stc32g128k/Drivers/rf.c

#include "rf.h"
#include "timer.h"
#include "../App/config.h"
#include "../App/rgb.h"
#include "intrins.h"

// ATR5179 射频前端天线开关控制引脚定义
sbit RF_TX    = P2^0;  // V1 控制端 (1: 选通天线到发射 TX 路径)
sbit RF_RX    = P3^7;  // V2 控制端 (1: 选通天线到接收 RX 路径)

// 射频芯片数据与电源控制引脚定义 (根据新版 PCB 引脚对调修正)
sbit RF_TX_DAT  = P2^1;  // LR690L 发射调制数据输入引脚 (DIN) - 物理连接 Pin 22 (P2.1)
sbit RF_RX_DATA = P3^6;  // LR690L 接收解调数据输出引脚 (DATA) - 物理连接 Pin 19 (P3.6)

// 声明外部延时及串口打印函数 (在 system.c 中定义)
extern void Delay_us(u16 us);
extern void Delay_ms(u16 ms);
extern void Uart_SendString(char *s);
extern void Uart_SendHex4(u8 val);
extern void Uart_SendHex8(u8 val);
extern void Uart_SendHex16(u16 val);
extern void Uart_SendHex20(u32 val);
extern void Uart_SendHex32(u32 val);
extern void Uart_SendByte(u8 dat);
extern volatile u16 ms_tick; // 全局毫秒滴答 (0~999 循环)，用于半成品帧看门狗超时判断

/**
 * @brief 初始化无线射频芯片相关的 GPIO 引脚方向与状态
 * @details 同时在此完成 Timer0 自由运行时间戳基准与 P3.6 (RF_RX_DATA) 常态单边沿触发中断的
 *          一次性开机配置 (软件乒乓切换模拟双边沿，见 RF_HandleEdgeInterrupt())，
 *          供增量解码状态机全程使用。
 */
void RF_Init(void)
{
    // EAXFR = 1 允许访问扩展特殊功能寄存器 (XSFR)
    EAXFR = 1;

    // 1. 配置 P2.0 (RF_TX) 和 P2.1 (RF_TX_DAT) 为推挽输出模式 (M1=0, M0=1)
    P2M1 &= ~((1 << 0) | (1 << 1));
    P2M0 |=  ((1 << 0) | (1 << 1));

    // 2. 配置 P3.7 (RF_RX) 和 P3.5 (SHUT) 为推挽输出模式 (M1=0, M0=1)
    //    配置 P3.6 (RF_RX_DATA) 为高阻输入模式 (M1=1, M0=0)以匹配接收解调输入
    P3M1 &= ~((1 << 5) | (1 << 7));
    P3M1 |=  (1 << 6);
    P3M0 &= ~(1 << 6);
    P3M0 |=  ((1 << 5) | (1 << 7));

    // P3.6 内部下拉：SHUT=1(芯片关断)期间 DATA 脚高阻悬空，下拉把悬空状态钳在低电平。
    // 之前误用上拉，配合当年错误的"高电平中断"配置，悬空高电平会导致中断风暴——
    // 现在确认端口中断硬件只有下降沿/上升沿/低电平/高电平四选一，没有真正的"双边沿"模式，
    // 已改为下面的软件乒乓单边沿切换方案，配下拉才是让悬空态落在"不触发"一侧的正确选择。
    P3PD |= 0x40;

    // 3. 设置系统默认的初始电平
    RF_TX = 0;      // 断开发射天线通路
    SHUT = 1;       // 默认拉高 SHUT，使 LR690L 处于休眠关闭状态
    RF_RX = 0;      // 断开接收天线通路
    RF_TX_DAT = 0;  // 调制发送数据线置低

    // 4. 启动 Timer0 常驻自由运行，作为边沿中断增量解码的时间戳基准 (实现见 Drivers/timer.c)
    Timer0_Init();

