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docs: 根据架构.odg重新设计重构手环系统的分层事件驱动APP框架设计文档

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zouhaitao
2026-07-10 09:17:27 +08:00
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Docs/30_architecture/main.md
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# 架构设计说明书 (Docs/30_architecture/main.md)
本章节定义手环的系统软硬件架构设计，包括引脚分配、核心状态机迁移关系、持久化数据存储结构以及软件分层框架与主循环调度流程。
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## 1. 硬件原理图与引脚分配架构
手环的完整电路连接设计参见以下 KiCad 硬件工程文件：
* **硬件原理图**：[text.kicad_sch](file:///c:/workfile/105/stc32g12k128/Hardware/text.kicad_sch)
* **PCB 布局图**：[text.kicad_pcb](file:///c:/workfile/105/stc32g12k128/Hardware/text.kicad_pcb)
主控芯片采用 **STC32G12K128**（工作频率 24.0 MHz，单周期 8051 内核，32位乘除法器）。
显示端采用 **Truly 0.95寸 AMOLED 屏幕**，物理分辨率为 **120x240 像素**，控制芯片为 **RM69310**。
### 1.1 GPIO 物理映射表
| 芯片引脚号 | 引脚名称 | 逻辑网络标号 | IO 模式 | 连接外设与功能描述 |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Pin 1** | `P1.0` | `TXD` | 推挽输出 | 串口 1 (UART1) 发送脚 |
| **Pin 2** | `P1.1` | `RXD` | 高阻输入 | 串口 1 (UART1) 接收脚 |
| **Pin 4** | `P1.5` | `+3.3V` | 电源 | 屏幕/系统 3.3V 逻辑供电 |
| **Pin 5** | `P1.6` | `+3.3V` | 电源 | 屏幕/系统 3.3V 逻辑供电 |
| **Pin 6** | `P1.7` | `TP_RST` | 推挽输出 | 触摸屏复位脚 (NC) |
| **Pin 8** | `UCAP` | `TP_INT` | 输入中断 | 触摸屏中断唤醒脚 (NC) |
| **Pin 9** | `P5.4` | `SPI_SDO` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行数据输出 (MISO) |
| **Pin 10** | `Vcc` | `SPI_CS` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 片选信号 (CS) |
| **Pin 11** | `VREF+` | `SPI_CLK` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行时钟信号 (SCL) |
| **Pin 12** | `GND` | `SPI_SDI` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行数据输入 (MOSI/SDA) |
| **Pin 13** | `P3.0` | `SPI_DCX` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 数据/指令选择脚 (D/C) |
| **Pin 14** | `P3.1` | `DIS_RST` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕复位控制脚 (RESET) |
| **Pin 19** | `P3.6` | `KEY_DOWN` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ▼ (下移)，按下为低电平 |
| **Pin 20** | `P3.7` | `KEY_CONFIRM` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ■ (确认/菜单)，按下为低电平 |
| **Pin 21** | `P2.0` | `KEY_UP` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ▲ (上移)，按下为低电平 |
| **Pin 22** | `P2.1` | `BAT_ADC` | 模拟输入 | 电池电压采样输入端口，对应硬件 ADC 通道 9 (A9) |
| **Pin 23** | `P2.2` | `DET` | 高阻输入 | USB 插入充电检测引脚，高电平代表正在充电 |
| **Pin 24** | `P2.3` | `KEY_SOS` | 高阻输入 + 上拉 | 上部并联 SOS 求救按键，按下为低电平 |
| **Pin 25** | `P2.4` | `MOTOR_PWM` | 推挽输出 | 连接振动马达驱动电路。高电平震动，低电平静止 |
| **Pin 27** | `P2.6` | `LED_RGB` | SPI MOSI | WS2812B 级联双幻彩灯珠 DIN 控制信号 |
