diff --git a/ESP32踩坑经验文档.md b/ESP32踩坑经验文档.md index 39e4d85..7e2bd28 100644 --- a/ESP32踩坑经验文档.md +++ b/ESP32踩坑经验文档.md @@ -411,6 +411,107 @@ void MFRC522::PCD_Init() { --- +### 坑 12：音乐律动时高频 LED 命令导致 RFID 高概率失败【物理层面干扰】 + +**现象**： +- Android 刷卡后播放音乐，**随音乐律动每帧（30-60 FPS）发送 LED 亮度控制命令**给 ESP32 +- 律动期间再次刷 NFC 卡切换形象 → **高频刷卡无效** +- 音乐停止或非律动场景 → 刷卡正常 + +**根本原因（电源噪声耦合干扰 SPI）**： + +1. **命令高频引起亮度剧烈跳变** + - Android 每 17-33ms 发一条 `MO_BRI_xx`，值在 30~80 之间跳变 + - 每条命令到达 ESP32 后立即修改 `led2Brightness` + - LED 任务每 50ms 执行一次 `FastLED.show()`，每次用**当时的亮度值**点亮 186 颗 WS2812 + +2. **WS2812 刷新瞬时电流剧烈变化** + - 186 颗 × 24mA（50% 白光）= 4.5A 级别 + - 每 50ms 亮度从 30% 跳到 80%：瞬时电流 ±2-3A + - 电流变化率 dI/dt 极大 + +3. **电源轨产生高频噪声耦合到 RC522 SPI** + - 3.3V 轨上 ΔV = L × dI/dt 产生 200mV+ 的瞬时跌落 + - RC522 SPI 时钟/数据信号幅度 3.3V，电源噪声直接破坏 SPI 时序 + - 症状：`Error in communication` / `CRC_A does not match` / `Collision detected` + +**与"坑 7（WS2812 关中断干扰 SPI）" 的区别**： +- 坑 7：CPU 层面的时序干扰（关中断期间 SPI 任务无法调度） +- 坑 12：**物理层面的电源噪声干扰**（即使用 RMT 不关中断也无法避免） +- 高频动态亮度变化是"坑 12"的特有触发条件，静态场景下不出现 + +**三层解决方案（按优先级）**： + +**方案 1：Android 端降频 + 去重（根治，已验证）** + +- 从每帧发送（30-60 FPS）降低到 **5-10 次/秒** +- 去重：当前亮度值与上次相同不发送 +- 节拍化：只在音乐节拍转折点发送命令（而非每帧） +- 变化阈值：亮度变化 < 5% 不发送 +- 独立接收线程：Android 端 UART RX 和 TX 用不同线程，避免 RX 被阻塞 +- **实测**：从 60 FPS 降到 5 次/秒后，失败率从"高频失败"降到"偶发失败" + +**方案 2：ESP32 端 processCommand 响应不回发 Android（已实施）** +```cpp +// 命令响应统一发到 Serial (USB CDC / Windows 调试)，不回发 SerialLinux (Android) +void processCommand(const String& command, Stream& /*src*/) { + Stream& resp = Serial; // 只发 Windows 调试口 + ... +} +``` +- 原因：Android 每条命令都回响应会堵塞 UART0 TX，导致 `SORC_xxx` 业务数据延迟到达 +- 效果：UART0 TX 空闲，业务数据立即送达 Android + +**方案 3（预备）：ESP32 端 LED 亮度平滑过渡（当前未启用）** + +**核心思路**：把"瞬间跳变"改成"平滑过渡"，降低电流变化率 dI/dt。 + +**实现要点**： +```cpp +// 全局新增目标亮度变量 +uint8_t led2TargetBrightness = 102; + +// 命令处理改为设置目标值（不直接改 led2Brightness） +// L468 附近 MO_BRI_ 处理： +led2TargetBrightness = brightnessMap[level]; + +// LED 任务循环内加渐进逻辑（在 FastLED.show() 之前）： +const uint8_t BRIGHTNESS_STEP_MAX = 25; // 单次最大变化量 +if (led2Brightness != led2TargetBrightness) { + int delta = (int)led2TargetBrightness - (int)led2Brightness; + if (abs(delta) <= BRIGHTNESS_STEP_MAX) { + led2Brightness = led2TargetBrightness; + } else { + led2Brightness += (delta > 0 ? BRIGHTNESS_STEP_MAX : -BRIGHTNESS_STEP_MAX); + } +} +``` + +**参数调校参考**： +- `step_max = 25`：150 的亮度差需要 6 步（300ms）完成，平滑但偶有迟滞 +- `step_max = 50`：3 步（150ms）完成，跟随度好但平滑程度降低 +- 选择原则：每步变化 / 总变化 ≤ 1/3，保证电流变化率降低 