edison/433_STM32
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feat: DI报警改为Modbus RTU报警上报，心跳包IO位替换为RTU报警状态，添加详细中文注释

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zouhaitao
2026-05-28 13:03:28 +08:00
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209
docs/Modbus_RTU报文 Normal file
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@ -0,0 +1,209 @@
# Modbus RTU 报文说明
本文档描述 STM32 通过 RS485 接口轮询 Noris AMS 模块的 Modbus RTU 通信协议，
以及报警数据如何通过 RF433 无线上报。
---
## 1. Modbus RTU 请求帧 (MCU → Noris AMS)
```text
01 03 04 88 00 01 C5 D3
-- -- -- -- -- -- -- --
| | | | | | | |
| | | | | | | +-- CRC16 低字节
| | | | | | +------ CRC16 高字节
| | | | | +---------- 读取数量 = 1 个寄存器 (00 01)
| | | +------------------ 寄存器起始地址 = 0x0488 = 1160 (Noris 41161)
| | +---------------------- 功能码 = 0x03 (Read Holding Registers)
| +-------------------------- 从站地址 = 1
+------------------------------ 固定从站地址
```
- 帧长度: 8 字节
- 发送间隔: 1000ms (MODBUS_RTU_POLL_INTERVAL)
- 发送方式: HAL_UART_Transmit() 阻塞发送, @19200bps 约 4.2ms
---
## 2. Modbus RTU 正常响应帧 (Noris AMS → MCU)
```text
01 03 02 00 F0 B8 47
-- -- -- -- -- -- --
| | | | | | |
| | | | | | +-- CRC16 高字节
| | | | | +------ CRC16 低字节
| | | | +---------- 寄存器值低字节 = 0xF0
| | | +-------------- 寄存器值高字节 = 0x00 (大端序)
| | +------------------ 数据字节数 = 2 (1个寄存器 × 2字节)
| +---------------------- 功能码 = 0x03 (正常响应)
+-------------------------- 从站地址 = 1
```
- 帧长度: 7 字节
- 寄存器值: 0x00F0 (大端序)
---
## 3. 寄存器值 → 报警位映射
寄存器 41161 值为 0x00F0 时的位分布:
```text
Bit: 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
↑ ↑ ↑ ↑
│ │ │ └─ Bit4: 火灾综合报警 (Fire)
│ │ └──── Bit5: 水密门综合报警 (Door)
│ └─────── Bit6: 舱底水综合报警 (Bilge)
└────────── Bit7: 气体检测综合报警 (Gas)
```
提取宏定义 (modbus_rtu_master.h):
```c
NORIS_FIRE_ALARM(reg) = (reg >> 4) & 1 // Bit4 → 报警字节 Bit0
NORIS_DOOR_ALARM(reg) = (reg >> 5) & 1 // Bit5 → 报警字节 Bit1
NORIS_BILGE_ALARM(reg) = (reg >> 6) & 1 // Bit6 → 报警字节 Bit2
NORIS_GAS_ALARM(reg) = (reg >> 7) & 1 // Bit7 → 报警字节 Bit3
```
映射后的紧凑报警字节 (0x00F0 → 0x0F):
```text
Bit: 7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 1 1 1 1
↑ ↑ ↑ ↑
│ │ │ └─ Bit0: 火灾报警
│ │ └──── Bit1: 水密门报警
│ └─────── Bit2: 舱底水报警
└────────── Bit3: 气体检测报警
```
---
## 4. 报警状态变化上报 (主动上报, Type 0x10)
当 Modbus RTU 报警状态发生变化时，立即发送此包。
格式与原 DI 变化通知完全一致，上位机代码无需修改。
```text
AA 10 03 ID XX SUM
-- -- -- -- -- ---
| | | | | |
| | | | | +-- 校验和
| | | | +------ 报警状态字节 (见第3节报警字节定义)
| | | +---------- 本机设备 ID
| | +-------------- 长度固定为 0x03 (ID + 1字节状态 + SUM)
| +------------------ 类型标识：0x10 (I/O Data)
+---------------------- 固定起始符
```
示例 (设备ID=105, 报警=0x0F):
```text
AA 10 03 69 0F [SUM]
```
触发条件: Modbus RTU 轮询到报警状态变化，且非首次轮询结果。
---
## 5. 系统心跳包 (30秒/次, Type 0xAA)
```text
AA AA 09 ID [SEQ_H] [SEQ_L] [FW_H] [FW_L] [RTU] [TCP_H] [TCP_L] SUM
-- -- -- -- --------------- ------------- ---- --------------- ---
| | | | | | | | |
| | | | | | | | +-- 校验和
| | | | | | | +------------- Modbus TCP 寄存器值
| | | | | | +------------------------ Modbus RTU 报警状态