| **Pin 28** | `P2.7` | `SHUT` | 推挽输出 | OLED 供电芯片 SGM3833 控制引脚。高电平开启供电，低电平切断 |
| **Pin 29** | `P0.0` | `RF_RX_DATA` | 输入中断 | LR690L 433MHz 射频接收芯片数据输出脚 (INT0/INT2) |
| **Pin 30** | `P0.1` | `RF_TX` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片发射使能控制引脚 |
| **Pin 31** | `P0.2` | `RF_RX` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片接收使能控制引脚 |
| **Pin 32** | `P0.3` | `RF_TX_DAT` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片发射调制数据输入引脚 |
---
## 2. 软件核心业务状态机
系统包含 10 个业务状态，其状态迁移关系如下图所示：
```mermaid
stateDiagram-v2
[*] --> STATE_CLOCK
%% 休眠与唤醒
STATE_CLOCK --> STATE_SLEEP : 10秒无操作超时
STATE_SLEEP --> STATE_CLOCK : 中断唤醒 (按键/无线信号)
%% 主选择菜单迁移
STATE_CLOCK --> STATE_MENU : CONFIRM 长按 3 秒
STATE_MENU --> STATE_CLOCK : CONFIRM 长按 3 秒 / 10秒无操作超时
STATE_MENU --> STATE_SLEEP : 10秒无操作超时
%% 子设置页面迁移
STATE_MENU --> STATE_SET_TIME : 选中 "1. HORLOGE" + 确认键单击
STATE_SET_TIME --> STATE_CLOCK : 保存退出 / 10秒无操作超时
STATE_MENU --> STATE_PAIR_SEARCH : 选中 "2. APPAIR." + 确认键单击
STATE_PAIR_SEARCH --> STATE_PAIR_CONFIRM : 捕获 433MHz 传感器数据 (自动识别传感器类型)
STATE_PAIR_CONFIRM --> STATE_CLOCK : 序号微调后 CONFIRM 确认保存
STATE_PAIR_SEARCH --> STATE_MENU : 长按 ▼ 键退出
STATE_MENU --> STATE_ARM_DISARM_SELECT : 选中 "3. ALARME" + 确认键单击
STATE_ARM_DISARM_SELECT --> STATE_CLOCK : 选择完成并返回
STATE_MENU --> STATE_IPC_BIND : 选中 "4. LIAISON" + 确认键单击
STATE_IPC_BIND --> STATE_CLOCK : 发射结束 / 确认键长按 3s 退出 / ▼键长按 2s 退出
%% 报警迁移
STATE_CLOCK --> STATE_SOS_EMITTED : 按下上部任意 SOS 键 (点击/长按)
STATE_SLEEP --> STATE_SOS_EMITTED : 中断唤醒直接报警
STATE_SOS_EMITTED --> STATE_CLOCK : 按任意键/超时退出
STATE_CLOCK --> STATE_ALARMING : 捕获已配对传感器报警 (ZONE 0 或布防下的 ZONE 1)
STATE_ALARMING --> STATE_CLOCK : 按任意键/超时退出
```
### 2.1 低功耗设计与唤醒架构
为实现超低功耗，系统在 `STATE_SLEEP` 状态下使用以下硬件与软件协同设计：
1. **彻底切断 PMIC**：拉低 `SGM_CTRL = 0`，使 SGM3833 停止工作，彻底消除 Truly AMOLED 屏的负压静态功耗。
2. **休眠配置**：允许 P0 口电平变化中断与射频接收引脚的中断使能。
3. **进入停机**：将单片机挂起写入 `PCON |= 0x02` 进入停机模式，关闭主时钟。
4. **中断唤醒**：按键按下或 LR690L 接收到载波变化时，触发中断唤醒 MCU，ISR 立即拉高 `SGM_CTRL = 1` 并延时约 50ms 重新初始化 RM69310 屏幕控制器以恢复显示。
---
## 3. 持久化配置数据库架构
为了确保配对数据掉电不丢失，手环使用内置 IAP 读写 Flash 扇区：
* **物理存储扇区**：`0xFE0000` (末尾扇区，大小为 512 字节)。
* **数据库容量**：共 16 组传感器配置槽位。
* **存储结构定义**：
```c
typedef struct {
u8 is_used; // 有效标志 (0x01: 有效, 其它: 空闲)
u8 addr[3]; // 24位射频物理地址 (EV1527)
u8 type; // 传感器类型 (0: 门磁, 1: 红外, 2: 烟感, 3: 紧急, 4: 气体, 5: 水浸, 6: 振动)
u8 zone; // 防区类别 (0: 永久防区, 1: 普通可撤布防区)
char name_gbk[16]; // 法语自定义防区名称 (格式化为: [名前缀] [两位序号])
} Sensor_Slot;
```
---
## 4. 软件层级架构与核心代码框架
软件系统采用 **分层依赖、事件驱动、非阻塞** 的模块化架构设计。其层级结构与核心依赖关系如下：
### 4.1 系统软件架构分层 (三层架构设计)
为了清晰呈现系统的软硬件隔离层次，手环系统采用单向依赖的层级架构：
```mermaid
graph TD
subgraph APP ["应用逻辑层 (APP Layer)"]
MainScheduler["主循环调度 (main.c)"]