3 倍以上 + +**预期效果**： +- 电流变化率降低 5-8 倍 → 电源噪声显著减小 → RFID 失败率进一步降低 +- 代价：亮度响应延迟 100-300ms，极端情况下"砰"的瞬间闪光效果会变成"啪"的渐亮 + +**什么时候启用**： +- 当前 Android 降频到 5 次/秒已能接受的失败率，方案 3 暂不启用 +- 触发条件：若 Android 进一步降频仍不够，或业务要求失败率 < 1%，启用方案 3 + +**方案 4（终极，需硬件改动）**：RC522 供电去耦 +- 3.3V 端加 100μF 低 ESR 电解 + 10μF 钽 + 100nF 瓷片组合电容 +- WS2812 电源和 RC522 电源分开走线 +- 或给 RC522 加独立 LDO 稳压 + +**经验教训**： +> **高频动态电流负载 + 敏感数字外设共用电源 = 必然的干扰**。软件层只能缓解，不能根治。产品级方案必须硬件去耦或电源隔离。 +> +> **优化优先级**：主机端源头减量 > 固件端平滑过渡 > 硬件去耦电容。源头减少干扰比在受害端补救更有效。 + +--- + ## 三、最终架构 ``` diff --git a/HOLOMAIN.ino b/HOLOMAIN.ino index a44bf10..df90206 100644 --- a/HOLOMAIN.ino +++ b/HOLOMAIN.ino @@ -400,8 +400,12 @@ void TaskBTN2code(void* pvParameters) { } // 处理单条完整命令 -// 参数 resp 指向发送方串口，命令响应会回到发送方（Windows 发命令 Windows 收响应，Android 同理） -void processCommand(const String& command, Stream& resp) { +// 响应统一发到 Serial (USB CDC / Windows 调试口)，不回发给 SerialLinux (Android) +// 原因：Android 高频发灯光命令（音乐律动）时，若每条命令都回响应到 UART0 TX， +// 会堵塞业务数据 SORC_xxx / SO_BTx 的发送，导致刷卡后 Android 收到延迟甚至丢失 +// 参数 src 仅用于保留调用兼容性，响应不再写入 src +void processCommand(const String& command, Stream& /*src*/) { + Stream& resp = Serial; // 所有命令响应只发 Windows 调试口 if (command.startsWith("MO_LED_")) { String modeStr = command.substring(7); int newMode = modeStr.toInt(); diff --git a/Luotianyi_Mac/Luotianyi_Mac.ino b/Luotianyi_Mac/Luotianyi_Mac.ino new file mode 100644 index 0000000..df90206 --- /dev/null +++ b/Luotianyi_Mac/Luotianyi_Mac.ino @@ -0,0 +1,910 @@ +#include +#include +#include +#include +#include + +// RFID引脚定义 +#define RFID_RST_PIN 14 // RC522 复位引脚 +#define RFID_SS_PIN 10 // RC522 CS/SDA引脚（SPI和I2C共用） +#define RFID_MISO_PIN 13 // MISO 引脚 +#define RFID_MOSI_PIN 12 // MOSI 引脚 +#define RFID_SCK_PIN 11 // SCK 引脚 + +// LED定义 +#define LED_PIN_1 4 // 1颗WS2812灯珠引脚 +#define LED_PIN_2 5 // 160颗WS2812灯带引脚（控制灯珠颜色） +#define LED_PIN_3 48 // 1颗WS2812灯珠引脚（新增） +#define LED_COUNT_1 1 // 1颗灯珠 +#define LED_COUNT_2 186 // 160颗灯带 +#define LED_COUNT_3 1 // 1颗灯珠（新增） + +// PWM定义 +#define PWM_PIN 6 // PWM输出（控制输出PWM功率） +#define PWM_CHANNEL 0 // PWM通道 +#define PWM_FREQ 1000 // PWM频率(Hz) +#define PWM_RESOLUTION 10 // PWM分辨率(位) +#define DEFAULT_DUTY 819 // 默认占空比(80%) + +// 按钮和输入引脚定义 +#define BTN0_PIN 15 // 按钮0引脚 +#define WAKEUP1_PIN 16 // 唤醒引脚1 +#define BTN1_PIN 17 // 按钮1引脚 +#define BTN2_PIN 18 // 按钮2引脚 + +// 任务句柄 +TaskHandle_t TaskRFID, TaskLED1, TaskLED2, TaskLED3, TaskPWM, TaskBTN0, TaskWAKEUP1, TaskBTN1, TaskBTN2; + +// 