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# CH32V307 TCPClient 模式配置与功能说明
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## 目录
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1. [系统架构概述](#1-系统架构概述)
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2. [运行模式说明](#2-运行模式说明)
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3. [宏开关配置总表](#3-宏开关配置总表)
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4. [测试模式详解](#4-测试模式详解)
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5. [正常模式详解](#5-正常模式详解)
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6. [网络与服务器配置](#6-网络与服务器配置)
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7. [配置下发流程](#7-配置下发流程)
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8. [RTOS 任务架构](#8-rtos-任务架构)
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9. [切换模式操作指南](#9-切换模式操作指南)
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10. [常见配置场景](#10-常见配置场景)
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11. [已知注意事项](#11-已知注意事项)
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## 1. 系统架构概述
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本系统基于 CH32V307WCU6 (RISC-V) 微控制器，运行 FreeRTOS 实时操作系统，通过 WCHNET TCP/IP 协议栈与上位机通信。系统支持两种运行模式：**测试模式**（软件生成模拟热成像数据）和**正常模式**（通过 DVP 接口采集 Mini212G2 红外传感器真实数据）。
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### 硬件资源
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| 资源 | 配置 |
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| MCU | CH32V307WCU6 (RISC-V, 144MHz) |
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| FLASH | 128KB |
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| SRAM | 192KB (Option Bytes [7:5]=110) |
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| 传感器 | Mini212G2 (256×192, Y16 原始温度) |
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| 网络 | 10M 以太网 (WCHNET) |
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| 串口波特率 | 921600 |
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### 软件组件
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| 组件 | 说明 |
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| FreeRTOS v202112.00 | 实时操作系统，Heap=16KB |
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| WCHNET | 万瑞 TCP/IP 协议栈 |
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| QDX 协议栈 | 自定义 TLV 二进制通信协议 |
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| 预处理模块 | 滑窗 ROI 搜索 + 温度统计 |
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## 2. 运行模式说明
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### 两种模式对比
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| 对比项 | 测试模式 (`TEST_PATTERN_MODE=1`) | 正常模式 (`TEST_PATTERN_MODE=0`) |
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| **数据来源** | 软件生成模拟热图 (~10 FPS) | Mini212G2 传感器 DVP/DMA 采集 |
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| **硬件依赖** | 仅需网口，无需传感器 | 需连接 Mini212G2 + DVP 线缆 |
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| **初始化** | 跳过 `Mini212G2_Init()` 和 `DVP_Init()` | 执行传感器初始化 + DVP 配置 |
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| **帧生成** | `task_test_pattern_entry` 任务周期填充 | DVP 行中断逐行 DMA 搬运 |
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| **心跳显示** | `[HB] N tick=X TEST_MODE frm=Y` | `[HB] N tick=X dvp_frm=Y row_irq=Z` |
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| **默认配置** | 自动加载测试配置（64×64, 80°C 阈值） | 等待服务器下发，默认 1×1 |
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| **适用场景** | 软件调试、协议验证、无硬件开发 | 生产环境、实际传感器采集 |
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## 3. 宏开关配置总表
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所有宏定义位于 `prj/TCPClient/User/main.c` 文件头部。
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### 3.1 主模式开关
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| 宏名 | 文件位置 | 当前值 | 说明 |
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|------|---------|--------|------|
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| `TEST_PATTERN_MODE` | main.c:18 | **1** | **主开关**：1=测试模式，0=正常模式 |
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### 3.2 功能子开关
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| 宏名 | 当前值 | 控制功能 | 依赖条件 |
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|------|--------|---------|---------|
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| `TEST_ENABLE_HEARTBEAT` | **1** | 周期心跳调试打印（2秒间隔） | 无 |
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| `TEST_ENABLE_TRIGGER` | **0** | 内部触发 + 连拍上传 | 需配合阈值配置 |
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| `TEST_ENABLE_NG_GPIO` | **0** | PA8 NG GPIO 脉冲输出 | 需硬件连接 |
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| `TEST_ENABLE_TEMP_REQ` | **1** | 服务器按需帧请求响应 | 需服务器发送请求 |
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| `TEST_ENABLE_TCP_SEND` | **1** | TCP 数据通道发送 | 需网络连接 |
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### 3.3 其他编译期常量
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| 宏名 | 值 | 说明 |
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|------|-----|------|
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| `KEEPALIVE_ENABLE` | 1 | TCP KeepAlive 保持（20s 探测） |
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| `DEFAULT_BURST_COUNT` | 3 | 默认连拍帧数 |
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| `DEFAULT_BURST_INTERVAL_MS` | 200 | 默认连拍帧间隔 (ms) |
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| `MAX_TCP_PAYLOAD_SIZE` | 10240 | TCP 发送缓冲区大小 (字节) |
