stc32g128k/Drivers/rf.c

#include "rf.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 u16 GetTimer0_Safe(void);
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);

/**
 * @brief 初始化无线射频芯片相关的 GPIO 引脚方向与状态
 */
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));

    // 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
}

/**
 * @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 使用单片机硬件 Timer0 实现高精度发射电平时延控制
 * @param us 延时微秒数
 * @note STC32G 在 24MHz 晶振 12T 模式下，Timer0 的 1 tick 正好等于 0.5us (2MHz)
 */
void RF_Delay_us(u16 us)
{
    u16 ticks = us * 2;
    TL0 = 0;
    TH0 = 0;
    TR0 = 1; // 启动定时器 0
    while (GetTimer0_Safe() < ticks);
    TR0 = 0; // 停止定时器 0
}

/**
 * @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 获取特定电平引脚状态的持续微秒时间 (利用 Timer0 硬件测量)
 */
u16 GetPulseDuration(u8 state, u16 timeout_us)
{
    u16 timeout_ticks;
    
    // 强制关闭 Timer0 计数器，并将其计数值清零复位
    TR0 = 0;
    TMOD &= 0xF0; // 设置 Timer0 寄存器为模式 0 (16位自动重载)
    TL0 = 0x00;
    TH0 = 0x00;
    
    // 换算 16 位定时器所需的最大 ticks 超时值 (在 1T 模式 24MHz 下，1 Tick = 1 / 24M = 0.0416us)
    // 但此系统 Timer0 默认配置为 12T 模式 (1 Tick = 12 / 24MHz = 0.5us)
    timeout_ticks = (u16)((u32)timeout_us * (MAIN_Fosc / 1000000UL) / 12UL);
    
    TR0 = 1; // 启动 Timer0 硬件计数器
    
    // 根据要捕获的电平状态进行阻塞判断，直到电平发生翻转或计数超时
    while (RF_RX_DATA == state)
    {
        if (GetTimer0_Safe() > timeout_ticks)
        {
            TR0 = 0; 
            return 0; // 判定超时，返回 0
        }
    }
    TR0 = 0; // 关断定时器
    
    return (u16)((u32)GetTimer0_Safe() * 12UL / (MAIN_Fosc / 1000000UL)); 
}

// 模拟射频信号全局变量定义
volatile u32 mock_rx_addr = 0;
volatile u8 mock_rx_data = 0;
volatile bit mock_rf_ready = 0;

/**
 * @brief 阻塞式检测并解码一个合法的 EV1527 射频信号数据帧
 */
bit EV1527_Decode(u32 *out_addr, u8 *out_data)
{
    u16 high_time, low_time;
    u8 i;
    u32 addr = 0;
    u8 dat = 0;
    u16 T;
    u16 idata raw_h[24];
    u16 idata raw_l[24];

    // 检查模拟射频触发
    if (mock_rf_ready) {
        mock_rf_ready = 0;
        *out_addr = mock_rx_addr;
        *out_data = mock_rx_data;
        return 1;
    }

    // ====== 1. 同步头引导脉冲捕获 ======
    {
        u16 wait_cnt = 0;
        while (RF_RX_DATA == 1)
        {
            Delay_us(5);
            wait_cnt++;
            if (wait_cnt > 2000) // 10 毫秒超时保护
                return 0;
        }
        
        wait_cnt = 0;
        while (RF_RX_DATA == 0)
        {
            Delay_us(5);
            wait_cnt++;
            if (wait_cnt > 4000) // 20 毫秒超时保护
                return 0;
        }
    }
    
    // 捕获引导头高电平时间
    high_time = GetPulseDuration(1, 2500);
    if (high_time < 50 || high_time > 2500) {
        return 0;
    }

    // 捕获引导头后续的 31T 低电平时间
    low_time = GetPulseDuration(0, 60000);
    if (low_time < 1500 || low_time > 60000) {
        return 0;
    }

    // 同步引导脉冲的基准时间 T 计算 (引导脉冲高电平宽度即为 1T)
    T = high_time;
    if (T < 100 || T > 800) return 0; // 自适应范围限幅: 100us ~ 800us

    // ====== 2. 依次解析 24 个数据位脉宽 ======
    for (i = 0; i < 24; i++)
    {
        raw_h[i] = GetPulseDuration(1, 2000);
        if (raw_h[i] == 0) return 0;
        
        raw_l[i] = GetPulseDuration(0, 2000);
        if (raw_l[i] == 0) return 0;
    }

    // ====== 3. 双端比值解调判定数据内容 ======
    for (i = 0; i < 24; i++)
    {
        u16 total = raw_h[i] + raw_l[i];
        if (total < T * 3 || total > T * 6) return 0; // 单个数据位周期必须在 3T~6T 之间
        
        if (raw_h[i] > raw_l[i] * 2)
        {
            // 高电平明显长于低电平，代表逻辑 "1"
            if (i < 20)
                addr = (addr << 1) | 1;
            else
                dat = (dat << 1) | 1;
        }
        else if (raw_l[i] > raw_h[i] * 2)
        {
            // 低电平明显长于高电平，代表逻辑 "0"
            if (i < 20)
                addr = (addr << 1);
            else
                dat = (dat << 1);
        }
        else
        {
            return 0; // 电平脉冲比值不合规，判定数据帧畸变，解码作废
        }
    }

    // 校验无误，输出解调数据
    *out_addr = addr;
    *out_data = dat;
    return 1;
}

/**
 * @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
}