双串口架构： +// - Serial = USB-Serial-JTAG (USB2 口)，连 Windows 做调试日志 +// - SerialLinux = UART0 (CH343/USB1 口)，连 Android 开发板收发业务数据 +// UART0 默认引脚：TX=GPIO43、RX=GPIO44（对应 CH343P 的 RXD/TXD） +// +// ⚠️ 重要：必须用 #define 别名引用 Arduino core 自带的 Serial0 对象 +// 不能自己创建 HardwareSerial(0)，否则 Arduino core 的 UART0 RX 中断会把 +// 数据放进 Serial0 的 ring buffer，而自建对象的 available() 读不到 → 命令无响应 +#define SerialLinux Serial0 + +// Serial 输出互斥锁：防止多任务并发写串口导致数据交错/截断 +SemaphoreHandle_t serialMutex = NULL; + +// 业务数据输出：只发到 UART0 (给 Android 开发板) +// 调用方：RFID 任务发 SORC_xxx，按键任务发 SO_xxx +// 为什么不发 Serial (USB CDC)： +// 1. 生产场景只连 Android，Windows 不连，Serial 写入+flush 在无 host 时可能阻塞 +// 2. 阻塞会拖慢 RFID 响应（之前刷卡不灵敏的潜在原因之一） +// 3. UART0 是广播式通讯，无 host 也能正常写入 FIFO，不阻塞 +// 互斥锁保留：虽然只发一个串口，但防止多任务并发调用时缓冲混乱 +void serialPrintlnSafe(const String& msg) { + if (serialMutex && xSemaphoreTake(serialMutex, pdMS_TO_TICKS(100)) == pdTRUE) { + SerialLinux.println(msg); + SerialLinux.flush(); // UART0 硬件 FIFO 128 字节，115200 波特率约 1ms 完成 + xSemaphoreGive(serialMutex); + } else { + // 降级路径：拿不到锁（极少发生） + SerialLinux.println(msg); + } +} + +// 全局变量 +MFRC522 rfid(RFID_SS_PIN, RFID_RST_PIN); // 创建RFID实例 +CRGB leds1[LED_COUNT_1]; // 1颗灯珠数组 +CRGB leds2[LED_COUNT_2]; // 160颗灯带数组 +CRGB leds3[LED_COUNT_3]; // 1颗灯珠数组（新增） +CRGB frozenLeds2[LED_COUNT_2]; // 保存冻结时的颜色数据（模式5专用） +uint8_t frozenBrightness = 255; // 保存冻结时的亮度值，用于计算相对亮度比例 + +String lastCardData = ""; // 上次读取的RFID卡数据 +int ledMode = 1; // 灯带模式，默认为1(白色) +int pwmDuty = DEFAULT_DUTY; // PWM占空比 +bool btn0State = HIGH; // 按钮0状态 +bool btn0LongPress = false; // 按钮0长按标志 +bool wakeup1State = LOW; // 唤醒引脚1状态 +bool btn1State = LOW; // 按钮1状态 +bool btn2State = LOW; // 按钮2状态 +int singleLedMode = 7; // 单颗LED模式，默认为7(白色) + +// 灯带动画全局变量 +static uint8_t rainbowHue = 0; +static int trainPos = 0; +static unsigned long lastUpdate = 0; +static const int TRAIN_LENGTH = 16; // 火车灯长度 +static int trainPhase = 0; // 火车阶段：0-正向出站，1-正向前进，2-正向进站，3-反向出站，4-反向前进，5-反向进站 +static const int VIRTUAL_LED_COUNT = LED_COUNT_2 + TRAIN_LENGTH; // 虚拟灯带长度 + + +// LED亮度线性映射表 (0~100 → 26~255) - 最小阈值10% +// 用于将用户输入的0-100%亮度值映射到实际的PWM值 +// 避免过低亮度导致LED完全不可见的问题 +const uint8_t brightnessMapLinear[101] = { + 0, 28, 31, 33, 36, 38, 41, 43, 46, 48, // 0-9 + 51, 54, 56, 59, 61, 64, 66, 69, 71, 74, // 10-19 + 77, 79, 82, 84, 87, 89, 92, 94, 97, 99, // 20-29 + 102, 105, 107, 110, 112, 115, 117, 120, 122, 125, // 30-39 + 128, 130, 133, 135, 138, 140, 143, 145, 148, 150, // 40-49 + 153, 156, 