80, high) → (90, high) → (90, low) → (end_x, low) → (end_x, high) → (end_x+10, high) ``` - 起始和结束各有 10px 的过渡段 **B. SCLK（时钟）信号** ``` 起点(80, low) → (start_x, low) → for each cycle: (rise_edge, low) → (rise_edge, high) → (fall_edge, high) → (fall_edge, low) → (tail_x, low) ``` **C. 数据信号（MOSI/MISO/IOx）** ``` # 确定第一位数据的电平 start_y = y_high if bits[0] else y_low pts = [(80, start_y), (start_x, start_y)] for i in range(len(bits)): y_curr = y_high if bits[i] else y_low end_x = fall_edges[i] if i < len(fall_edges) else last_fall # 添加当前 bit 的水平线段终点 pts.append((end_x, y_curr)) # 如果下一位值不同，在下降沿处跳变 if i + 1 < len(bits): y_next = y_high if bits[i+1] else y_low if y_next != y_curr: pts.append((end_x, y_next)) pts.append((tail_x, pts[-1][1])) ``` **D. 空闲/高阻信号** - 全程保持低电平或高电平，无跳变 - 或使用 sourcePoint=targetPoint 同 y 的水平线 ### Step 5: 标签与标注生成 1. **Bit 标签**：`x = rise_edges[i] - 10`，`y = signal_high - 25` 2. **阶段标签**：`x = stage_center_x - 60`，使用不同颜色区分阶段 3. **十六进制标注**：在波形下方或上方添加数据包整体值 ### Step 6: 验证与输出 1. **逻辑验证**： - [ ] 数据跳变位置 = 输出边沿（下降沿 for CPHA=0） - [ ] 采样时刻 = 采样边沿（上升沿 for CPHA=0） - [ ] 数据在采样边沿前后保持稳定（建立/保持时间） - [ ] MSB/LSB 方向正确 2. **几何验证**： - [ ] 所有 edge 的 sourcePoint.y == 第一个中间点.y - [ ] 所有 edge 的 targetPoint.y == 最后一个中间点.y - [ ] 无斜线（相邻点 x 或 y 至少一个相等） 3. **输出**：将完整 XML 保存为 `.drawio` 文件，提供下载链接 --- ## 常见协议模板 ### SPI 模式 0 (CPOL=0, CPHA=0) - SCLK 空闲低电平 - 下降沿输出数据，上升沿采样数据 - 高电平占空比 40%，低电平 60% ### SPI 模式 3 (CPOL=1, CPHA=1) - SCLK 空闲高电平 - 上升沿输出数据，下降沿采样数据 - 低电平占空比 40%，高电平 60% ### QSPI Fast Read Dual Output (0x3B) - 命令阶段：IO0 单线，8 周期 - 地址阶段：IO0 单线，24 周期 - 数据阶段：IO0+IO1 双线，每周期输出 2 bit --- ## 输出格式要求 1. 必须提供可下载的 `.drawio` 文件 2. 必须说明时序逻辑的关键设计点 3. 必须列出信号定义和阶段划分 4. 如有修复，必须说明修复原因（如斜线问题、边沿对齐问题） --- ## 错误处理 - 若用户提供的数据与协议规范冲突，优先遵循协议规范并提示用户 - 若 bit 序列长度与时钟周期数不匹配，自动调整或提示用户补充 - 若画布宽度超出默认范围，自动扩展 pageWidth ## 参考代码 ```python import xml.etree.ElementTree as ET def make_qspi_mxfile(): # ========== 基础参数 ========== y_cs_high, y_cs_low = 80, 110 y_sclk_high, y_sclk_low = 180, 210 y_io0_high, y_io0_low = 280, 310 y_io1_high, y_io1_low = 380, 410 # 时序参数：50px/周期，36个周期（8命令+24地址+4数据） cycle_w = 50 start_x = 100 n_cycles = 36 # 8 + 24 + 4 end_x = start_x + n_cycles * cycle_w # 1900 tail_x = end_x + 50 # 1950 rise_edges = [start_x + i*cycle_w + cycle_w//2 for i in range(n_cycles)] # 125,175... fall_edges = [start_x + (i+1)*cycle_w for i in range(n_cycles)] # 150,200...1900 # 数据定义 cmd_bits = [0,0,1,1,1,0,1,1] # 0x3B MSB first addr_bytes = [ [0,0,0,1,0,0,1,0], # 0x12 A23-A16 [0,0,1,1,0,1,0,0], # 0x34 A15-A8 [0,1,0,1,0,1,1,0], # 0x56 A7-A0 ] addr_bits = [b for byte in addr_bytes for b in byte] data_io0 = [0,0,0,0] # D0,D2,D4,D6 (示例 0xAA) data_io1 = [1,1,1,1] # D1,D3,D5,D7 all_io0 = cmd_bits + addr_bits + data_io0 all_io1 = [0]*32 + data_io1 # 命令地址期间 IO1 idle/low lines = [] lines.append('') lines.append('') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # 背景 lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # 标题 lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # MSB / LSB lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # 信号标签 for label, y, eid in [("CS", 85, "label_cs"), ("SCLK", 185, "label_sclk"), ("IO0", 