wandering1/STM32F4-Base
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wandering1 52d7dc7d4d 更新一下文档
2026-09-02 14:22:33 +08:00

11 KiB
Raw Blame History

STM32F4-Base

编译验证：所有代码修改后必须执行 @build 验证编译通过（0 错误 0 警告），否则不要提交。

构建

  • 仅支持 Keil MDK-ARM v5 (ARMCC)，无其他工具链
  • 命令行编译：@build（执行 MDK-ARM/build.bat，从仓库根目录用相对路径调用）
  • build.bat 硬编码 Keil 路径 C:\Keil_v5\UV4\UV4.exe（本机已验证存在；换机器需改）
  • 退出码：0 = 0 错误 0 警告 | 1 = 有警告或错误（查看 MDK-ARM/build_log.txt）
  • ⚠️ 旧绝对路径陷阱：仓库曾位于 D:\Code\DTU 程序\STM32F4-Base，.opencode/command/*.md 与 test/run_boot_test.ps1 中若出现该路径一律视为失效，改用仓库相对路径（如 & "MDK-ARM\build.bat"）

硬件

外设 接口 引脚
CH395F 以太网 SPI2 PB12 CS, PB13 SCK, PB14 SDO, PB15 SDI
GD5F2GQ5UE NAND SPI1 PE0 CS, PB3 SCK, PB4 MISO, PB5 MOSI, PB8 WP, PE1 HOLD
TPAFE5160 ADC 并行16位 PG0-PG15 数据, PD3 RD, PD4 CONVST, PD7 BUSY
USART1 串口 PA9 TX, PA10 RX (115200bps)
RS-485 UART5 PC12 TX, PD2 RX, PD0 DE（半双工）
6x LED GPIO PC4, PC5, PB1, PB2, PF11, PF12（低电平点亮）

MCU: STM32F407ZGTx @ 168MHz (HSE 8MHz → PLL M=4/N=168/P=2，见 *.ioc/stm32f4xx_hal_conf.h)

架构

Src/main.c → CubeMX 外设初始化 → app_main_init → osKernelStart
  → [FreeRTOS tasks: defaultTask, netTask, ftpTask, testTask, uiTask, timeSyncTask]
  • app_main_init 顺序（时间子系统优先，使后续日志带时间戳）：sd2506_init → sys_clock_init（墙钟基准）→ rs485_init → gd5f2gq5ue_init → tpafe5160_init → SD2506 诊断 → tpafe5160_start_conv_irq
  • 就绪屏障（App/sys_events.h Event Flags，取代魔法延时/全局轮询）：SYS_EVT_NET_READY(bit0, netTask 置位) / SYS_EVT_STORAGE_READY(bit1, defaultTask 置位) / SYS_EVT_FTP_READY(bit2) / SYS_EVT_TIMESYNC_READY(bit3)；消费者用 osEventFlagsWait 阻塞等待
  • defaultTask：FatFS 挂载（f_mount forced，无卷自动 f_mkfs FAT32）→ 置 SYS_EVT_STORAGE_READY → LED 闪烁循环
  • netTask：延时 2s → net_stack_bring_up()（net_init + MAC + PHY 强制 100M 全双工 + 等链路 ≤3s）→ 置 SYS_EVT_NET_READY → 循环 net_poll() + net_process_messages() + osDelay(1)（tick=1ms）
  • ftpTask：osEventFlagsWait(NET_READY | STORAGE_READY, WaitAll) 后 lftpd_start("/", 21, &ftp)（已无 7s 魔法延时）
  • testTask：测试套件入口（test/test_config.h 选择；产品构建下空转）
  • uiTask：等 SYS_EVT_NET_READY 后 ui_port_init → ui_menu_init → 启动 UI net sink
  • timeSyncTask：TCP 墙钟时间同步（PC 推送）
  • 功能编译开关：App/app_cfg.h（APP_NET_ENABLE / APP_ADC_ENABLE / APP_RS485_ENABLE）

任务栈

Task 栈大小(words) 优先级
defaultTask 2048 Normal
netTask 4096 Normal
ftpTask 4096 Normal
testTask 4096 BelowNormal
uiTask 16384 BelowNormal
timeSyncTask 2048 Normal