158, 161, 163, 166, 168, 171, 173, 176, // 50-59 + 179, 181, 184, 186, 189, 191, 194, 196, 199, 201, // 60-69 + 204, 207, 209, 212, 214, 217, 219, 222, 224, 227, // 70-79 + 230, 232, 235, 237, 240, 242, 245, 247, 250, 252, // 80-89 + 253, 254, 254, 254, 255, 255, 255, 255, 255, 255, // 90-99 + 255 // 100% +}; + + + + + + + +// 全局选择映射表 +const uint8_t* brightnessMap = brightnessMapLinear; + +// LED2亮度控制（0-255） +// 用于控制LED灯带的整体亮度，影响模式1、2、4和5 +// 模式3使用独立的呼吸算法，基于此值计算动态亮度范围 +uint8_t led2Brightness = 102; // 默认40%左右（102/255≈40%） + + + +// 单颗LED颜色数组 +CRGB singleLedColors[8] = { + CRGB::Black, // 0: 熄灭 + CRGB::Blue, // 1: 蓝色 + CRGB::Green, // 2: 绿色 + CRGB::Orange, // 3: 橙色 + CRGB::Red, // 4: 红色 + CRGB::Purple, // 5: 紫色 + CRGB::Yellow, // 6: 黄色 + CRGB::White // 7: 白色 +}; + +// RC522 硬件复位（运行时调用，不依赖 MFRC522 库的 RST 自动判断） +// 用于 setup 初始化和运行时检测到 RC522 异常时恢复 +void rc522HardResetRuntime() { + pinMode(RFID_RST_PIN, OUTPUT); + digitalWrite(RFID_RST_PIN, LOW); + delay(10); + digitalWrite(RFID_RST_PIN, HIGH); + delay(50); +} + +// RFID读取任务 +void TaskRFIDcode(void* pvParameters) { + // 运行时健康检查：每 5 秒读一次 VersionReg，检测到异常自动恢复 + // 防止运行过程中 RC522 因电源波动、WS2812 大电流干扰等原因进入异常状态 + static uint32_t lastHealthCheck = 0; + const uint32_t HEALTH_CHECK_INTERVAL_MS = 5000; + + for (;;) { + // 运行时健康检查（和下面的轮询并行） + uint32_t now = millis(); + if (now - lastHealthCheck > HEALTH_CHECK_INTERVAL_MS) { + lastHealthCheck = now; + byte version = rfid.PCD_ReadRegister(MFRC522::VersionReg); + if (version != 0x91 && version != 0x92) { + // 通讯异常，自动恢复 + Serial.print("RC522 health check failed (VersionReg=0x"); + Serial.print(version, HEX); + Serial.println("), reinitializing..."); + rc522HardResetRuntime(); + rfid.PCD_Init(); + } + } + + // 寻找新卡片 + if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent()) { + delay(10); + continue; + } + + // 验证NUID是否可读 + if (!rfid.PICC_ReadCardSerial()) { + delay(10); + continue; + } + + // 读取卡片数据（用户数据区） + String cardData = ""; + MFRC522::MIFARE_Key key; + + // 准备认证密钥 + for (byte i = 0; i < 6; i++) key.keyByte[i] = 0xFF; + + // 选择卡片 + MFRC522::StatusCode status; + status = rfid.