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| `TEST_FPS_DELAY_MS` | 100 | 测试模式帧间隔 (~10 FPS) |
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| `TEST_1D_POINTS` | 30 | 1D 模式采样点数 |
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### 3.4 传感器相关宏 (dvp.h)
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| 宏名 | 值 | 说明 |
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|------|-----|------|
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| `SENSOR_WIDTH` | 256 | 传感器像素宽度 |
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| `SENSOR_HEIGHT` | 192 | 传感器像素高度 |
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| `BYTES_PER_LINE` | 512 | 每行字节数 (256×2) |
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### 3.5 传感器通信宏 (mini212g2.h)
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> 当前模组已通过 USB 预配置，MCU UART 配置功能已用 `#if 0` 关闭。
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> **USART2 (PA2/PA3) 引脚已被占用，不可用于传感器通信。**
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| 宏名 | 当前值 | 说明 |
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|------|--------|------|
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| `SENSOR_USE_USART3` | 0 | 启用后必须为 1（USART2 不可用） |
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| `SENSOR_UART_ENABLE` | **0 (已禁用)** | MCU UART 配置已禁用，传感器通过 USB 预配置 |
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| `SENSOR_UART_BAUD` | 115200 | 传感器 UART 波特率（未使用） |
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## 4. 测试模式详解
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### 4.1 启用方式
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 1
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```
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编译烧录即可，**无需连接任何传感器硬件**，仅需以太网连接。
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### 4.2 测试图案
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系统自动循环生成 4 种测试图案（256×192 Y16 格式）：
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| 图案 | 持续帧数 | 温度范围 | 是否触发 | 用途 |
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|------|---------|---------|---------|------|
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| **对角渐变** | 20 帧 | 25.0°C → 45.0°C | 否 | 基线测试 |
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| **中心热点** | 5 帧 | 背景 28~32°C, 中心 90.0°C | 是 (>80°C) | 触发测试 |
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| **均匀温场** | 10 帧 | 35.0°C | 否 | 无触发验证 |
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| **棋盘格** | 5 帧 | 28.0°C / 85.0°C 交替 | 是 (>80°C) | ROI 搜索测试 |
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总周期：40 帧 ≈ 4 秒循环一次。
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### 4.3 默认配置参数
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测试模式启动时自动加载以下配置（无需服务器下发即可工作）：
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```
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TargetWidth = 64 # 预处理输出宽度
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TargetHeight = 64 # 预处理输出高度
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TriggerRoiX = 0 # 触发检测区域起点 X
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TriggerRoiY = 0 # 触发检测区域起点 Y
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TriggerRoiW = 256 # 触发检测区域宽度（全幅）
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TriggerRoiH = 192 # 触发检测区域高度（全幅）
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TriggerCondition = 1 # 触发条件：1=最大温度
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TriggerTemperatureThreshold = 800 # 80.0°C (0.1°C/LSB)
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TriggerBurstCount = 3 # 连拍帧数
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TriggerInternalIntervalMs = 200 # 连拍间隔 (ms)
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NGioDelay = 200 # NG 脉冲宽度 (ms)
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```
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> **注意**：如果服务器连接后下发了 Config2D，将覆盖上述默认配置。
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### 4.4 测试模式数据流
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```
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task_test_pattern_entry (优先级 4, 100ms 周期)
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│ 生成 256×192 Y16 测试图案
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│ 写入 FrameBuffer[]
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│ 设置 Frame_Ready_Flag=1
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▼
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task_business_entry (优先级 5)
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├── 检查 g_temp_req_pending (服务器请求)
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│ ├── is2D=1 → Preprocess_Execute() → 滑窗搜索 → 发送 2D 帧
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│ └── is2D=0 → send_1d_frame_from_raw() → 采样中心行 → 发送 1D 帧
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│
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└── 检查 Frame_Ready_Flag (仅 TRIGGER 启用时)
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└── Preprocess_CheckInternalTrigger2D()
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└── 触发 → 连拍发送
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```
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### 4.5 启动串口输出示例
