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# CH32V307 TCPClient — 红外热像采集端固件（MCU 端）
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> **MCU**: CH32V307WCU6 (RISC-V, 144 MHz)
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> **协议版本**: QDX v2.0 / 采集端通信协议规范 v2.1.3
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> **固件版本**: v2.0 自主触发架构
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> **最近更新**: 2026-03
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## 目录
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1. [项目简介](#1-项目简介)
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2. [硬件配置](#2-硬件配置)
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3. [软件架构](#3-软件架构)
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4. [目录结构](#4-目录结构)
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5. [快速上手](#5-快速上手)
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6. [编译期配置](#6-编译期配置)
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7. [网络配置](#7-网络配置)
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8. [运行时行为](#8-运行时行为)
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9. [GPIO 引脚分配](#9-gpio-引脚分配)
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10. [已知问题 / TODO](#10-已知问题--todo)
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11. [参考文档](#11-参考文档)
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## 1. 项目简介
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本项目是基于 **CH32V307WCU6** 的红外热像**采集端**（MCU 端）嵌入式固件，实现以下核心功能：
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- 驱动 **Mini212G2** 红外热像仪（256×192，Y16 原始温度格式）采集帧数据
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- 运行 **FreeRTOS** 实时操作系统，多任务并行处理
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- 通过 **WCHNET 1000M 以太网** 与**上位机**（ConfigServer，运行于 PC/服务器）进行 TCP 通信
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- 使用 **QDX TLV 二进制协议**（帧头 `0x55AA`，协议版本 v2.0）向上位机上报数据
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- 支持 **2D 触发连拍**（内部温度触发 / 外部 GPIO 触发）与 **1D 时序采集**
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- 支持上位机运行时下发配置，MCU（采集端）**自主驱动**全部业务逻辑
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## 2. 硬件配置
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| 资源 | 规格 |
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| MCU | CH32V307WCU6，RISC-V，144 MHz |
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| FLASH | 128 KB |
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| SRAM | 192 KB（Option Bytes [7:5]=110） |
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| 传感器 | Mini212G2，256×192，Y16 原始温度 |
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| 网络接口 | 1000M 以太网，RGMII（WCHNET） |
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| 串口调试 | USART3，921600 baud（PB10 TX / PB11 RX） |
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| 外部触发输入 | PA15 / EXTI15，上升沿 |
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| NG 输出 | PA8，推挽，高有效，脉冲宽度可配 |
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| DVP 接口 | 传感器图像数据采集（DMA 行搬运） |
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## 3. 软件架构
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│ FreeRTOS 任务层 │
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│ task_net_entry — WCHNET 轮询 / TCP 收发 │
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│ task_business_entry — 业务主循环（2D/1D 状态机） │
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│ task_test_pattern — 仅测试模式：模拟帧生成 │
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└─────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│
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┌─────────────────▼────────────────────────────────────┐
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│ 中间件 / 协议层 │
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│ QDX 协议栈 — TLV 编解码、TCP 逻辑封装 │
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│ qdx_preprocess — 滑窗 ROI + 温度统计 + 降尺寸 │
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└─────────────────┬────────────────────────────────────┘
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│
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┌─────────────────▼────────────────────────────────────┐
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│ 驱动 / HAL 层 │
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│ eth_driver — WCHNET 以太网驱动 │
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│ dvp.c — DVP + DMA 行采集 │
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│ mini212g2.c — 传感器控制（当前通过 USB 预配置） │
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│ debug.c — USART1 调试输出 │
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└──────────────────────────────────────────────────────┘
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### RTOS 资源
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| 组件 | 说明 |
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| FreeRTOS v202112.00 | Heap_4，Heap 大小 16 KB |
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| WCHNET | 万瑞 TCP/IP 协议栈，2 个 TCP socket |
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| QDX 协议栈 | 自定义 TLV 二进制协议，双缓冲零拷贝 TX |
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| 预处理模块 | 滑窗 ROI 搜索 + 最大/平均温度统计 + 自动降尺寸 |
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## 4. 目录结构
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Project_Ch32v307/
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├── User/ # 应用层入口
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│ ├── main.c # 初始化、FreeRTOS 任务创建、业务状态机
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│ ├── net_config.h # WCHNET socket / MAC 参数
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│ ├── FreeRTOSConfig.h
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│ └── ch32v30x_conf.h
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├── Middle/
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│ └── QDXnetworkStack/ # QDX TLV 协议栈（端口适配 + 预处理 + TCP 逻辑）
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├── Debug/
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│ ├── dvp.c/h # DVP + DMA 传感器图像采集
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│ └── mini212g2.c/h # Mini212G2 传感器驱动
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├── NetLib/ # WCHNET 以太网驱动（多 PHY 版本）
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├── FreeRTOS/ # FreeRTOS 内核 + portable + MemMang
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├── Peripheral/ # CH32V30x 外设库
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├── Core/ # RISC-V 内核支持
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├── Startup/ # 启动汇编文件
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├── Ld/ # 链接脚本
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└── Doc/ # 协议规范、用户手册等文档
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## 5. 快速上手
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### 5.1 工具链要求