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, 4, &key, &(rfid.uid)); + if (status != MFRC522::STATUS_OK) { + // 调试日志用普通 Serial.println：失败频率较高时，避免 flush 阻塞拖慢 RFID 响应 + // 偶尔截断可接受（Linux 端用正则 ^SORC_HA\d+$ 过滤业务数据即可） + Serial.println(String("Authentication failed: ") + rfid.GetStatusCodeName(status)); + rfid.PICC_HaltA(); + rfid.PCD_StopCrypto1(); + delay(30); // 从 100ms 降到 30ms，提升刷卡响应速度 + continue; + } + + // 读取数据块 + byte buffer[18]; + byte size = sizeof(buffer); + status = rfid.MIFARE_Read(4, buffer, &size); + if (status != MFRC522::STATUS_OK) { + Serial.println(String("Reading failed: ") + rfid.GetStatusCodeName(status)); + rfid.PICC_HaltA(); + rfid.PCD_StopCrypto1(); + delay(30); // 从 100ms 降到 30ms + continue; + } + + // 转换为ASCII字符串 + for (byte i = 0; i < 16; i++) { + if (buffer[i] >= 32 && buffer[i] <= 126) { // 可打印ASCII字符 + cardData += (char)buffer[i]; + } + } + + // 移除空白字符 + cardData.trim(); + + // 卡片数据格式校验：规则 "HA" + 阿拉伯数字 + // 过滤掉卡片读取异常或数据损坏的情况，避免发送无效数据给 Linux + auto isValidCardData = [](const String& d) -> bool { + if (d.length() < 3) return false; // 至少 "HA" + 1 位数字 + if (!d.startsWith("HA")) return false; // 必须以 HA 开头 + for (size_t i = 2; i < d.length(); i++) { + if (!isdigit(d[i])) return false; // HA 后面必须全是数字 + } + return true; + }; + + // 3 秒去重窗口：同一张卡 3 秒内只发送一次，超过后允许重发 + // 切换到不同卡立即发送 + static String lastSentCard = ""; + static unsigned long lastSentTime = 0; + const unsigned long DUPLICATE_WINDOW_MS = 3000; + + if (!cardData.isEmpty() && isValidCardData(cardData)) { + unsigned long now = millis(); + bool isDuplicate = (cardData == lastSentCard) && (now - lastSentTime < DUPLICATE_WINDOW_MS); + if (!isDuplicate) { + serialPrintlnSafe("SORC_" + cardData); + lastSentCard = cardData; + lastSentTime = now; + } + } + + // 使放置在读卡区的IC卡进入休眠状态，不再重复读卡 + rfid.PICC_HaltA(); + + // 停止加密PCD + rfid.PCD_StopCrypto1(); + + delay(100); + } +} + +// 注意：以下两个函数已被TaskLEDUnifiedCode替代，保留仅供参考 +// 实际运行中不会被调用，因为setup()中没有创建对应的任务 + +// LED1控制任务（已废弃，由TaskLEDUnifiedCode统一处理） +void TaskLED1code(void* pvParameters) { + // 此函数已被废弃，不再使用 + // LED1的控制已集成到TaskLEDUnifiedCode中 + vTaskDelete(NULL); // 如果意外创建了此任务，立即删除 +} + +// LED3控制任务（已废弃，由TaskLEDUnifiedCode统一处理） +void TaskLED3code(void* pvParameters) { + // 此函数已被废弃，不再使用 + // LED3的控制已集成到TaskLEDUnifiedCode中 + vTaskDelete(NULL); // 如果意外创建了此任务，立即删除 +} + +// PWM控制任务 +void TaskPWMcode(void* pvParameters) { + for (;;) { + // 设置PWM占空比 + ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, (ledc_channel_t)PWM_CHANNEL, pwmDuty); + ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, (ledc_channel_t)PWM_CHANNEL); + + delay(100); + } +} + +// 按钮0检测任务 +void TaskBTN0code(void* pvParameters) { + static unsigned long pressStartTime = 0; + // 首次进入任务时读取实际电平作为初始值，避免上电时 GPIO 浮空触发虚假边沿事件 + bool