CH395F 设计原则

  • 单连接 socket：Socket 0 复用监听和数据通道，收到 CONNECT 后切换为数据通道，DISCONNECT/TIMEOUT 后重新 OPEN → LISTEN
  • 中断统一处理：所有 CH395F 中断在 net_poll() 中通过 GET_GLOB_INT_STATUS 集中读取并清除，不得在 ISR 或其他地方单独处理

NET 网络层

  • net_socket.h/c — BSD Socket API；单连接模式（ch395f_set_fun_para(0x09)：多 Socket + TCP Server 单连接 + 手动关闭），连接停留在 Socket 0
  • net_select.h/c — select/poll I/O 多路复用
  • 线程安全通过消息队列（netMsgQueue）实现，所有 CH395F 操作在 netTask 中串行处理
  • net_init 顺序：check_exist → reset → set_fun_para(0x09) → MSS/重传/KeepAlive → IP → ch395f_init() → Socket 0~7 缓冲分配 → ping 使能
  • 静态 IP 192.168.1.100/24（gw 192.168.1.1），PHY 强制 100M 全双工
  • 新文件需手动添加到 Keil MDK 工程才能编译

测试构建模式

  • test/test_config.h：TEST_SUITE_CH395F / TEST_SUITE_STORAGE / TEST_SUITE_GD5F / TEST_SUITE_RTC 互斥（一次构建只能启用一个，#error）；全部注释 = 正常产品构建
  • CH395F 套件沿用 test/ch395f_test.h 阶段宏：硬件层 Phase 15 与 NET 层 Phase 611 互斥（#error）；硬件层模式下 netTask 不创建，testTask 独占 CH395F
  • 各模块测试指南见 docs/测试说明/（CH395F / GD5F / SD2506 / FTP）

关键文件

路径 说明
Src/main.c 入口，CubeMX 生成 + USER CODE 区域
Src/freertos.c FreeRTOS task 创建，CubeMX 生成 + USER CODE 区域
App/app_main.c 应用初始化流程编排
App/sys_events.h 系统就绪事件（Event Flags 就绪屏障）
App/app_cfg.h 功能模块编译开关
App/task/net_task.c netTask 主循环（网络初始化 + 轮询）
test/test_config.h 测试套件选择（互斥开关）
Drivers/BSP/NET/ BSD Socket API 网络抽象层 + lftpd
Drivers/BSP/CH395F/ CH395F SPI 驱动
Drivers/BSP/GD5F2GQ5UE/ NAND Flash 驱动 + dhara FTL + FatFS diskio
Drivers/BSP/TPAFE5160/ ADC 并行接口驱动
Drivers/BSP/SD2506/ RTC 驱动
Drivers/BSP/RS485/ RS-485 通信（UART5 + PD0 DE）
Drivers/BSP/UI/ LVGL UI 组件（与 PC 模拟器共用源码）

驱动关键点

详见 docs/ 目录：

  • docs/问题记录/CH395F_Trap_Records.md — CH395F 已知陷阱
  • docs/问题记录/GD5F2GQ5UE_Trap_Records.md — GD5F2GQ5UE 已知陷阱
  • docs/问题记录/SD2506_Trap_Records.md — SD2506 RTC 已知陷阱
  • docs/测试说明/CH395F_Test_Guide.md — 网络测试说明（含构建模式与执行顺序）

串口调试（serial-mcp-server MCP/CLI）

通过 Adancurusul/serial-mcp-server 自主读取/控制 USART1 串口（PA9 TX / PA10 RX，115200bps）的打印流。

  • 串口端口单一配置源：.opencode/serial_config.json（当前本机为 COM6）。端口变化只改这个文件。
  • 用法、采集窗口模式、已知陷阱等详见 docs/测试说明/serial-mcp-server_串口调试.md

自动化测试（AI 迭代闭环）

改完代码后运行 @test 可自动执行完整闭环：构建验证 → 串口捕获武装（serial-mcp-server 采集窗口）→ 烧录（MDK-ARM/download.bat，下载后 Reset & Run）→ 解析捕获 JSON → test/verify_log.ps1 标记校验 → PASS/FAIL 判定并迭代。