    // 5. P3.6 (RF_RX_DATA) 中断常态开启。硬件 PxIM1/PxIM0 只支持下降沿/上升沿/低电平/高电平
    // 四选一，没有"双边沿都触发"的模式；(IM1=1,IM0=1) 实际是"高电平中断"，会在整个高电平
    // 期间不断重复触发，这正是之前边沿计数异常偏高(远超协议理论值)的真正原因。
    // 现改为初始配置成"上升沿触发"，配合 RF_HandleEdgeInterrupt() 里的软件乒乓切换
    // (每次触发后立即翻转到相反边沿) 来模拟真正的双边沿触发，每次真实翻转只精确响应一次。
    P3IM1 &= ~0x40; // IM1=0
    P3IM0 |=  0x40; // IM0=1 => (0,1) 上升沿触发，先等待同步头/数据位高电平的起始
    P3INTF = 0x00;  // 清除挂起的中断标志
    P3INTE |= 0x40; // 开启 P3.6 中断允许 (全局 EA 由 Timer1_Init() 统一开启)
}

/**
 * @brief 配置无线射频收发系统的运行模式与天线切换
 * @param mode 运行模式 (0-休眠隔离, 1-接收工作, 2-发射工作)
 */
void RF_SetMode(u8 mode)
{
    if (mode == 0) // ====== 模式 0: 休眠隔离模式 (Sleep/Idle) ======
    {
        SHUT = 1;  // 强制拉高 SHUT 引脚，使 LR690L 彻底进入低功耗待机
        RF_RX = 0; // 关闭接收天线开关，防止外界电磁杂波串入接收电路
        RF_TX = 0; // 关闭发射天线开关
    }
    else if (mode == 1) // ====== 模式 1: 接收工作模式 (RX Mode) ======
    {
        SHUT = 0;  // 拉低 SHUT 使能 LR690L 芯片，开始解调接收
        RF_TX = 0; // 关闭发射开关
        RF_RX = 1; // 选通天线到 RX 接收路径，使能接收链路高频放大
    }
    else if (mode == 2) // ====== 模式 2: 发发射工作模式 (TX Mode) ======
    {
        SHUT = 1;  // 接收机停机，防止发射强信号顶坏接收前端
        RF_RX = 0; // 关闭接收开关
        RF_TX = 1; // 选通天线到 TX 发射路径，使能天线发射
    }
}

/**
 * @brief 使用 Timer0 自由运行时间戳实现的高精度微秒延时
 * @param us 延时微秒数
 * @note 旧版实现会启停复位 Timer0，与本文件新增的常驻自由运行用法冲突 (会导致 RX 时间戳永久停摆)，
 *       改为对运行中的 Timer0 做起止快照比较，纯只读、不影响其自由运行状态。
 */
void RF_Delay_us(u16 us)
{
    u32 start = Timer0_GetTimestamp();
    u32 wait_ticks = (u32)us * 2UL; // 0.5us/tick
    while ((u32)(Timer0_GetTimestamp() - start) < wait_ticks);
}

/* =========================================================================
 * EV1527 边沿中断增量解码状态机 (真正的单边沿触发版本)
 * @details 硬件 PxIM1/PxIM0 只有下降沿/上升沿/低电平/高电平四选一，没有"双边沿都触发"
 *          的模式，之前 (IM1=1,IM0=1) 其实是"高电平中断"，会在一整段高电平期间反复
 *          重触发——这才是边沿计数远超协议理论值 50 的真正原因，与信号噪声无关(示波器已
 *          确认信号干净)。现在改为 RF_Init() 里先配置成单一边沿(上升沿)触发，每次触发后
 *          在本函数里立即软件翻转到相反边沿(乒乓切换)，从而让每一次真实的电平翻转都精确
 *          触发一次中断，不多不少。由于翻转前的 P3IM0 状态本身就明确告诉了我们"刚刚发生的
 *          是哪种边沿"，不再需要像旧版那样读取电平猜测方向，也不需要毛刺过滤器。
 * ========================================================================= */

