9.8 KiB
TCPClient FreeRTOS 集成测试指南
1. 测试环境准备
1.1 硬件
| 项目 | 说明 |
|---|---|
| MCU 开发板 | CH32V307WCU6（需支持 FLASH/SRAM 分配配置） |
| 红外传感器 | 256×192 DVP 接口热成像模组 |
| 网络 | RJ45 网线，连接到与上位机同一局域网的交换机/路由器 |
| NG 输出 | PA8 引脚可接 LED 或示波器观察脉冲 |
| 串口 | USART1 (115200 baud)，连接 USB-TTL 调试串口 |
1.2 网络参数（代码默认值）
| 参数 | 值 | 对应文件 |
|---|---|---|
| MCU IP | 192.168.1.10 |
main.c → IPAddr |
| 网关 | 192.168.1.1 |
main.c → GWIPAddr |
| 子网掩码 | 255.255.255.0 |
main.c → IPMask |
| 上位机 IP | 192.168.1.50 |
main.c → DESIP，qdx_tcp_logic.c → SERVER_IP |
| 控制流端口 | 5511 |
qdx_tcp_logic.c → CONTROL_PORT |
| 数据流端口 | 5512 |
qdx_tcp_logic.c → DATA_PORT |
注意：如果需要修改上位机 IP，需同时修改
main.c中的DESIP和qdx_tcp_logic.c中的SERVER_IP，保持一致。
1.3 上位机软件
将上位机 IP 设为 192.168.1.50，确保防火墙放行端口 5511 和 5512。
方式 A — PC Demo 程序（推荐先用此方式验证基本通信）：
cd pc/
build.bat # 需要 MinGW GCC (C:\MinGW\bin\gcc.exe)
api_demo.exe # 运行后作为 TCP 服务端监听 5511/5512
方式 B — 网络调试工具（如 NetAssist / Packet Sender / Wireshark）：
- 创建 2 个 TCP Server，分别监听 5511 和 5512
- 用于观察裸数据收发
2. 编译与烧录
2.1 编译
- 打开 MounRiver Studio (MRS)
- 导入工程：
prj/TCPClient/TCPClient.wvproj - 点击 Build (锤子图标) 或
Ctrl+B - 确认编译成功，无 RAM overflow 错误
2.2 烧录
- WCH-Link 连接开发板 SWD 接口
- MRS 菜单 → Flash → Download
- 烧录完成后芯片自动复位
首次烧录后，如果 Option Bytes 的 FLASH/SRAM 分配不是 128K/192K 模式， 代码会自动写入 Option Bytes 并触发复位。串口可看到：
Flash/SRAM config changed to 3, resetting...第二次复位后进入正常运行。
3. 分阶段测试
阶段一：基础启动与 FreeRTOS 调度器
目的：确认 MCU 正常启动、FreeRTOS 调度器运行、心跳任务工作。
操作：
- 连接串口终端（115200, 8N1）
- 上电或复位
预期串口输出：
TCPClient Test
SystemClk:144000000
UserByte: c7
net version:...
mac addr:XX XX XX XX XX XX
WCHNET_LibInit Success
[HB] 0 tick=xxx
[HB] 1 tick=xxx
[HB] 2 tick=xxx
...
检查项：
| # | 检查点 | 通过条件 |
|---|---|---|
| 1 | 系统时钟 | 显示 SystemClk:144000000 |
| 2 | Option Bytes | UserByte 的高 3 位为 110（即 0xC?） |
| 3 | WCHNET 初始化 | 显示 WCHNET_LibInit Success |
| 4 | 心跳打印 | [HB] 每 2 秒递增一次 |
| 5 | 无 assert/HardFault | 不出现 err at line 或 mcause 等错误 |
故障排查：
| 现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 无任何输出 | 串口未连接/波特率错误 | 检查 USART1 TX 引脚连线，确认 115200 |
反复重启打印 Flash/SRAM config changed |
Option Bytes 写入但未生效 | 先用 WCH-ISP 工具手动设置 Option Bytes |
err at line XXX of file "../FreeRTOS/tasks.c" |
Heap 不足 | 检查 configTOTAL_HEAP_SIZE（当前 12KB） |
| 卡死无心跳 | HardFault / startup 配置错 | 检查 mstatus=0x7800、CSR 0x804=0x1f |
阶段二：以太网物理链路
目的：确认 PHY 芯片链路正常。
操作：
- 插入网线
- 观察串口
预期输出：
PHY Link Success
检查项：
| # | 检查点 | 通过条件 |
|---|---|---|
| 1 | PHY 链路 | 插入网线后出现 PHY Link Success |
| 2 | 上位机 ping | 上位机执行 ping 192.168.1.10 能通 |
故障排查：
| 现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 无 PHY Link Success | 网线/PHY 硬件问题 | 检查 RJ45 座子焊接、网线 |
| ping 不通 | IP 冲突或子网不同 | 确认上位机 IP 在 192.168.1.x 段 |
阶段三：TCP 双通道连接
目的：验证 Control（5511）和 Data（5512）两条 TCP 连接成功建立。
操作：
- 上位机启动 TCP 服务端监听 5511 和 5512（PC Demo 或网络工具）
- MCU 上电（或已在阶段一上电，此时它会自动重连）
预期串口输出：
TCP Connected, socket 0
TCP Connected, socket 1
TcpLogic_Start()内部会创建管理线程，自动以 3 秒间隔尝试连接。 如果上位机未就绪，串口可能显示qdx_port: connect timeout，属正常行为。
检查项：
| # | 检查点 | 通过条件 |
|---|---|---|