SysStateMachine["业务状态机 (sys_state)"]
end
subgraph DRV ["外设驱动层 (DRV Layer)"]
KEY["KEY 驱动"]
RF["RF 驱动"]
AMOLED["AMOLED 屏刷"]
PM["PM 功耗驱动"]
LED["LED 彩灯驱动"]
MOTOR["马达震动驱动"]
end
subgraph HW ["硬件抽象与时基层 (HW Layer)"]
Timer1["Timer 1 中断时基"]
GPIO["GPIO / ADC / IAP Flash"]
end
HW ===>|驱动时基与中断沿| DRV
DRV ===>|提供抽象API与事件缓冲区| APP
APP ===>|调度外设控制指令| DRV
```
### 4.2 输入事件采集与流转链条 (Input Event Dataflow)
展示按键与无线接收信号从物理引脚触发，经过驱动消抖/解码，进入软件事件缓冲区，并最终被主循环及状态机消费的完整依赖链路：
```mermaid
graph LR
%% 输入物理源 -> 驱动解码 -> 软件缓冲区 -> 状态机消费
Pin_Key["物理按键 P2.0-P3.7"] -->|10ms 定时扫描| KEY["KEY 扫描与消抖"]
KEY -->|判定按键事件| Buf_Key["key_event_buf (环形事件队列)"]
Buf_Key -->|主循环读取并清除| Scheduler["主循环 (main.c)"]
Pin_RF["433MHz 载波沿信号"] -->|INT2 中断触发| RF["RF 自适应解调解码"]
RF -->|解码合法 RFEvent| Scheduler
Scheduler -->|分发有效事件| StateMachine["业务状态机 (SysState)"]
```
### 4.3 控制输出与外设执行链路 (Output Control Flow)
展示业务状态机跳转后，如何通过驱动层向底层硬件引脚输出电平信号，以驱动显示、声光报警、马达振动及电源 PMIC 切断：
```mermaid
graph LR
%% 状态机 -> 外设执行接口 -> 物理引脚拉低/高
StateMachine["业务状态机 (SysState)"] -->|Redraw=1 重绘页面| AMOLED["Truly RM69310 绘制"]
StateMachine -->|防区警示闪烁| LED["WS2812B 彩灯控制"]
StateMachine -->|特定防区震动模式| MOTOR["马达时序控制"]
StateMachine -->|无操作 10s 超时休眠| PM["PM 功耗与电源断电"]
AMOLED -->|SPI 引脚输出| Pin_OLED["OLED 屏幕 (Pin 9-14)"]
LED -->|P2.6 单线时序| Pin_LED["RGB 灯珠 (Pin 27)"]
MOTOR -->|P2.4 PWM 电平| Pin_Mot["马达驱动 (Pin 25)"]
PM -->|P2.7 SHUT 拉低| Pin_PMIC["SGM3833 PMIC (Pin 28)"]
```
### 4.4 架构设计与依赖原则说明
1. **单向依赖原则**：
* **APP 层**仅依赖于 **DRV 层**提供的高级抽象接口（例如 `LED_Set_Color`、`Motor_Start_Pattern`）和 **HW 层**的数据库读写。**严禁**在 APP 层直接写入具体 IO 寄存器。
* **DRV 层**调用 **HW 层**提供的基础时基与 GPIO 端口函数，不保存任何系统级别的状态变量（`current_state` 等）。
* **HW 层**为最底层，除触发中断服务子程序 (ISR) 外，不依赖任何上层逻辑。
2. **事件驱动与非阻塞机制**：
* **按键事件缓冲机制**：`KEY` 驱动在 Timer1 中断中进行每 10ms 的定时扫描消抖。识别到有效按键动作后，将其转换为 `KeyEvent` 并压入内部的 **环形事件队列**。主循环通过轮询读出该事件，避免了在按键按下时产生任何 `while` 等待导致系统挂起。
* **马达与彩灯的异步时序设计**：`MOTOR` 与 `LED` 的报警波形（如：长震、间歇闪烁）均采用在 1ms 中断中自动扣减计数器的方式实现。APP 层发出启动指令后立即返回，由硬件中断负责底层的波形电平跳转，保证了射频解码及按键响应不会因为声光报警动作而产生卡顿。
3. **电源控制与低功耗恢复链条**：
* 休眠决策完全由主循环内的 `inactivity_timer` 进行倒计时判定。
* 进入休眠前，由 `PM` 驱动断开 `SGM3833` 电源以彻底消除 AMOLED 的暗漏电流。
* 唤醒时，由 GPIO 的电平沿变化触发中断，唤醒 CPU 后由 `PM` 优先执行 **“上电 -> 强延时 50ms 避开浪涌 -> 屏幕控制器重初始化”** 的安全恢复时序，防止未稳定电网下的写屏导致屏幕损坏或花屏。
### 4.5 核心主程序调度框架 (main.c)
主程序采用完全解耦的时间片轮询加事件触发的非阻塞循环结构：
```c
#include "config.h"
// 全局状态变量
SystemState current_state;
u16 inactivity_timer;
u32 rx_addr;
u8 rx_type;
void main(void) {
// 1. 初始化底层硬件与外设驱动
System_Init();
Power_Init(); // SGM_CTRL 默认拉高工作
LCD_Init(); // Truly AMOLED 初始化
RF_Init(); // LR690L 接收中断与发射初始化
WS2812_Init(); // 双级联彩灯初始化
Motor_Init(); // 马达脉冲时序初始化
ADC_Init(); // 电池采样初始化
// 2. 载入持久化数据配置