// 计时阈值 (单位: tick，0.5us/tick)，与原阻塞轮询版 EV1527_Decode 的判定区间保持一致
#define RF_SYNC_HIGH_MIN_TICKS  (50UL   * 2UL)   //   50us
#define RF_SYNC_HIGH_MAX_TICKS  (2500UL * 2UL)   // 2500us
#define RF_SYNC_LOW_MIN_TICKS   (1500UL * 2UL)   // 1500us
#define RF_SYNC_LOW_MAX_TICKS   (60000UL* 2UL)   // 60000us
#define RF_T_MIN_TICKS          (100UL  * 2UL)   //  100us
#define RF_T_MAX_TICKS          (1200UL * 2UL)   // 1200us

#define RF_ISR_STATE_IDLE       0  // 搜索同步头候选高电平
#define RF_ISR_STATE_SYNC_SEEN  1  // 已见候选同步高电平，等待其后的低电平确认
#define RF_ISR_STATE_COLLECTING 2  // 正在逐位收集 24 位数据

#define RF_DECODE_TIMEOUT_MS    200 // 半成品帧看门狗超时 (远大于一帧最坏情况约 95ms 的总耗时)

static volatile u8  rf_isr_state = RF_ISR_STATE_IDLE;
static volatile u32 rf_isr_last_edge_ts = 0;
static volatile u32 rf_isr_pending_high = 0; // 候选同步头高电平宽度 / 收集阶段暂存的本位高电平宽度
static volatile u32 rf_isr_bit_T = 0;        // 本帧的基准单位时间 T
static volatile u8  rf_isr_bit_index = 0;
static volatile u32 rf_isr_addr_acc = 0;
static volatile u8  rf_isr_dat_acc = 0;
static volatile u16 rf_isr_state_enter_ms = 0;

// 中断解码出的结果，供 EV1527_Decode() 非阻塞取用
static volatile bit rf_decoded_ready = 0;
static volatile u32 rf_decoded_addr = 0;
static volatile u8  rf_decoded_data = 0;

// 简易运行计数器：解码成功帧数 / 因校验不通过而放弃的候选帧数，供 'e' 调试指令查看
static volatile u32 dbg_frame_count = 0;
static volatile u32 dbg_abort_count = 0;

/**
 * @brief DEBUG: 打印边沿解码状态机的简易运行计数器
 */
void RF_PrintDebugCounters(void)
{
    Uart_SendString("[RF-DBG] state=");
    Uart_SendHex8(rf_isr_state);
    Uart_SendString(" bit_idx=");
    Uart_SendHex8(rf_isr_bit_index);
    Uart_SendString(" frames=");
    Uart_SendHex32(dbg_frame_count);
    Uart_SendString(" aborts=");
    Uart_SendHex32(dbg_abort_count);
    Uart_SendString("\r\n");
}

static void RF_ResetDecodeState(void)
{
    rf_isr_state = RF_ISR_STATE_IDLE;
    rf_isr_bit_index = 0;
    rf_isr_addr_acc = 0;
    rf_isr_dat_acc = 0;
}

/**
 * @brief 处理"刚刚结束的一段高电平"(即将开始新的低电平)
 * @param duration 刚结束的高电平宽度 (tick)
 */
static void RF_HandleHighSegmentEnd(u32 duration)
{
    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_IDLE)
    {
        // 空闲搜索阶段：只关心刚结束的高电平脉宽是否落在同步头候选区间
        if (duration >= RF_SYNC_HIGH_MIN_TICKS && duration <= RF_SYNC_HIGH_MAX_TICKS)
        {
            rf_isr_pending_high = duration;
            rf_isr_state = RF_ISR_STATE_SYNC_SEEN;
            rf_isr_state_enter_ms = ms_tick;
        }
        return;
    }

    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_COLLECTING)
    {
        // 本位的高电平段先暂存，等对应的低电平段结束后一起判定这一位
        rf_isr_pending_high = duration;
        return;
    }

    // SYNC_SEEN 阶段理应只等待低电平段 (乒乓切换保证了 高/低 严格交替出现)，
    // 不会在这里收到高电平结束事件；防御性地放弃当前候选，避免状态卡死
    RF_ResetDecodeState();
    dbg_abort_count++;
}