  • 推荐一键命令：test/run_boot_test.ps1 = 采集（含 EOF 重试）→ 烧录 → 提取日志 → verify 全流程，退出码 0=PASS / 1=FAIL / 2=采集或烧录错误 / 3=日志文件错误
  • 判定标准：@test 内部先 @build（0 错误 0 警告），再 @download（退出码 0），日志用 verify_log.ps1 校验（默认 Required：App init OK/Network Init/net init: OK；Forbidden：FAIL/ERROR/HardFault）
  • 采集必须在烧录前武装（采集进程先打开 COM 等 first-byte，烧录触发复位后才抓得到开机日志）；run_boot_test.ps1 的 -FlashCmd 分支已保证顺序
  • 每次按模块定制标记（网络/存储/RTC/ADC/RS485）见 docs/测试说明/自动化测试流程.md
  • UI 已有 DBG 打印（UI port init: OK / UI menu init: OK / UI net sink: started），可用 -Required "UI port init: OK;UI menu init: OK" 自动回归 UI 初始化；屏幕内容仍需人工目检

代码规范与 pre-commit

  • 提交被 pre-commit 钩子门禁，任一失败即拦截：cppcheck 静态分析（warning/performance/portability/style）+ 代码规范机械检查 + U+FFFD 乱码检查 + gitlint commit message
  • 代码规范 V1.0（docs/代码规范/嵌入式C语言代码规范（V1.0）.md）：命名小写下划线（g_/s_/p_/a_ 前缀）、头文件保护宏 XXX_H、常量在右、文件头模块注释块等；可机械校验项由 scripts/check_coding_standard.py 强制
  • 检查范围仅项目自有代码；第三方（Lib/、Middlewares/、CMSIS/HAL、lftpd、Drivers/BSP/UI、test/）被排除
  • 新机器启用：pre-commit install；全库扫描：pre-commit run --all-files
  • 详见 docs/代码规范/pre-commit使用说明.md、docs/代码规范/cppcheck使用说明.md

LVGL PC 模拟器

simulator/（CMake + SDL2 2.32.10 预编译库）可在 PC 上开发调试 UI，与 MCU 端共用 UI 源码（Drivers/BSP/UI/ui_menu.c、ui_font_cn_12.c），无需烧录：

cd simulator
cmake -B build -G "Visual Studio 16 2019" -A x64
cmake --build build --config Debug
# 运行 simulator\build\Debug\lvgl_sim.exe
  • 详见 docs/UI 设计/LVGL模拟器部署与使用说明.md
  • 中文字体：ui_cn_chars.txt（字符集）+ tools/font_gen/ 生成 Drivers/BSP/UI/ui_font_cn_12.c，见 docs/UI 设计/UI_中文字体生成与配置.md

注意

  • Inc/ 和 Src/ 中 CubeMX 生成的文件带有 USER CODE BEGIN/END 标记，自定义代码写在这些区域之间
  • Drivers/BSP/ 下的驱动文件为纯手工代码，不受 CubeMX 保护
  • CH395F 每次 SPI 事务需用 ch395f_spi_begin() / ch395f_spi_end() 包裹
  • CH395F SPI PCB 设计问题，分频系数必须为 8，速度相对较低
  • FreeRTOS V10.3.1 via CMSIS-RTOS V2，HAL 时基用 TIM7（非 SysTick），tick = 1ms
  • NVIC 优先级分组 4 位，外设中断优先级 ≥ 5（configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY）
  • 内存预算紧张：任务栈目前普遍偏大（见 待处理内容.md），新增任务/缓冲/栈前必须先核算 RAM 余量

源码编辑与编码安全（铁律）

本工程源码含大量中文注释，曾因错误的文本重写方式导致整文件乱码（U+FFFD 替换符，不可逆）。以下规则必须遵守：

  • 绝不用 Get-Content / Set-Content / cmd 文本重写含中文的源码文件。这类"整文件重写"会按系统默认编码重新解码再写回，多字节中文必被 U+FFFD 替换且不可逆。
  • 改代码只用 Edit 工具（精确子串替换，不重新编解码整个文件，安全）；批量替换用 Edit 的 replaceAll。
  • 必须脚本级替换时，使用显式且一致的编码（本工程源码为 UTF-8 无 BOM，如 Python open(p, encoding="utf-8") 同编码回写）——但最稳的是别碰，只用 Edit / git。
  • 发现乱码先别急着 git checkout：git checkout 会丢弃所有未提交工作，使损失扩大。先评估能否用 Edit 仅改坏掉的那几行。
  • 验证是否真损坏用字节级检查（统计 EF BF BD 出现次数），不要依赖终端/Read 渲染判断。
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