Load_Database();
// 3. 初始化软件状态与计时器
current_state = STATE_CLOCK;
inactivity_timer = 0;
Redraw = 1;
// 开启全局中断
EA = 1;
// 4. 核心主循环轮询调度
while (1) {
// A. 轮询射频接收
if (EV1527_Decode(&rx_addr, &rx_type)) {
inactivity_timer = 0; // 重置休眠计数
Process_RF_Event(rx_addr, rx_type);
}
// B. 轮询并消耗按键事件
if (key_event_buf != KEY_EVENT_NONE) {
KeyEvent evt = key_event_buf;
key_event_buf = KEY_EVENT_NONE; // 清空事件
inactivity_timer = 0; // 重置休眠计数
Process_System_Event(evt);
}
// C. 超时低功耗检测判定
if (inactivity_timer >= 1000) { // 10秒无操作
inactivity_timer = 0;
current_state = STATE_SLEEP;
// 执行硬件关屏断电并让单片机进入深度休眠
Enter_Low_Power_Sleep();
// 被外部中断唤醒后从此处开始继续向下运行，执行电源与显示恢复
Wakeup_Restore();
current_state = STATE_CLOCK;
Redraw = 1;
}
// D. 屏幕刷新渲染调度
if (Redraw) {
Redraw = 0; // 清除标志
Render_UI_Screen(current_state);
}
// E. 喂狗操作
WDT_CONTR = 0x17;
}
}
```
---
## 5. 模块间输入/输出事件与流转处理消耗图
为了使各功能模块（Drivers & App）交互逻辑清晰可见，下表整理了各模块产生的事件源（输入）及其被消费（输出）的处理链路：
### 5.1 模块输入/输出事件矩阵
| 模块名称 | 输入源 (触发源) | 产生/发出事件 | 输出消费对象 (消费处理) |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **按键模块 (KEY)** | 物理引脚（P0.1~P0.5）电平状态改变 | `KeyEvent`<br>- `KEY_UP_SHORT` / `KEY_DOWN_SHORT`<br>- `KEY_DOWN_LONG` (长按▼ 2秒)<br>- `KEY_CONFIRM_CLICK`<br>- `KEY_CONFIRM_LONG` (长按■ 3秒)<br>- `KEY_SOS_SHORT` / `KEY_SOS_LONG` (SOS键短按或长按) | 写入全局事件缓冲队列 `key_event_buf`。由 **APP 应用状态机** 读出后用于控制页面导航、退出告警或启动对码。 |
| **无线射频 (RF)** | LR690L 433MHz 载波信号接收（输入电平变化） | `RFEvent` (包含 `rx_addr` 与 `rx_type`) | 传递至 **APP 状态机** 的 `Process_RF_Event` 进行报警分发。 |
| **状态机 (APP)** | 消耗 `key_event_buf` 或 `RFEvent` | `SysState` 业务状态跳转及动作指令 | 1. 改变 `current_state` 并设置 `Redraw = 1`；<br>2. 调度 **LED** 及 **MOTOR** 开启报警灯效/马达振动；<br>3. 写入 **IAP Flash 数据库** 配对记录；<br>4. 调用 **RF** 发送对码或主动SOS信号。 |
| **显示模块 (LCD)** | 状态机重绘请求 `Redraw == 1` | SPI 像素渲染显示流 | 驱动 **Truly AMOLED** 渲染当前状态所对应的时钟、主菜单、对码、时间设定或报警画面。 |
| **供电管理 (POWER)**| 1. `inactivity_timer >= 1000` (10秒超时)<br>2. 中断唤醒信号 (GPIO/INT2) | 电源电平控制及停机状态 | 1. **进入休眠**：发出关屏指令 -> 拉低 `SGM_CTRL = 0` -> 执行停机挂起（主循环暂停在 `Enter_Low_Power_Sleep` 内）；<br>2. **唤醒恢复**：拉高 `SGM_CTRL = 1` -> 延时 50ms -> 重新初始化 RM69310 屏幕控制器（主循环恢复运行并重绘时钟）。 |
| **彩灯模块 (LED)** | 状态机调用报警指示请求 | SPI 48-bit 灯珠级联控制字 | 向两颗级联的 WS2812B 发送颜色数据（报警时交替闪烁，配对时常亮）。 |
| **马达模块 (MOTOR)**| 状态机请求按键反馈/告警振动 | IO 电平状态控制字 (P2.5) | 定时驱动 `P2.5` 引脚电平产生不同振动波形（如短振、长振、间歇循环振动）。 |
### 5.2 事件流转与消费链路拓扑
手环系统的输入事件（按键中断与无线载波中断）在主循环中的处理与消耗流转关系如下：
```mermaid
flowchart TD
%% 硬件输入事件
PinKey[物理按键按下 / 下降沿] -->|P2.0-P3.7 端口中断| ISR_Port0[GPIO 中断 ISR]
Carrier[433MHz 射频载波信号] -->|INT2 中断| ISR_INT2[INT2 唤醒中断 ISR]
%% 中断服务层 (ISR)
ISR_Port0 -->|唤醒系统并每10ms扫描| KeyScan[消抖与长短按判定]
ISR_INT2 -->|唤醒系统并使能软解码| RFDecode[EV1527 自适应比值解码]