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```
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TCPClient Test
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SystemClk:144000000
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=== Feature Switches ===
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PATTERN=1 TRIGGER=0 NG_GPIO=0 TEMP_REQ=1 TCP_SEND=1 HB=1
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UserByte: c0
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=== TEST PATTERN MODE === No sensor/DVP hardware needed
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net version:1c
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WCHNET_LibInit Success
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Test default config loaded: trigger thresh=800 ROI=full burst=3
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[HB] 0 tick=1010 TEST_MODE frm=9
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[HB] 1 tick=3010 TEST_MODE frm=29
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```
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## 5. 正常模式详解
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### 5.1 启用方式
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 0
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```
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需要：
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1. Mini212G2 传感器正确连接 DVP 接口
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2. 传感器已通过 USB 或 UART 预配置为 CMOS/DVP Y16 输出
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### 5.2 硬件连接
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#### DVP 引脚定义
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| 功能 | GPIO | 说明 |
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|------|------|------|
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| DATA[0] | PA4 | 数据线 bit0 |
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| DATA[1] | PA5 | 数据线 bit1 |
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| DATA[2] | PA6 | 数据线 bit2 |
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| DATA[3] | PA9 | 数据线 bit3 |
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| DATA[4] | PA10 | 数据线 bit4 |
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| DATA[5] | PB3 | 数据线 bit5 |
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| DATA[6] | PB8 | 数据线 bit6 |
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| DATA[7] | PB9 | 数据线 bit7 |
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| HSYNC | PC8 | 行同步 |
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| VSYNC | PC9 | 场同步（高有效） |
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| PCLK | PC11 | 像素时钟（上升沿采样） |
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#### 传感器 UART（仅 USART3 可用）
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> ⚠ USART2 (PA2/PA3) 引脚已被占用，不可用于传感器通信。
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| 配置 | USART3 |
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|------|--------|
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| TX | PB10 |
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| RX | PB11 |
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| 波特率 | 115200 |
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> 注意：启用 USART3 传感器通信会占用 printf 调试端口，需通过 JTAG 调试。
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### 5.3 传感器配置选项
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修改 `mini212g2.h`：
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```c
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// 当前状态：MCU UART 配置已禁用（#if 0）
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// 模组已通过 USB 预配置，无需 MCU 配置
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// 如需重新启用 MCU UART 配置，将 mini212g2.h 中的 #if 0 改为 #if 1
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// 仅可使用 USART3 (PB10/PB11)，USART2 引脚已被占用
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// ⚠ 启用后 printf 串口不可用，需通过 JTAG 调试
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```
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### 5.4 正常模式数据流
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```
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DVP 硬件中断 (DVP_IRQHandler)
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├── STR_FRM 中断 → 帧开始，line_idx=0
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└── ROW_DONE 中断 → 行完成，DMA 乒乓切换
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│ 设置 Line_Ready_Flag=1
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▼
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task_business_entry (优先级 5)
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│ DVP_Task()
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│ ├── 复制 DMA 行缓冲 → FrameBuffer[line_idx]
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│ └── 最后一行 → Frame_Ready_Flag=1
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▼
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├── 检查 g_temp_req_pending (服务器请求)
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│ ├── is2D=1 → Preprocess_Execute() → 发送
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│ └── is2D=0 → 1D 采样 → 发送
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│
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└── 检查 Frame_Ready_Flag (TRIGGER 启用时)
