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架构设计 (docs/30_architecture/main.md)

本章节阐述手环的硬件拓扑、引脚分配、软件状态机设计、IAP Flash 数据库存储设计以及低功耗待机机制。

1. 硬件规格与引脚映射

主控芯片采用 STC32G12K128 单片机(工作频率 24.0 MHz单周期 8051 内核32位乘除法器

1.1 GPIO 引脚配置表

引脚号 引脚定义 模式配置 物理外设与功能说明
P2.3 WS2812_DI 双向/SPI MOSI 连接 FCOB-2.7 幻彩 RGB 灯条的 DIN 信号输入
P2.5 MOTOR 推挽输出/SCLK 连接振动马达驱动电路。高电平震动,低电平静止
P0.1 KEY_UP 高阻输入+上拉 物理按键 SW1 (▲),按下为低电平
P0.2 KEY_SOS 高阻输入+上拉 物理按键 SW3 (SOS),按下为低电平
P0.3 KEY_DOWN 高阻输入+上拉 物理按键 SW2 (▼),按下为低电平
P1.0 SGM_CTRL 推挽输出 SGM3833 电源使能。高电平使能输出正负 VELVDD & VAVDD
P1.1 LCD_RST 推挽输出 AMOLED 屏幕 RM69310 复位引脚
P1.3 LCD_RS 推挽输出 AMOLED 屏幕 SPI 数据/命令寄存器选择 (D/C)
P1.4 LCD_CS 推挽输出 AMOLED 屏幕 SPI 片选信号
P1.5 LCD_SCL 推挽输出 AMOLED 屏幕 SPI 时钟信号
P1.6 LCD_SDA 推挽输出 AMOLED 屏幕 SPI 数据信号
P2.3 ADC3 模拟输入 电池电压采样输入端口

1.2 SPI 复用与马达防噪硬件规避设计

由于 P2.5 同时作为马达引脚和硬件 SPI 的 SCLK 引脚,为了避免在高频发送 24-bit 灯效数据时引脚电平抖动导致马达异常鸣叫:

  1. 发送前:调用 EA = 0 关闭总中断。临时将 P2.5 引脚配置为 高阻输入模式。此时 SCLK 输出时钟不会使马达导通。
  2. 发送中:通过硬件 SPI 直接串行写入 72 位转换数据24位 RGB 经过 LUT 展宽)。
  3. 发送后:将 P2.5 引脚改回 推挽输出模式。调用 EA = 1 开启中断,继续通过常规 IO 控制马达电平。

2. 核心软件业务状态机 (SystemState)

系统处于主循环中,根据事件和计数器在以下状态(SystemState)间迁移:

stateDiagram-v2
    [*] --> STATE_NORMAL
    STATE_NORMAL --> STATE_ARMED : 接收到布防广播
    STATE_ARMED --> STATE_DISARMED : 接收到撤防广播
    STATE_DISARMED --> STATE_NORMAL : 自动恢复/按键返回
    
    STATE_NORMAL --> STATE_PAIR_MENU : ▲ + ▼ 长按 3 秒
    STATE_PAIR_MENU --> STATE_PAIR_WAIT : 确认选中类型
    STATE_PAIR_WAIT --> STATE_PAIR_CONFIRM : 捕获 433MHz 匹配数据
    STATE_PAIR_CONFIRM --> STATE_PAIR_SUCCESS : 短按 SOS 保存
    STATE_PAIR_CONFIRM --> STATE_PAIR_FAIL : 超时/按▼取消
    STATE_PAIR_SUCCESS --> STATE_PAIR_MENU : 2秒后自动返回
    STATE_PAIR_FAIL --> STATE_PAIR_MENU : 2秒后自动返回
    
    STATE_NORMAL --> STATE_SOS_EMITTED : 短按 SOS
    STATE_ARMED --> STATE_ALARMING : 捕获已配对传感器报警
    STATE_ALARMING --> STATE_NORMAL : 按任意键/超时解除
    STATE_SOS_EMITTED --> STATE_NORMAL : 长按任意键/超时解除

3. IAP Flash 传感器数据库设计

为了断电保存传感器配对信息,使用 STC32G 的 IAP 功能读写 Flash

  • 扇区基地址0xFE0000 (末尾扇区)。
  • 存储结构Sensor_Slot 结构体:
    typedef struct {
        u32 addr;      // 24位射频硬件地址 (EV1527)
        u8 type;       // 传感器类型 (0: 门磁, 1: 红外, 2: 烟感, 3: 燃气, 4: 水浸)
        u8 zone;       // 防区类别 (0: 永久防区, 1: 普通可撤防区)
        char name[16]; // 自定义法语防区名称
    } Sensor_Slot;
    
  • 一共支持 16 个传感器槽位,通过 Load_Database()Save_Database() 进行统一序列化读写。