%% 事件过滤与缓冲层
KeyScan -->|判定有效按键事件| BufKey[写入 key_event_buf 缓冲区]
RFDecode --> ProcessRF[生成合法传感器 RFEvent]
%% APP 状态机消费处理
BufKey -->|主循环读取并重置| SM_Key[消费按键事件]
ProcessRF -->|主循环调用并比对配置| SM_RF[消费已配对防区报警]
SM_Key -->|CONFIRM 长按 3s| StateMenu[切入 STATE_MENU 并 Redraw=1]
SM_Key -->|子页面确认操作| StateSub[执行配对/布防/时间设定并 IAP 写入]
SM_Key -->|点击/长按 SOS 键| EmitSOS[调用 RF 主动发射 0x08 SOS 信号]
SM_Key -->|告警状态任意键| ClearAlarm[清除本地报警状态并退回时钟]
SM_RF -->|匹配成功且处于布防| LocalAlarm[触发 LED 交替闪烁 & 马达间歇振动]
%% 显示与控制响应
StateMenu -->|Redraw == 1| LcdPaint[Truly AMOLED 屏幕局部像素重绘]
StateSub -->|Redraw == 1| LcdPaint
LocalAlarm -->|Redraw == 1| LcdPaint
EmitSOS -->|Redraw == 1| LcdPaint
```
---
## 6. 核心业务事件输入输出 (I/O) 架构明细表
为实现绝对清晰的软硬件交互链路，以下为手环核心业务事件的端到端输入、输出及流转逻辑汇总：
### 6.1 核心事件 I/O 矩阵
| 事件名称 | 输入源 (触发条件与参数) | 状态机判定逻辑 (当前状态与条件) | 输出结果 & 动作执行 (显示、灯效、马达与无线) |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **按键操作事件**<br>`KEY_EVENT` | **源**：P2.0~P3.7 下降沿中断。<br>**参数**：`KEY_UP`、`KEY_DOWN`、`KEY_CONFIRM` (短按/长按)。 | **当前状态**：`STATE_CLOCK` / `STATE_MENU` 等。<br>**条件**：在待机下长按确认键 3 秒进入菜单；在菜单下短按 ▲/▼ 键翻页。 | 1. **显示**：置 `Redraw = 1`，LCD 刷新切换对应页面；<br>2. **触觉**：发出 50ms 极短振动作按键反馈。 |
| **主动求救事件**<br>`SOS_ACTIVE_EVENT` | **源**：上部任意 SOS 按键按下（短按或长按）。 | **当前状态**：除已报警外的任意业务状态。<br>**条件**：无视当前状态，拥有最高抢占优先级。 | 1. **状态**：切入 `STATE_SOS_EMITTED`；<br>2. **无线**：通过 LR690L 周期性（2s）发射手环 Factory ID 及 `0x08` (SOS) 数据包；<br>3. **显示**：LCD 闪烁呈现超大警灯与分行 `SOS EMIS` 字样；<br>4. **灯效**：WS2812B 红色高速交替闪烁（50ms周期）；<br>5. **马达**：持续间歇长振（振 1000ms，停 200ms）。 |
| **无线对码捕获事件**<br>`RF_PAIR_RECV_EVENT` | **源**：LR690L 接收 433MHz 对码载波包。<br>**参数**：24-bit 物理地址 + 4-bit 传感器类型数据码。 | **当前状态**：`STATE_PAIR_SEARCH` (搜索对码中)。<br>**条件**：捕获到合法 EV1527 帧。 | 1. **状态**：切换至 `STATE_PAIR_CONFIRM` (确认微调)；<br>2. **显示**：只读显示自动识别的传感器名称（如 `PORTE`）、大图标，以及超大 `[ 01 ]` 序号选框；<br>3. **马达**：发出 300ms 短振提醒成功捕获。 |
| **传感器入侵警报事件**<br>`RF_ALARM_RECV_EVENT` | **源**：LR690L 接收 433MHz 警报载波包。<br>**参数**：传感器地址 + 4-bit 状态码。 | **当前状态**：`STATE_CLOCK` (待机)。<br>**条件**：1. 地址与 Flash 数据库匹配；<br>2. 该防区属于 ZONE 0 (24h) 或处于已布防状态下的 ZONE 1。 | 1. **状态**：切入 `STATE_ALARMING`；<br>2. **显示**：LCD 亮起 4px 闪烁红边框与 64x64px 对应传感器报警图标，显示 `PORTE 01 INTRUSION!`；<br>3. **灯效**：WS2812B 闪烁对应传感器防区色彩（500ms闪烁）；<br>4. **马达**：根据传感器类型，输出对应的间歇振动波形（如门磁短振 1 次）。 |
| **系统自动休眠事件**<br>`AUTO_SLEEP_EVENT` | **源**：软件时钟 `inactivity_timer >= 1000` (10s)。 | **当前状态**：`STATE_CLOCK` / `STATE_MENU` / `STATE_SET_TIME` 等非报警状态。 | 1. **状态**：切入 `STATE_SLEEP`；<br>2. **硬件**：拉低 `SGM_CTRL = 0` 切断 AMOLED PMIC 供电；<br>3. **电源**：使能 P0 口电平中断及 INT2，挂起 CPU 进入 Power-Down 极低功耗模式。 |