| | | | | | Bit0:火灾 Bit1:水密门
| | | | | | Bit2:舱底水 Bit3:气体检测
| | | | | +------------------------------------ 固件版本编码
| | | | +--------------------------------------------------- 序列号 (0-65535)
| | | +------------------------------------------------------------- 本机设备 ID
| | +----------------------------------------------------------------- LEN = 9
| +--------------------------------------------------------------------- 类型 0xAA
+------------------------------------------------------------------------- 固定起始符
```
Payload 字段说明:
| 偏移 | 字段 | 长度 | 说明 |
|------|----------|------|------|
| 0-1 | SEQ | 2 | 序列号 (16-bit 大端, 0-65535 循环自增) |
| 2-3 | FW | 2 | 固件版本编码 (MAKE_XTELL_CODE 宏) |
| 4 | RTU | 1 | Modbus RTU 报警状态字节 (原 DI 状态位，现替换为报警位) |
| 5-6 | TCP | 2 | Modbus TCP 最后寄存器值 (0xFFFF 表示无效) |
---
## 6. Modbus RTU 异常响应帧 (参考)
如果从站返回异常:
```text
01 83 02 C0 F1
-- -- -- -- --
| | | | |
| | | | +-- CRC16 校验
| | | +------ 异常码 = 02 (非法寄存器地址)
| | +---------- 功能码 + 0x80 (异常标志, 0x03 → 0x83)
| +-------------- 从站地址
+------------------
```
处理: 异常响应 FC ≠ 0x03，被 parse_modbus_response() 中
mb_rx_buf[1] != 0x03 判断拦截，静默丢弃。
---
## 7. 状态机与轮询时序
### 7.1 状态机
```text
IDLE ──[1000ms到]──> WAIT_POLL ──[立即发送]──> WAIT_RESPONSE
↑ │
│ ┌─────────────┤
│ │ │
│ [帧接收完成] [超时500ms]
│ │ │
└──────────── PROCESS ←─────────┘ │
│ │
│ (解析+更新报警) │
└────────────────────────────────┘
```
### 7.2 轮询时序示例
```text
时间 0ms 1000ms 2000ms 3000ms
│ │ │ │
T0 ├─TX(8B,4ms)
├─RX(7B,4ms)
├─解析
│
T1 ├─TX
├─RX
├─解析
│
T2 ├─TX
├─超时500ms
├─回IDLE
│
T3 ├─TX
├─RX
├─解析
```
每秒一个完整轮询周期: 发送(~4ms) + 等响应(~10ms) + 解析(<1ms) ≈ 15ms，其余 985ms 空闲。
### 7.3 关键超时参数
| 参数 | 值 | 说明 |
|------|------|------|
| MODBUS_RTU_POLL_INTERVAL | 1000ms | 轮询间隔 |
| MODBUS_RTU_RESP_TIMEOUT | 500ms | 响应超时 |
| MODBUS_RTU_INTER_CHAR_TIMEOUT | 10ms | 帧内字符间隔超时 |
| MODBUS_RTU_TX_ECHO_MARGIN | 10ms | 发送回波屏蔽时间 |

67
docs/报文.md
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@ -22,18 +22,19 @@ AA TYPE LEN ID [PAYLOAD] SUM
## 2. 详细指令集定义
### 2.1 I/O 状态变化上报 (主动上报)
当板载 4 路数字输入 (DI) 电平发生变化时，立即发送此包。
### 2.1 报警状态变化上报 (主动上报)
当 Modbus RTU 轮询到的报警状态发生变化时，立即发送此包。
格式与原 DI 变化通知完全一致，上位机代码无需修改。
```text
AA 10 03 ID XX SUM
-- -- -- -- -- ---
| | | | | |
| | | | | +-- 校验和
| | | | +------ I/O 状态位 (Bit0:DI1, Bit1:DI2, Bit2:DI3, Bit3:DI4)
| | | | +------ 报警状态字节 (Bit0:火灾, Bit1:水密门, Bit2:舱底水, Bit3:气体检测)
| | | +---------- 本机设备 ID
| | +-------------- 长度固定为 0x03 (ID + 1字节状态 + SUM)
| +------------------ 类型标识：0x10 (I/O Data)
| +------------------ 类型标识：0x10 (Alarm Data)
+---------------------- 固定起始符
```
@ -68,41 +69,43 @@ AA 55 LEN ID [DATA] SUM
```
### 2.4 系统心跳包 (30秒/次)
系统定时上报当前存活状态，包含当前的 I/O 状态、防丢包序列号、固件版本及 Modbus 寄存器值。
系统定时上报当前存活状态，包含报警状态、防丢包序列号、固件版本及 Modbus TCP 寄存器值。
#### 2.4.1 标准心跳包 (8字节Payload)
#### 2.4.1 标准心跳包 (7字节Payload)
```text
AA AA 09 [DEVICE_ID] [SEQ_H] [SEQ_L] [FW_H] [FW_L] [IO_STATUS] [MODBUS_H] [MODBUS_L] SUM