/**
 * @brief 处理"刚刚结束的一段低电平"(即将开始新的高电平)
 * @param duration 刚结束的低电平宽度 (tick)
 */
static void RF_HandleLowSegmentEnd(u32 duration)
{
    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_IDLE)
    {
        return; // 同步头候选还没确立前，空闲期低电平时长任意，不关心
    }

    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_SYNC_SEEN)
    {
        // 期望这段低电平是同步头的 31T 低电平
        if (duration >= RF_SYNC_LOW_MIN_TICKS && duration <= RF_SYNC_LOW_MAX_TICKS &&
            rf_isr_pending_high >= RF_T_MIN_TICKS && rf_isr_pending_high <= RF_T_MAX_TICKS)
        {
            rf_isr_bit_T = rf_isr_pending_high; // 基准单位时间 T 取自同步头高电平宽度
            rf_isr_bit_index = 0;
            rf_isr_addr_acc = 0;
            rf_isr_dat_acc = 0;
            rf_isr_state = RF_ISR_STATE_COLLECTING;
            rf_isr_state_enter_ms = ms_tick;
        }
        else
        {
            RF_ResetDecodeState(); // 不满足同步条件，放弃候选，回到空闲搜索
            dbg_abort_count++;
        }
        return;
    }

    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_COLLECTING)
    {
        u32 total = rf_isr_pending_high + duration;
        if (total < rf_isr_bit_T * 3UL || total > rf_isr_bit_T * 6UL)
        {
            RF_ResetDecodeState(); // 单个数据位周期超出 3T~6T 范围，判定畸变，放弃本帧
            dbg_abort_count++;
            return;
        }

        if (rf_isr_pending_high > duration * 2UL)
        {
            // 高电平明显长于低电平：逻辑 "1"
            if (rf_isr_bit_index < 20) rf_isr_addr_acc = (rf_isr_addr_acc << 1) | 1;
            else                       rf_isr_dat_acc  = (rf_isr_dat_acc  << 1) | 1;
        }
        else if (duration > rf_isr_pending_high * 2UL)
        {
            // 低电平明显长于高电平：逻辑 "0"
            if (rf_isr_bit_index < 20) rf_isr_addr_acc = (rf_isr_addr_acc << 1);
            else                       rf_isr_dat_acc  = (rf_isr_dat_acc  << 1);
        }
        else
        {
            RF_ResetDecodeState(); // 电平脉冲比值不合规，放弃本帧
            dbg_abort_count++;
            return;
        }

        rf_isr_bit_index++;
        if (rf_isr_bit_index >= 24)
        {
            // 24 位全部收齐，输出解码结果供主循环取用
            rf_decoded_addr = rf_isr_addr_acc;
            rf_decoded_data = rf_isr_dat_acc;
            rf_decoded_ready = 1;
            dbg_frame_count++;
            RF_ResetDecodeState();
        }
    }
}

/**
 * @brief P3.6 (RF_RX_DATA) 边沿中断处理 (由 main.c 的 Port3_Isr 调用)
 * @details 每次触发时，P3IM0 的当前值就是"触发前配置的是哪种边沿"——因为软件每次都会
 *          在处理完当前事件后立即翻转到相反边沿，所以这个值精确对应"刚刚发生的是上升沿
 *          还是下降沿"，不需要额外读取电平判断方向。翻转完成后再把 (方向, 距上次边沿的
 *          时间差) 喂给增量解码状态机。
 */
void RF_HandleEdgeInterrupt(void)
{
    u32 now;
    u32 duration;
    bit was_rising;

    now = Timer0_GetTimestamp();
    was_rising = (P3IM0 & 0x40) ? 1 : 0;
    duration = now - rf_isr_last_edge_ts;
    rf_isr_last_edge_ts = now;