| **中断唤醒系统事件**<br>`SYSTEM_WAKEUP_EVENT` | **源**：GPIO 端口按键沿变化或 INT2 载波接收中断。 | **当前状态**：`STATE_SLEEP` (深度休眠中)。 | 1. **状态**：切回 `STATE_CLOCK`；<br>2. **电源**：拉高 `SGM_CTRL = 1` 恢复 OLED 供电；<br>3. **延迟**：延时 50ms 避开冲击电流并完成 RM69310 的重初始化；<br>4. **显示**：置 `Redraw = 1` 重绘时钟走时界面格式。 |
| **IPC 摄像头对码事件**<br>`IPC_BIND_SEND_EVENT` | **源**：在菜单中确认进入 `4. LIAISON`。 | **当前状态**：`STATE_IPC_BIND`。 | 1. **无线**：连发 433MHz 手环 Factory ID 及 `0x01` 绑定对码包；<br>2. **显示**：呈现 48x48px 摄像头大图标及 `LIAISON EN COURS`；<br>3. **退出**：长按确认键 3 秒或长按 ▼ 键 2 秒，退出并恢复时钟。 |
| **警报解除复位事件**<br>`ALARM_CLEAR_EVENT` | **源**：报警状态下侧边或上部任意按键按下。 | **当前状态**：`STATE_ALARMING` 或 `STATE_SOS_EMITTED`。 | 1. **状态**：切回 `STATE_CLOCK`；<br>2. **灯效**：WS2812B 彻底熄灭；<br>3. **马达**：清空马达状态并立即停振；<br>4. **显示**：置 `Redraw = 1`，LCD 重绘走时时钟。 |
# 架构设计说明书 (Docs/30_architecture/main.md)
本章节定义手环的系统软硬件架构设计，包括引脚分配、基于事件驱动的 APP 框架微内核设计、事件生命周期流转机制以及持久化数据存储结构。
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## 1. 硬件原理图与引脚分配架构
手环的完整电路连接设计参见以下 KiCad 硬件工程文件：
* **硬件原理图**：[text.kicad_sch](file:///c:/workfile/105/stc32g12k128/Hardware/text.kicad_sch)
* **PCB 布局图**：[text.kicad_pcb](file:///c:/workfile/105/stc32g12k128/Hardware/text.kicad_pcb)
主控芯片采用 **STC32G12K128**（工作频率 24.0 MHz，单周期 8051 内核，32位乘除法器）。
显示端采用 **Truly 0.95寸 AMOLED 屏幕**，物理分辨率为 **120x240 像素**，控制芯片为 **RM69310**。
### 1.1 GPIO 物理映射表
| 芯片引脚号 | 引脚名称 | 逻辑网络标号 | IO 模式 | 连接外设与功能描述 |
| :--- | :--- | :--- | :--- | :--- |
| **Pin 1** | `P1.0` | `TXD` | 推挽输出 | 串口 1 (UART1) 发送脚 |
| **Pin 2** | `P1.1` | `RXD` | 高阻输入 | 串口 1 (UART1) 接收脚 |
| **Pin 4** | `P1.5` | `+3.3V` | 电源 | 屏幕/系统 3.3V 逻辑供电 |
| **Pin 5** | `P1.6` | `+3.3V` | 电源 | 屏幕/系统 3.3V 逻辑供电 |
| **Pin 6** | `P1.7` | `TP_RST` | 推挽输出 | 触摸屏复位脚 (NC) |
| **Pin 8** | `UCAP` | `TP_INT` | 输入中断 | 触摸屏中断唤醒脚 (NC) |
| **Pin 9** | `P5.4` | `SPI_SDO` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行数据输出 (MISO) |
| **Pin 10** | `Vcc` | `SPI_CS` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 片选信号 (CS) |
| **Pin 11** | `VREF+` | `SPI_CLK` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行时钟信号 (SCL) |
| **Pin 12** | `GND` | `SPI_SDI` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 串行数据输入 (MOSI/SDA) |
| **Pin 13** | `P3.0` | `SPI_DCX` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕 SPI 数据/指令选择脚 (D/C) |
| **Pin 14** | `P3.1` | `DIS_RST` | 推挽输出 | Truly AMOLED 屏幕复位控制脚 (RESET) |
| **Pin 19** | `P3.6` | `KEY_DOWN` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ▼ (下移)，按下为低电平 |
| **Pin 20** | `P3.7` | `KEY_CONFIRM` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ■ (确认/菜单)，按下为低电平 |
| **Pin 21** | `P2.0` | `KEY_UP` | 高阻输入 + 上拉 | 侧边按键 ▲ (上移)，按下为低电平 |
| **Pin 22** | `P2.1` | `BAT_ADC` | 模拟输入 | 电池电压采样输入端口，对应硬件 ADC 通道 9 (A9) |