275, "label_io0"), ("IO1", 375, "label_io1")]: lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # 阶段分界虚线 boundaries = [ (start_x + 8*cycle_w, "cmd_addr"), # 500 (start_x + 16*cycle_w, "addr_mid1"), # 900 (start_x + 24*cycle_w, "addr_mid2"), # 1300 (start_x + 32*cycle_w, "addr_data"), # 1700 ] for x, eid in boundaries: lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # ========== CS 波形 ========== cs_pts = [(80, y_cs_high), (90, y_cs_high), (90, y_cs_low), (tail_x, y_cs_low), (tail_x, y_cs_high), (tail_x+10, y_cs_high)] lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') for x, y in cs_pts[1:-1]: lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # ========== SCLK 波形 ========== sclk_pts = [(80, y_sclk_low), (start_x, y_sclk_low)] for i in range(n_cycles): rise = rise_edges[i] fall = fall_edges[i] sclk_pts.extend([ (rise, y_sclk_low), (rise, y_sclk_high), (fall, y_sclk_high), (fall, y_sclk_low), ]) sclk_pts.append((tail_x, y_sclk_low)) lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') for x, y in sclk_pts[1:-1]: lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # ========== IO0 波形 ========== def build_wave_pts(bits, y_hi, y_lo, idle_y): y0 = y_hi if bits[0] else y_lo pts = [(80, y0), (start_x, y0)] for i in range(len(bits)-1): end_x = fall_edges[i] y_curr = y_hi if bits[i] else y_lo y_next = y_hi if bits[i+1] else y_lo pts.append((end_x, y_curr)) if y_next != y_curr: pts.append((end_x, y_next)) pts.append((end_x := fall_edges[len(bits)-1], y_hi if bits[-1] else y_lo)) pts.append((tail_x, pts[-1][1])) return pts io0_pts = build_wave_pts(all_io0, y_io0_high, y_io0_low, y_io0_low) lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') for x, y in io0_pts[1:-1]: lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # ========== IO1 波形 ========== io1_pts = build_wave_pts(all_io1, y_io1_high, y_io1_low, y_io1_low) lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') for x, y in io1_pts[1:-1]: lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') # ========== 命令 bit 标签（IO0 上方） ========== cmd_labels = ["0","0","1","1","1","0","1","1"] for i, val in enumerate(cmd_labels): cx = rise_edges[i] lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # ========== 阶段名称标签 ========== stage_labels = [ (start_x + 4*cycle_w, "命令 (0x3B)", "#4CAF50"), (start_x + 12*cycle_w, "地址 [23:16]", "#666666"), (start_x + 20*cycle_w, "地址 [15:8]", "#666666"), (start_x + 28*cycle_w, "地址 [7:0]", "#666666"), (start_x + 34*cycle_w, "数据 (Dual)", "#2196F3"), ] for x, txt, color in stage_labels: lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # ========== 数据阶段 bit 标签 ========== data_labels_io0 = ["D0","D2","D4","D6"] data_labels_io1 = ["D1","D3","D5","D7"] for i in range(4): cx = rise_edges[32 + i] # IO0 lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') # IO1 lines.append(f' ') lines.append(f' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append(' ') lines.append('') return "\n".join(lines) xml_content = make_qspi_mxfile() output_path = "SPI_Waveform_QSPI.drawio" with open(output_path, "w", encoding="utf-8") as f: f.write(xml_content) print("文件已生成:", output_path) ```