| 1 | Socket 0 连接 | 串口显示 TCP Connected, socket 0 |
| 2 | Socket 1 连接 | 串口显示 TCP Connected, socket 1 |
| 3 | 上位机收到握手包 | PC Demo 显示收到 Handshake |
故障排查：
| 现象 | 可能原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
connect timeout 循环出现 |
上位机未监听/防火墙 | 确认上位机 TCP Server 已启动、端口未被占用 |
SocketCreat fail XX |
WCHNET socket 数不够 | 检查 WCHNET_NUM_TCP >= 2 |
no free SocketCtx |
连接泄漏 | 排查上次断开是否正确释放了 context |
阶段四：心跳与协议通信
目的：验证 QDX 协议心跳包在 TCP 通道上正常收发。
操作：
- 保持双通道连接
- Wireshark 抓包或 PC Demo 观察
预期行为：
- MCU 每 2 秒发送心跳包到 Control 通道
- 若 6 秒无响应，MCU 主动断开并重连
检查项：
| # | 检查点 | 通过条件 |
|---|---|---|
| 1 | 心跳发送 | Wireshark 可见每 ~2s 一个小包到端口 5511 |
| 2 | 超时断开 | 强制关闭上位机后，串口显示 TCP Timeout / TCP Disconnected |
| 3 | 自动重连 | 重新启动上位机后，MCU 自动重连成功 |
阶段五：配置下发
目的：验证上位机通过 Control 通道下发配置，MCU 正确接收并回调。
操作（使用 PC Demo）：
- 连接成功后，PC Demo 控制台输入操作选项
- 选择下发配置（2D 模式参数）
预期行为：
- MCU 串口输出配置回调信息（如有添加 printf）
OnConfigUpdate()被调用，参数传入Preprocess_Settings_Change()
阶段六：图像采集与发送
目的：验证 DVP 图像采集 → 预处理 → TCP 数据发送完整流程。
前提：红外传感器模组已连接并正常输出。
操作：
- 保持 TCP 双通道连接
- 传感器开始输出图像
预期行为：
DVP_Task()检测到Frame_Ready_FlagPreprocess_CheckInternalTrigger2D()判断触发条件Preprocess_Execute()执行预处理TcpLogic_BuildAndSendTemperatureFrame()将数据通过 Data 通道发送- 上位机在 5512 端口收到温度帧数据
检查项：
| # | 检查点 | 通过条件 |
|---|---|---|
| 1 | DVP 中断 | 确认 DMA 完成中断正常置位 Frame_Ready_Flag |
| 2 | 数据发送 | Wireshark 抓到到 5512 端口的大数据包 |
| 3 | 帧率 | 发送频率与传感器帧率大致匹配 |
阶段七：NG 输出脉冲
目的：验证上位机下发检测结果为 NG 时，PA8 输出 200ms 高电平脉冲。
操作：
- 上位机通过 Control 通道下发检测结果（resultStatus = 0 → NG）
- 示波器/逻辑分析仪接 PA8，或接 LED 观察
预期行为：
- PA8 拉高 → 持续 200ms → 自动拉低
- 串口无额外打印（NG 逻辑在
task_business_entry中轮询sys_tick_ms）
4. 压力测试
| 测试场景 | 操作 | 观察 |
|---|---|---|
| 长时间运行 | 持续运行 24 小时 | 心跳持续、无 assert、无内存泄漏 |
| 反复断线重连 | 每 30 秒拔插网线 | 每次重连后双通道恢复 |
| 高频图像发送 | 传感器满帧率连续采集 | 无丢帧、无栈溢出 |
| 上位机先断后连 | MCU 先开机，30s 后再启动上位机 | MCU 自动重连成功 |
5. 关键配置速查
| 参数 | 当前值 | 文件 |
|---|---|---|
configTOTAL_HEAP_SIZE |
12 KB | FreeRTOSConfig.h |
configTICK_RATE_HZ |
500 | FreeRTOSConfig.h |
configMINIMAL_STACK_SIZE |
256 words | FreeRTOSConfig.h |
| task_wchnet 栈 | 512 words (2 KB) | main.c |
| task_business 栈 | 512 words (2 KB) | main.c |
| task_heartbeat 栈 | 256 words (1 KB) | main.c |
| FLASH / SRAM | 128 KB / 192 KB | Link.ld + Config_Flash_SRAM() |
WCHNET_NUM_TCP |
2 | net_config.h |
RECE_BUF_LEN |
2920 (MSS×2) | net_config.h |
RX_RING_SIZE |
2920 | qdx_port.c |
| DVP 分辨率 | 256×192 | dvp.h |
6. 常见问题 FAQ
Q: 心跳正常但 TCP 连不上？
检查：① 上位机 IP 是否为
192.168.1.50；② 防火墙是否放行 5511/5512；③qdx_tcp_logic.c中SERVER_IP是否与main.c中DESIP一致。
Q: 编译报 RAM overflow？
检查
.bss总量。FrameBuffer (96KB) + ETH buffers (~32KB) + ucHeap (12KB) + 应用缓冲区 (~47KB) ≈ 187KB。如果增大了某个缓冲区导致超 192KB，需要相应缩减其他部分。
Q: 运行时 assert (err at line XXX)?
通常是 Heap 不足导致
pvPortMalloc失败。确认configTOTAL_HEAP_SIZE为 12KB，任务栈未超预算。
Q: 如何启用栈溢出检测进行调试？
在
FreeRTOSConfig.h中设置configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW为2，并实现vApplicationStackOverflowHook()函数打印任务名。仅用于调试，发布时关闭。
Q: 如何调整上位机 IP？
同时修改两处（保持一致）：
main.c第 107 行：DESIP[4] = {x, x, x, x};qdx_tcp_logic.c第 58 行：SERVER_IP = "x.x.x.x";