| **Pin 23** | `P2.2` | `DET` | 高阻输入 | USB 插入充电检测引脚，高电平代表正在充电 |
| **Pin 24** | `P2.3` | `KEY_SOS` | 高阻输入 + 上拉 | 上部并联 SOS 求救按键，按下为低电平 |
| **Pin 25** | `P2.4` | `MOTOR_PWM` | 推挽输出 | 连接振动马达驱动电路。高电平震动，低电平静止 |
| **Pin 27** | `P2.6` | `LED_RGB` | SPI MOSI | WS2812B 级联双幻彩灯珠 DIN 控制信号 |
| **Pin 28** | `P2.7` | `SHUT` | 推挽输出 | OLED 供电芯片 SGM3833 控制引脚。高电平开启供电，低电平切断 |
| **Pin 29** | `P0.0` | `RF_RX_DATA` | 输入中断 | LR690L 433MHz 射频接收芯片数据输出脚 (INT0/INT2) |
| **Pin 30** | `P0.1` | `RF_TX` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片发射使能控制引脚 |
| **Pin 31** | `P0.2` | `RF_RX` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片接收使能控制引脚 |
| **Pin 32** | `P0.3` | `RF_TX_DAT` | 推挽输出 | LR690L 射频芯片发射调制数据输入引脚 |
---
## 2. 软件事件驱动 APP 框架 (Event-Driven App-Framework)
手环软件系统摒弃了传统的单线程前后台大循环设计，采用分层明确的 **事件驱动式 APP 框架** 架构。
### 2.1 五层软件架构模型
```mermaid
graph TD
%% 5层立体依赖结构
subgraph LayerApps ["1. 应用业务层 (Applications)"]
ActiveApp["当前活跃应用 (Foreground App)"]
BgApp["后台监测应用 (Background App)"]
end
subgraph LayerAppMgr ["2. 应用管理层 (APP Management)"]
AppManager["APP 管理器 (StartApp / CloseApp)"]
Lifecycle["生命周期调度机"]
end
subgraph LayerEvent ["3. 事件总线层 (Event Layer)"]
EventDispatcher["事件分配器 (Event Dispatcher)"]
EventQueue["事件环形缓冲区 (EventQueue)"]
end
subgraph LayerDrivers ["4. 中断与驱动层 (Drivers)"]
ExtInt["外部中断 (KEY按键扫描 / RF解码)"]
TimeInt["时钟中断 (Timer1 1ms时基)"]
ADC_Drv["ADC 电量采集"]
LCD_Drv["LCD 屏幕绘制驱动"]
end
subgraph LayerHW ["5. 硬件实体层 (STC32 HW)"]
MCU["STC32G 单片机核心"]
end
%% 单向数据与控制交互
LayerHW ===> LayerDrivers
LayerDrivers ===>|异步推送事件| LayerEvent
LayerEvent ===>|事件分发路由| LayerAppMgr
LayerAppMgr ===>|生命周期回调与分发| LayerApps
LayerApps ===>|调用显示/报警动作| LayerDrivers
```
---
## 3. 应用生命周期机制 (APP Lifecycle)
手环中运行的各个子功能页面（如时钟、菜单、对码、布防）均被抽象为独立的 **App 实例**。每个 App 必须注册并实现以下生命周期回调接口：
```c
typedef struct {
u8 app_id; // 应用程序 ID
void (*OnStart)(void); // 启动回调：应用切入前台，加载资源、初始化显示
void (*onRun)(void); // 循环回调：主循环轮询轮空调用，执行非阻塞业务逻辑
void (*onClose)(void); // 关闭回调：应用退出前台，保存状态、清理外设
void (*onEvent)(KeyEvent evt); // 事件回调：接收并消耗来自事件层的系统事件
} WristbandApp;
```
### 3.1 活跃应用切换逻辑 (APP Switch)
1. 当调用 `StartApp(target_app_id)` 时：
* 触发当前活跃应用的 `onClose()` 接口，执行现场保存及关屏/停振等外设清理。
* 更新活跃应用指针指向新 App。
* 触发新活跃应用的 `OnStart()` 接口，执行初始画面的绘制（置 `Redraw = 1`）。
2. 在主循环中，系统不断执行当前活跃应用的 `onRun()` 接口，以维护非阻塞的页面动画或等待超时逻辑。
---
## 4. 事件采集、缓冲与流转机制 (Event Bus)
事件总线层是实现前后台解耦的核心。
```mermaid
graph LR
%% 事件的产生与消耗流转
HW_Sig["物理引脚状态跳变"] -->|电平变化中断| Driver["驱动中断 ISR"]
Driver -->|消抖/自适应解调| Packer["封装统一事件 (KeyEvent)"]
Packer -->|Key_Push_Event| Queue["Event Ring Buffer (环形队列)"]
Queue -->|Key_Pop_Event| MainLoop["MainLoop 轮询读取"]
MainLoop -->|事件分发| AppMgr["APP 管理器"]
AppMgr -->|onEvent(evt) 回调| ActiveApp["当前活跃 App 实例"]