    // 乒乓切换触发边沿，为下一次真实翻转做准备 (模拟双边沿触发)
    if (was_rising) {
        P3IM0 &= ~0x40; // 现在已进入高电平，下一次要抓它结束 (改为下降沿触发)
    } else {
        P3IM0 |= 0x40;  // 现在已进入低电平，下一次要抓它结束 (改为上升沿触发)
    }

    if (was_rising) {
        RF_HandleLowSegmentEnd(duration);  // duration = 刚结束的低电平宽度
    } else {
        RF_HandleHighSegmentEnd(duration); // duration = 刚结束的高电平宽度
    }
}

/**
 * @brief 半成品帧看门狗：若中断状态机卡在同步头确认/数据收集阶段太久 (信号中途被干扰打断)，
 *        超时后强制复位回空闲搜索，防止后续真实信号被误当作"半成品帧的延续"而永远解不出来。
 */
static void RF_CheckDecodeWatchdog(void)
{
    u16 elapsed;
    if (rf_isr_state == RF_ISR_STATE_IDLE) {
        return;
    }
    if (ms_tick >= rf_isr_state_enter_ms) {
        elapsed = ms_tick - rf_isr_state_enter_ms;
    } else {
        elapsed = 1000 + ms_tick - rf_isr_state_enter_ms;
    }
    if (elapsed > RF_DECODE_TIMEOUT_MS) {
        RF_ResetDecodeState();
    }
}

/**
 * @brief 非阻塞地检测并取出一个已解码完成的 EV1527 射频信号数据帧
 * @details 真正的解码工作已经在 P3.6 边沿中断 (RF_HandleEdgeInterrupt) 中增量完成；
 *          本函数只是原子地检查并取出中断解码结果，可在主循环中高频调用而不会造成阻塞。
 */
bit EV1527_Decode(u32 *out_addr, u8 *out_data)
{
    bit ready;

    RF_CheckDecodeWatchdog();

    EA = 0; // 与中断互斥，保证 32 位地址与结果标志的原子性读取
    ready = rf_decoded_ready;
    if (ready) {
        *out_addr = rf_decoded_addr;
        *out_data = rf_decoded_data;
        rf_decoded_ready = 0;
    }
    EA = 1;

    return ready;
}

/**
 * @brief 按照 EV1527 协议单次调制发送一帧 24 位射频数据 (Sync + 24bit Data)
 */
void EV1527_TxFrame(u32 addr, u8 dat)
{
    u8 i;
    u32 tx_val;

    // 合并 20 位地址与 4 位数据，成为 24 位完整 EV1527 帧
    tx_val = (addr << 4) | (dat & 0x0F);

    // 1. 同步头脉冲: 高电平 1T (350us) + 低电平 31T (10850us)
    RF_TX_DAT = 1;
    RF_Delay_us(350);
    RF_TX_DAT = 0;
    RF_Delay_us(10850);

    // 2. 依次发送 24 个数据位 (MSB First)
    for (i = 0; i < 24; i++)
    {
        if (tx_val & (0x800000UL >> i))
        {
            // 逻辑 "1": 高电平 3T (1050us) + 低电平 1T (350us)
            RF_TX_DAT = 1;
            RF_Delay_us(1050);
            RF_TX_DAT = 0;
            RF_Delay_us(350);
        }
        else
        {
            // 逻辑 "0": 高电平 1T (350us) + 低电平 3T (1050us)
            RF_TX_DAT = 1;
            RF_Delay_us(350);
            RF_TX_DAT = 0;
            RF_Delay_us(1050);
        }
    }
}

/**
 * @brief 调制发射 25 帧 EV1527 射频同步电平信号以确保接收侧可靠触发
 */
void EV1527_Transmit(u32 addr, u8 dat)
{
    u8 r;
    bit ea_bak = EA; // 备份并屏蔽全局中断，确保发射高低电平周期的绝对纯净与防抖
    EA = 0;

    RF_SetMode(2);  // 切换为发射状态，接通天线与射频模块通道
    Delay_ms(5);    // 稍作延时使射频通路稳定

    // 连续发射 25 帧以保证接收设备顺利锁定并解码
    for (r = 0; r < 25; r++)
    {
        EV1527_TxFrame(addr, dat);
        // 去除帧与帧之间可能导致波形不连续的 Delay_ms
    }