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└── Preprocess_CheckInternalTrigger2D()
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```
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### 5.5 正常模式注意事项
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- **无默认预处理参数**：正常模式不加载测试默认配置，`Preprocess_Init()` 仅设置 `TargetWidth=1, TargetHeight=1`。必须等服务器下发 Config2D 后才能获取正确的目标尺寸。
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- **传感器初始化检查**：可通过 JTAG 查看 `sensor_init_ok` / `sensor_init_fail` 变量确认初始化结果。
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- **帧率取决于传感器**：Mini212G2 在 DVP 模式下的帧率由传感器内部配置决定，不通过软件控制。
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### 5.6 启动串口输出示例（预期）
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```
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TCPClient Test
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SystemClk:144000000
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=== Feature Switches ===
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PATTERN=0 TRIGGER=0 NG_GPIO=0 TEMP_REQ=1 TCP_SEND=1 HB=1
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UserByte: c0
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[DVP] Init done CR0=0x2C CR1=0x04 ROW=1 COL=512
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[DVP] DMA_BUF0=0x200XXXXX DMA_BUF1=0x200XXXXX
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net version:1c
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WCHNET_LibInit Success
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[HB] 0 tick=1010 dvp_frm=0 row_irq=0
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```
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## 6. 网络与服务器配置
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### 6.1 MCU 网络参数
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定义位置：`main.c`
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| 参数 | 值 | 说明 |
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|------|-----|------|
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| IP 地址 | 192.168.7.10 | MCU 静态 IP |
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| 网关 | 192.168.7.1 | 默认网关 |
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| 子网掩码 | 255.255.255.0 | C 类子网 |
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| MAC 地址 | 由芯片自动获取 | 硬件 MAC |
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### 6.2 服务器连接参数
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定义位置：`qdx_tcp_logic.c`
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| 参数 | 值 | 说明 |
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|------|-----|------|
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| `SERVER_IP` | "192.168.7.50" | 服务器 IP |
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| `CONTROL_PORT` | 5511 | 控制通道端口 |
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| `DATA_PORT` | 5512 | 数据通道端口 |
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> **修改方法**：直接编辑 `qdx_tcp_logic.c` 中的常量值，重新编译。
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### 6.3 TCP KeepAlive
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```c
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#define KEEPALIVE_ENABLE 1 // main.c
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// 探测配置: 20s 空闲后每 15s 探测一次，最多 9 次
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```
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## 7. 配置下发流程
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### 7.1 TLV 配置类型
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| TLV Type | 名称 | 说明 |
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|----------|------|------|
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| 0x20 | TYPE_CONFIG_COMMON | 通用配置（模式、严格标记等） |
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| 0x22 | TYPE_CONFIG_2D | 2D 配置（目标尺寸、触发、连拍等） |
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| 0x23 | TYPE_CONFIG_1D | 1D 配置 |
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### 7.2 Config2D 关键字段
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| 字段 | 偏移 | 类型 | 说明 |
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|------|------|------|------|
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| Width | 4 | u16 LE | 设备/传感器分辨率宽度（仅标记，不影响预处理） |
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| Height | 6 | u16 LE | 设备/传感器分辨率高度（仅标记，不影响预处理） |
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||
| **TargetWidth** | **23** | **u16 LE** | **预处理输出宽度（直接控制帧大小）** |
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| **TargetHeight** | **25** | **u16 LE** | **预处理输出高度（直接控制帧大小）** |
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| Fps | 8 | u16 LE | 帧率 |
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| TriggerCondition | 27 | u8 | 0=平均, 1=最大 |
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||
| TriggerTemperatureThreshold | 28 | u16 LE | 触发温度阈值 (0.1°C/LSB) |
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||
| TriggerBurstCount | 30 | u8 | 连拍帧数 |
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||
| TriggerInternalIntervalMs | 31 | u16 LE | 连拍帧间隔 (ms) |
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| TriggerRoiX/Y/W/H | 33-40 | u16 LE ×4 | 触发检测 ROI 区域 |
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||
> **重要**：Width/Height 与 TargetWidth/TargetHeight 是两组不同的字段！