```
### 4.1 环形事件缓冲区 (EventQueue)
为防止高速按键或多输入源并发导致事件丢失，系统建立一个深度为 4 级的环形事件队列。按键消抖模块与 RF 模块作为 **事件产生者** 将数据推送至队列：
* **按键事件产生**：Timer1 定时器每 10ms 中断扫描物理引脚，判定有效按键后执行 `Key_Push_Event(KEY_UP_SHORT)`。
* **RF 事件产生**：LR690L 接收中断触发，解码线程还原 24 位载波包，识别到配对传感器动作，推送对应防区事件。
* **事件路由**：主循环轮询事件队列，若队列非空，`Key_Pop_Event()` 读出事件并分配给当前活跃应用的 `onEvent(evt)` 执行特异化响应。
---
## 5. 持久化配置数据库架构
手环配对防区数据存储在 STC32G 内置 Flash 的第 254 扇区：
* **物理存储地址**：`0xFE0000` (末尾 512 字节)。
* **数据库容量**：共 16 组传感器配置槽位。
* **存储结构定义**：
```c
typedef struct {
u8 is_used; // 有效标志 (0x01: 有效, 其它: 空闲)
u8 addr[3]; // 24位射频物理地址 (EV1527)
u8 type; // 传感器类型 (0: 门磁, 1: 红外, 2: 烟感, 3: 紧急, 4: 气体, 5: 水浸, 6: 振动)
u8 zone; // 防区类别 (0: 永久防区, 1: 普通可撤布防区)
char name_gbk[16]; // 法语自定义防区名称 (格式化为: [名前缀] [两位序号])
} Sensor_Slot;
```
---
## 6. 核心业务事件输入输出 (I/O) 架构明细表
手环核心事件在整个框架中的端到端流动及消耗链路如下：
| 事件名称 | 输入源 (触发条件与参数) | 事件总线流转 (产生端 -> 分发端) | 活跃 APP 消费处理 (逻辑响应与动作) |
| :--- | :--- | :--- | :--- |
| **按键操作事件**<br>`KEY_EVENT` | **源**：Pin 19/20/21 下降沿中断。<br>**参数**：▲/▼/■ (短按/长按)。 | **产生**：`KEY` 驱动 10ms 中断消抖扫描包装。<br>**分发**：`Key_Push_Event` 压入队列，主循环读出并传入活跃 App。 | **待机应用**：长按确认键 3 秒，调用 `StartApp(APP_MENU)`；<br>**菜单应用**：短按 ▲/▼ 键移动高亮焦点；短按确认键调用 `StartApp` 进入对应子设置应用。 |
| **主动求救事件**<br>`SOS_ACTIVE_EVENT` | **源**：Pin 24 (`P2.3`) SOS 物理键拉低。 | **产生**：检测到低电平，直接压入事件队列 `KEY_SOS_ACTIVE`。<br>**分发**：主循环捕获，APP 管理器强制抢占调用 `StartApp(APP_SOS)`。 | **SOS报警应用**：<br>1. 显示：AMOLED 亮起 `SOS EMIS`；<br>2. 灯效：WS2812B 红色交替闪烁 (50ms)；<br>3. 马达：开启间歇长振 (振1000ms，停200ms)；<br>4. 射频：启动发送线程周期性（2s）发射手环 Factory ID 及 `0x08` (SOS) 包。 |
| **无线对码捕获事件**<br>`RF_PAIR_RECV_EVENT` | **源**：Pin 29 沿变化中断。<br>**参数**：EV1527 24位对码信号。 | **产生**：RF 驱动解调同步头并还原二进制码字。<br>**分发**：包装为 `RF_PAIR_EVENT` 传入事件队列，主循环分发。 | **配对应用**：<br>1. 状态：跳转进入 `STATE_PAIR_CONFIRM` (微调保存页)；<br>2. 显示：只读显示自动识别的传感器类型及大图标；<br>3. 马达：短振 300ms 提醒成功；<br>4. 交互：通过按键微调序号并写入 Flash 数据库。 |
| **传感器入侵警报事件**<br>`RF_ALARM_RECV_EVENT` | **源**：Pin 29 沿变化中断。<br>**参数**：传感器物理地址 + 4位状态码。 | **产生**：RF 驱动还原码字。<br>**分发**：主循环比对 Flash 数据库匹配槽位成功，触发防区报警事件。 | **警报应用**：若该防区为 ZONE 0 (24h) 或处于已布防，APP管理器启动 `StartApp(APP_ALARM)`。<br>1. 显示：AMOLED 刷红边框与对应大图标，显示入侵警报文字；<br>2. 灯效：同步闪烁该防区专属色彩；<br>3. 马达：输出对应防区的特定异步振动波形。 |
| **系统自动休眠事件**<br>`AUTO_SLEEP_EVENT` | **源**：软件时钟计时 `inactivity_timer >= 1000` (10s)。 | **产生**：Timer1 中断秒分频累加。<br>**分发**：触发超时休眠事件，分发至当前应用。 | **所有非警报应用**：执行 `onClose()` $
ightarrow$ 调用 PM 模块拉低 `SHUT=0`（Pin 28）彻底切断屏幕供电 $
ightarrow$ 配置 GPIO 变化中断和无线唤醒源 $
ightarrow$ 执行 `PCON|=0x02` 进入停机休眠。 |

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Docs/30_architecture/wristband_architecture.html
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