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- **IDE**: MounRiver Studio（推荐）或 GCC RISC-V 工具链
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- **调试器**: WCH-Link
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### 5.2 编译步骤
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1. 用 MounRiver Studio 打开 `TCPClient1.wvproj`
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2. 根据实际环境修改 `User/net_config.h` 中的 IP 地址（见[网络配置](#7-网络配置)）
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3. 按需设置 `User/main.c` 顶部的 `TEST_PATTERN_MODE` 宏
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4. 编译并烧录到目标板
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### 5.3 两种运行模式
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| 项目 | 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 | 需连接 Mini212G2 + DVP 线缆 |
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| 默认配置 | 自动注入（2D Enabled=1，内部触发，80°C 阈值） | 等待服务器下发，默认不使能 |
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| 适用场景 | 协议联调、网络测试 | 实际生产部署 |
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## 6. 编译期配置
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所有宏定义位于 `User/main.c` 文件头部。
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### 主模式开关
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| 宏名 | 默认值 | 说明 |
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| `TEST_PATTERN_MODE` | `0` | **唯一编译开关**：`1`=测试模式，`0`=正常模式 |
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### 业务常量
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| 宏名 | 默认值 | 说明 |
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| `DEFAULT_BURST_COUNT` | `3` | 服务器未配置时的默认连拍帧数 |
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| `DEFAULT_BURST_INTERVAL_MS` | `200` | 默认连拍间隔（ms） |
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| `MAX_TCP_PAYLOAD_SIZE` | `9216` | TCP 发送缓冲区大小（字节） |
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| `NG_PULSE_MS` | `200` | NG 脉冲默认宽度（服务器可通过 `NGioDelay` 覆盖） |
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| `MAX_1D_POINTS` | `512` | 1D 采集缓冲最大样本数 |
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### 传感器尺寸（`Debug/dvp.h`）
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| 宏名 | 值 | 说明 |
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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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## 7. 网络配置
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网络参数在 `User/net_config.h` 和 `User/main.c` 中配置：
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| 参数 | 说明 |
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| 本机 IP | 静态 IP（在 `main.c` 初始化结构体中设置） |
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| 控制通道 | TCP，主动连接上位机（ConfigServer）控制端口，接收命令与配置 |
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| 数据通道 | TCP，主动连接上位机（ConfigServer）数据端口，上报帧数据 |
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| TCP socket 数 | 2（`WCHNET_NUM_TCP=2`） |
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| TCP MSS | 1460 字节 |
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| KeepAlive | 开启，20 s 空闲 / 15 s 探测 / 9 次 |
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通信协议详见 [Doc/采集端通信协议规范.md](Doc/采集端通信协议规范.md)。
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## 8. 运行时行为
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系统行为完全由上位机（ConfigServer）运行时配置驱动，MCU 为采集端，主动连接上位机：
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上位机下发 Config2D (Enabled=1) → MCU（采集端）自主执行 2D 触发 / 连拍 / 上报
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上位机下发 Config1D (Enabled=1) → MCU（采集端）自主执行 1D 时序采集 / 上报
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两者互斥：Config2D.Enabled 优先级高于 Config1D.Enabled
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### 2D 触发状态机
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IDLE → 检测触发条件（内部温度阈值 or 外部 GPIO）
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→ 防抖（DebounceMs）
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→ 延迟（DelayMs）
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→ 连拍 N 帧（BurstCount × BurstIntervalMs）
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→ 每帧：预处理 → TCP 上报 → NG 输出（若 NG 条件满足）
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→ IDLE
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### 1D 采集状态机
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IDLE → 触发（外部 GPIO 高电平计时 or 内部连续 3 帧超阈值）
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→ 防抖（HighTimerLimit）
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→ 逐帧采样温度点（中心行最大值）
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→ 阈值停止
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→ 裁切 [LSizeStart, -RSizeStart]
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→ TCP 上报
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→ IDLE
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### TEMP_REQ 辅助通道
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服务器可随时发送 `TEMP_REQ` 命令，MCU 立即采集当前帧并上报（`frameType=0x02`），不影响主状态机。
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## 9. GPIO 引脚分配
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| 引脚 | 方向 | 功能 |
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| PA15 | 输入 | 外部触发（2D/1D，上升沿，EXTI15） |
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| PA8 | 输出 | NG 信号（推挽，高有效，脉冲宽度可配） |
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| PA2/PA3 | — | USART2（已被 DVP 占用，传感器通过 USB 预配置，**不可复用**） |
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| USART1 | 输出 | 921600 baud 调试串口 |
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## 10. 已知问题 / TODO
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- [ ] 需与采集端联调具体业务逻辑
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- [ ] 上位机接收上报温度数据后出现卡死/异常，待排查
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## 11. 参考文档
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| 文档 | 说明 |
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| [Doc/采集端通信协议规范.md](Doc/采集端通信协议规范.md) | QDX TLV 协议完整规范（v2.1.3） |
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| [Doc/函数调用指南.md](Doc/函数调用指南.md) | 主要 API 调用说明 |
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| [Doc/模式配置与功能说明.md](Doc/模式配置与功能说明.md) | 编译期/运行时配置详细说明 |
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| [Doc/下位机协议实现完备性分析.md](Doc/下位机协议实现完备性分析.md) | 协议实现覆盖度分析 |
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| [Doc/CH32二维运行结构概览.md](Doc/CH32二维运行结构概览.md) | 系统状态机全景图 |
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| [Doc/TCPClient测试指南.md](Doc/TCPClient测试指南.md) | 测试模式使用说明 |
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||
| [Doc/Mini212G2用户手册.md](Doc/Mini212G2系列用户手册.md) | 传感器硬件手册 |
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||
| [Doc/Mini212G2串口通讯协议.md](Doc/Mini212G2串口通讯协议.md) | 传感器通信协议 |
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