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> - `Width/Height`：设备分辨率标记（偏移 4-7），**不影响预处理**
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> - `TargetWidth/TargetHeight`：预处理实际输出尺寸（偏移 23-26），**直接决定帧数据大小**
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### 7.3 缓冲区容量约束
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```
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MAX_TCP_PAYLOAD_SIZE = 10240 字节
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HeadOffset = 64 字节（协议头预留）
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可用像素空间 = 10240 - 64 = 10176 字节
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最大像素数 = 10176 / 2 = 5088 像素
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||
推荐安全目标尺寸:
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64 × 64 = 4096 像素 = 8192 字节 ✓ (< 10176)
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71 × 71 = 5041 像素 = 10082 字节 ✓ (< 10176)
|
||
72 × 72 = 5184 像素 = 10368 字节 ✗ (> 10176，会触发降尺寸)
|
||
```
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||
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||
### 7.4 自动降尺寸保护
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||
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||
当服务器下发的 TargetWidth × TargetHeight × 2 超过可用缓冲区时，MCU 会自动等比减半目标尺寸直到适合：
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```
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||
示例：服务器设 TargetWidth=185, TargetHeight=70
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||
185 × 70 × 2 = 25,900 > 10,176 → 减半
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||
93 × 35 × 2 = 6,510 < 10,176 → 使用 93×35
|
||
日志输出：PP: target clamped 185x70 -> 93x35 (buf=10176)
|
||
```
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||
|
||
### 7.5 配置传递链
|
||
|
||
```
|
||
服务器 TCP 下发 TLV
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||
→ qdx_tcp_logic.c: parse_and_dispatch_tlv()
|
||
→ 反序列化 → cached_cfg2d / cached_cfg1d / cached_common
|
||
→ OnConfigUpdate() 回调
|
||
→ Preprocess_Settings_Change() 互斥锁更新
|
||
→ 下次 Preprocess_Execute() 使用新配置
|
||
```
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---
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## 8. RTOS 任务架构
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| 任务名 | 优先级 | 栈 (words) | 条件 | 功能 |
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||
|--------|--------|-----------|------|------|
|
||
| `wchnet` | 6 (最高) | 512 | 始终创建 | WCHNET 协议栈轮询 |
|
||
| `business` | 5 | 512 | `TEST_ENABLE_TCP_SEND=1` | DVP/预处理/发送主循环 |
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||
| `testpat` | 4 | 256 | `TEST_PATTERN_MODE=1` | 测试图案生成 |
|
||
| `hb` | 3 (最低) | 256 | `TEST_ENABLE_HEARTBEAT=1` | 心跳调试打印 |
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||
| TcpLogic 内部 | - | - | 始终创建 | 管理线程 (连接/心跳) |
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||
> 测试模式创建 4 个任务，正常模式创建 3 个（无 testpat）。
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---
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## 9. 切换模式操作指南
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### 9.1 从测试模式 → 正常模式
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||
1. **修改宏**：打开 `prj/TCPClient/User/main.c`，将：
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```c
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||
#define TEST_PATTERN_MODE 1
|
||
```
|
||
改为：
|
||
```c
|
||
#define TEST_PATTERN_MODE 0
|
||
```
|
||
|
||
2. **检查传感器配置**：当前模组已通过 USB 预配置，`mini212g2.h` 中 UART 配置已用 `#if 0` 关闭，无需修改。如需重新启用，将 `#if 0` 改为 `#if 1`。
|
||
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||
3. **检查功能开关**：根据需要启用/禁用各子功能：
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||
```c
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||
#define TEST_ENABLE_TRIGGER 1 // 启用内部触发
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||
#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 1 // 启用 NG 输出（需接 PA8）
|
||
```
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|
||
4. **编译烧录**：使用 MRS IDE 编译并烧录。
|
||
|
||
### 9.2 从正常模式 → 测试模式
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|
||
1. **修改宏**：`TEST_PATTERN_MODE` 改为 `1`
|
||
2. **无需断开传感器**：测试模式跳过所有硬件初始化，传感器接线不影响
|
||
3. **编译烧录**
|
||
|
||
### 9.3 功能开关独立配置
|
||
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各功能子开关在两种模式下均可独立启用/禁用，无互相依赖：
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| 开关组合 | 行为 |
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| PATTERN=1, TRIGGER=1 | 测试模式 + 内部触发连拍（测试热点图案会触发） |
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| PATTERN=1, TRIGGER=0, TEMP_REQ=1 | 测试模式 + 服务器按需请求（当前配置） |
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| PATTERN=0, TRIGGER=1, TEMP_REQ=1 | 正常模式 + 自动触发 + 服务器请求（完整功能） |
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| PATTERN=0, TRIGGER=0, TEMP_REQ=1 | 正常模式 + 仅服务器请求（最简运行） |
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| TCP_SEND=0 | 禁用 business 任务，系统仅运行网络协议但不处理/发送帧 |
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## 10. 常见配置场景
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### 场景 A：纯软件协议调试（无硬件）
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 1
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#define TEST_ENABLE_HEARTBEAT 1
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#define TEST_ENABLE_TRIGGER 0