-- -- -- ----------- --------------- ------------- ----------- --------------------- ---
| | | | | | | | |
| | | | | | | | +-- 1字节 校验和
| | | | | | | +-------------------- 2字节 Modbus 寄存器值
| | | | | | +------------------------------------- 1字节 I/O 状态
| | | | | | Bit7: W5500 网线连接状态
| | | | | | Bit3-Bit0: 4路 DI 状态
| | | | | +--------------------------------------------------- 2字节序列号
| | | | +------------------------------------------------------------------ 2字节固件版本编码
| | | +----------------------------------------------------------------------------------- 1字节本机设备 ID
| | +--------------------------------------------------------------------------------------------- 长度 0x09，后续的总字节数
| +------------------------------------------------------------------------------------------------- 类型 0xAA
+----------------------------------------------------------------------------------------------------- 固定起始符
AA AA 09 ID [SEQ_H] [SEQ_L] [FW_H] [FW_L] [RTU] [TCP_H] [TCP_L] SUM
-- -- -- -- --------------- ------------- ----- --------------- ---
| | | | | | | | |
| | | | | | | | +-- 校验和
| | | | | | | +-------------- Modbus TCP 寄存器值
| | | | | | +--------------------------- Modbus RTU 报警状态
| | | | | | Bit0:火灾 Bit1:水密门
| | | | | | Bit2:舱底水 Bit3:气体检测
| | | | | +---------------------------------------- 2字节固件版本编码
| | | | +------------------------------------------------------- 2字节序列号 (0-65535)
| | | +------------------------------------------------------------------ 1字节本机设备 ID
| | +----------------------------------------------------------------------- LEN = 0x09 (9)
| +--------------------------------------------------------------------------- 类型 0xAA
+------------------------------------------------------------------------------- 固定起始符
```
**Payload 字段说明：**
| 字段 | 长度 | 说明 |
|------|------|------|
| SEQ_H, SEQ_L | 2 | 2字节序列号 (0-65535, 循环自增) |
| FW_H, FW_L | 2 | 2字节固件版本编码 (MAKE_XTELL_CODE 宏定义) |
| DEVICE_ID | 1 | 本机设备 ID (MY_DEVICE_ID) |
| IO_STATUS | 1 | 1字节 I/O 状态 |
| MODBUS_H, MODBUS_L | 2 | 2字节 Modbus 寄存器值 (最新读取值) |
| 偏移 | 字段 | 长度 | 说明 |
|------|------|------|------|
| 0-1 | SEQ | 2 | 2字节序列号 (0-65535, 循环自增) |
| 2-3 | FW | 2 | 2字节固件版本编码 (MAKE_XTELL_CODE 宏定义) |
| 4 | RTU | 1 | Modbus RTU 报警状态 (Bit0:火灾, Bit1:水密门, Bit2:舱底水, Bit3:气体检测) |
| 5-6 | TCP | 2 | Modbus TCP 寄存器值 (0xFFFF 表示无效) |
---
## 3. 示例说明 (假设 Device ID = 0x01)
## 3. 示例说明 (假设 Device ID = 0x69 = 105)
* **心跳包示例**：`AA AA 08 01 00 05 06 41 01 0F 01 2C 5A`
* 表示：ID为1的设备，序列号5，固件版本 0x0641 (2026年5月10日第1次编译)，本机ID=1，I/O全高，Modbus=0x012C (300)（8字节payload）
* **485透传示例**：`AA 48 05 01 41 42 43 44 4D`
* 表示：ID为1的设备，转发了 485 数据 "ABCD" (长度 4+1=5)。
* **报警变化通知示例**：`AA 10 03 69 0F [SUM]`
* 表示：ID为105的设备，报警状态 = 0x0F (火灾+水密门+舱底水+气体检测 全部激活)
* **心跳包示例**：`AA AA 09 69 00 05 06 41 0F 01 2C [SUM]`
* 表示：ID=105，序列号5，固件版本 0x0641 (2026年5月10日第1次编译)，
* RTU报警=0x0F(全报警)，Modbus TCP=0x012C(300)（7字节payload）
* **485透传示例**：`AA 48 05 69 41 42 43 44 4D`
* 表示：ID为105的设备，转发了 485 数据 "ABCD" (长度 4+1=5)。