    RF_TX_DAT = 0;  // 结束发射，拉低数据脚
    RF_SetMode(1);  // 恢复为常态后台接收模式

    EA = ea_bak;    // 还原全局中断开关状态
}

/**
 * @brief RF 收发诊断测试功能 (支持发送与接收监听打印)
 */
void RF_DiagnosticMode(char choice)
{
    if (choice == 't')
    {
        u8 i;
        Uart_SendString("=== RF TX Test: Transmitting 20 test frames... ===\r\n");
        // 开启发射模式并配置天线开关
        RF_SetMode(2);
        Delay_ms(5);

        for (i = 0; i < 20; i++)
        {
            // 连续发送测试包，每次发送伴随马达短震及指示灯闪烁
            MOTOR = 1;
            RGB_Send(0, 150, 0, 0, 150, 0); // 绿光闪烁
            EV1527_TxFrame(0x37A86UL, 0x01);
            MOTOR = 0;
            RGB_Send(0, 0, 0, 0, 0, 0);

            Delay_ms(150); // 帧间隔
        }
        RF_TX_DAT = 0;
        RF_SetMode(1); // 重新恢复接收模式
        Uart_SendString("[RF] Transmit Done!\r\n");
    }
    else if (choice == 'r')
    {
        u16 wait_ms;
        u32 rx_addr;
        u8 rx_data;

        Uart_SendString("=== RF RX Test: Listening for 5 seconds... ===\r\n");
        RF_SetMode(1); // 配置进入接收模式并使能天线
        Delay_ms(10);

        // 5秒的非阻塞监听
        for (wait_ms = 0; wait_ms < 5000; wait_ms++)
        {
            if (EV1527_Decode(&rx_addr, &rx_data))
            {
                Uart_SendString("[RF] Decoded successfully! Addr: 0x");
                Uart_SendHex32(rx_addr);
                Uart_SendString(", Cmd/Data: ");
                Uart_SendHex8(rx_data);
                Uart_SendString("\r\n");

                // 收到信号后马达震动并亮青色灯提醒
                MOTOR = 1;
                RGB_Send(0, 150, 150, 0, 150, 150);
                Delay_ms(100);
                MOTOR = 0;
                RGB_Send(0, 0, 0, 0, 0, 0);
            }
            Delay_ms(1);
        }
        Uart_SendString("=== RF RX Test End ===\r\n");
    }
}

/**
 * @brief 电气回环自检测试 (物理短路 P2.1 与 P3.6 自检)
 * @details 用户通过短路 P2.1 和 P3.6 来实现 GPIO 的物理连通性自检
 */
void Loopback_Test(void)
{
    u16 match_count = 0;
    u16 i;

    EAXFR = 1;
    RF_SetMode(1); // 开启接收芯片
    Delay_ms(100);

    Uart_SendString("Starting RF Hardware Loopback Test (P2.1 -> P3.6)...\r\n");
    Uart_SendString("Please use a metal tweezers to short-circuit P2.1 (Pin 22) and P3.6 (Pin 19)!\r\n");

    for (i = 0; i < 100; i++)
    {
        RF_TX_DAT = 1;
        Delay_us(500);
        if (RF_RX_DATA == 1) match_count++;

        RF_TX_DAT = 0;
        Delay_us(500);
        if (RF_RX_DATA == 0) match_count++;
    }

    Uart_SendString("Loopback Match Count: ");
    Uart_SendHex16(match_count);
    Uart_SendString("/200\r\n");

    if (match_count > 150)
    {
        Uart_SendString("Result: PASS! Pin P2.1 and P3.6 are electrical connected successfully!\r\n");
    }
    else
    {
        Uart_SendString("Result: FAIL! GPIO coupling check failed. Short-circuit the pins and test again.\r\n");
    }

    RF_SetMode(0); // 关断射频
}