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#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 0
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#define TEST_ENABLE_TEMP_REQ 1
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#define TEST_ENABLE_TCP_SEND 1
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```
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**适用**：验证 TLV 协议、握手流程、Config 下发、帧分片发送等。
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### 场景 B：测试内部触发 + 连拍
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 1
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#define TEST_ENABLE_TRIGGER 1 // ← 打开
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#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 0
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#define TEST_ENABLE_TEMP_REQ 1
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#define TEST_ENABLE_TCP_SEND 1
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```
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**适用**：验证 80°C 触发阈值、3 帧连拍、连拍间隔。热点和棋盘格图案会触发。
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### 场景 C：正常模式完整功能
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 0
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#define TEST_ENABLE_TRIGGER 1
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#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 1 // ← PA8 接报警
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#define TEST_ENABLE_TEMP_REQ 1
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#define TEST_ENABLE_TCP_SEND 1
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```
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**适用**：生产运行，传感器实时采集 + 自动触发 + NG 报警 + 服务器请求。
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### 场景 D：正常模式最小功能验证
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 0
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#define TEST_ENABLE_TRIGGER 0
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#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 0
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#define TEST_ENABLE_TEMP_REQ 1 // 仅响应服务器请求
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#define TEST_ENABLE_TCP_SEND 1
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```
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**适用**：验证传感器数据采集 + 网络发送，无自动触发逻辑干扰。
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### 场景 E：网络连接诊断
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```c
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#define TEST_PATTERN_MODE 1
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#define TEST_ENABLE_HEARTBEAT 1
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#define TEST_ENABLE_TRIGGER 0
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#define TEST_ENABLE_NG_GPIO 0
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#define TEST_ENABLE_TEMP_REQ 0 // 关闭帧请求
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#define TEST_ENABLE_TCP_SEND 0 // 关闭 business 任务
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```
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**适用**：仅测试 TCP 连接/断开/重连，不涉及数据帧处理。心跳打印确认系统活跃。
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## 11. 已知注意事项
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### 11.1 温度单位
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系统统一使用 **0.1°C/LSB**：
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- 温度值 350 = 35.0°C
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- 温度值 900 = 90.0°C
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- `TEMP_RAW(deg_c) = (uint16_t)(deg_c * 10)`
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### 11.2 TriggerTemperatureThreshold 值
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温度阈值使用 0.1°C/LSB 单位，与系统所有温度值一致。当前测试默认 `TriggerTemperatureThreshold = 800`（80.0°C），测试热点图案 90.0°C（值 900）可正常触发。
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### 11.3 服务器 Config2D 字段区分
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- **Width / Height**（偏移 4-7）：设备分辨率标识（如 256×192），不影响 MCU 预处理
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- **TargetWidth / TargetHeight**（偏移 23-26）：预处理输出目标尺寸，**必须正确设置**
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如果服务器只设了 Width/Height=64×64 而未设 TargetWidth/TargetHeight，MCU 仍会使用超大目标尺寸（或上次缓存值），导致 `PP fail ret=-3` 或触发自动降尺寸。
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### 11.4 正常模式默认目标尺寸
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正常模式启动时 `TargetWidth=1, TargetHeight=1`（最小默认），必须等服务器下发 Config2D 后才会更新为正确值。测试模式自动加载 64×64。
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### 11.5 IP 与端口硬编码
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当前网络参数（IP、端口）为编译期常量，更改需修改源码并重新编译：
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- MCU IP：`main.c` → `IPAddr[]`
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- 服务器 IP：`qdx_tcp_logic.c` → `SERVER_IP`
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- 端口号：`qdx_tcp_logic.c` → `CONTROL_PORT` / `DATA_PORT`
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### 11.6 printf 限制
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使用 newlib-nano，仅支持 `%d, %x, %s` 格式。所有 `uint32_t` 变量必须强制转换 `(int)` 后打印，否则可能 HardFault。不支持 `%u, %lu, %f`。
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