# 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。 --- ## 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 BT %% 自下而上的 5 层软件依赖拓扑 subgraph Layer5 ["5. 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 Layer4 ["4. 应用管理层 APP Management"] AppManager["APP 管理器 StartApp / CloseApp"] Lifecycle["生命周期调度机"] end subgraph Layer3 ["3. 事件管理与总线层 Event Layer"] EventDispatcher["事件分配器 Event Dispatcher"] EventQueue["事件环形缓冲区 EventQueue"] end subgraph Layer2 ["2. 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 Layer1 ["1. 硬件实体层 STC32 HW"] MCU["STC32G 单片机核心"] end %% 单向数据与控制交互 (自下而上) MCU ===> Layer2 Layer2 ===>|异步推送事件| Layer3 Layer3 ===>|事件分发路由| Layer4 Layer4 ===>|生命周期回调与分发| Layer5 Layer5 ===>|调用显示/报警动作| Layer2 ``` --- ## 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 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 flags_suffix; // 属性字节：Bit 7 代表有效标志 (1: 有效, 0: 空闲)；Bit 0~6 代表法语防区名称的后缀序号 (01~99) u8 addr[3]; // 24位射频物理地址 (EV1527 地址 + 4位状态数据码) } 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**
`KEY_EVENT` | **源**：Pin 19/20/21 下降沿中断。
**参数**：▲/▼/■ (短按/长按)。 | **产生**：`KEY` 驱动 10ms 中断消抖扫描包装。
**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)`；
**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**
`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`。
**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**：
1. 显示：AMOLED 亮起 `SOS EMIS`；
2. 灯效：WS2812B 红色交替闪烁 (50ms)；
3. 马达：开启间歇长振 (振1000ms，停200ms)；
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**
`RF_PAIR_RECV_EVENT` | **源**：Pin 29 沿变化中断。
**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。
**分发**：包装为 `RF_PAIR_EVENT` 传入事件队列，主循环分发。 | **配对应用**：
1. 状态：跳转进入 `STATE_PAIR_CONFIRM` (微调保存页)；
2. 显示：只读显示自动识别的传感器类型及大图标；
3. 马达：短振 300ms 提醒成功；
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**
`RF_ALARM_RECV_EVENT` | **源**：Pin 29 沿变化中断。
**参数**：传感器物理地址 + 4位状态码。 | **产生**：RF 驱动还原码字。
**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)`。
1. 显示：AMOLED 刷红边框与对应大图标，显示入侵警报文字；
2. 灯效：同步闪烁该防区专属色彩；
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**
`AUTO_SLEEP_EVENT` | **源**：软件时钟计时 `inactivity_timer >= 1000` (10s)。 | **产生**：Timer1 中断秒分频累加。
**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。 | | **中断唤醒系统事件**
`SYSTEM_WAKEUP_EVENT` | **源**：GPIO 按键下降沿或无线信号变化触发硬件唤醒。 | **产生**：MCU 瞬间恢复时钟，执行唤醒 ISR。
**分发**：自动触发系统重构事件。 | **系统底层**：优先拉高 `SHUT=1` 开启 SGM3833 供电 $ ightarrow$ **阻塞强延时 50ms 避开浪涌** $ ightarrow$ 完整重新配置 RM69310 屏幕控制器 $ ightarrow$ 调用 `StartApp(APP_CLOCK)` 恢复时钟显示状态。 |