lastState = digitalRead(BTN0_PIN); + btn0State = lastState; + + for (;;) { + bool currentState = digitalRead(BTN0_PIN); + + // 检测下降沿(按下) + if (lastState == HIGH && currentState == LOW) { + pressStartTime = millis(); + btn0State = LOW; + serialPrintlnSafe("SO_BT0_HIGH"); + btn0LongPress = false; + } + // 检测上升沿(释放) + else if (lastState == LOW && currentState == HIGH) { + btn0State = HIGH; + serialPrintlnSafe("SO_BT0_LOW"); + btn0LongPress = false; + } + // 检测长按 + else if (currentState == LOW && millis() - pressStartTime >= 2000 && !btn0LongPress) { + btn0LongPress = true; + serialPrintlnSafe("SO_BT0_HIGHL"); + } + + lastState = currentState; + delay(10); + } +} + +// WAKEUP1检测任务 +void TaskWAKEUP1code(void* pvParameters) { + // 首次进入任务时读取实际电平作为初始值，避免上电时 GPIO 浮空触发虚假边沿事件 + bool lastState = digitalRead(WAKEUP1_PIN); + wakeup1State = lastState; + + for (;;) { + bool currentState = digitalRead(WAKEUP1_PIN); + + // 检测上升沿 + if (lastState == LOW && currentState == HIGH) { + wakeup1State = HIGH; + serialPrintlnSafe("SO_WAKEUP1"); + } + // 检测下降沿 + else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) { + wakeup1State = LOW; + serialPrintlnSafe("SO_WAKEUP0"); + } + + lastState = currentState; + delay(10); + } +} + +// 按钮1检测任务 +void TaskBTN1code(void* pvParameters) { + // 首次进入任务时读取实际电平作为初始值，避免上电时 GPIO 浮空触发虚假边沿事件 + bool lastState = digitalRead(BTN1_PIN); + btn1State = lastState; + + for (;;) { + bool currentState = digitalRead(BTN1_PIN); + + // 检测上升沿 + if (lastState == LOW && currentState == HIGH) { + btn1State = HIGH; + serialPrintlnSafe("SO_BT1_HIGH"); + } + // 检测下降沿 + else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) { + btn1State = LOW; + serialPrintlnSafe("SO_BT1_LOW"); + } + + lastState = currentState; + delay(10); + } +} + +// 按钮2检测任务 +void TaskBTN2code(void* pvParameters) { + // 首次进入任务时读取实际电平作为初始值，避免上电时 GPIO 浮空触发虚假边沿事件 + bool lastState = digitalRead(BTN2_PIN); + btn2State = lastState; + + for (;;) { + bool currentState = digitalRead(BTN2_PIN); + + // 检测上升沿 + if (lastState == LOW && currentState == HIGH) { + btn2State = HIGH; + serialPrintlnSafe("SO_BT2_HIGH"); + } + // 检测下降沿 + else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) { + btn2State = LOW; + serialPrintlnSafe("SO_BT2_LOW"); + } + + lastState = currentState; + delay(10); + } +} + +// 处理单条完整命令 +// 响应统一发到 Serial (USB CDC / Windows 调试口)，不回发给 SerialLinux (Android) +// 原因：Android 高频发灯光命令（音乐律动）时，若每条命令都回响应到 UART0 TX， +// 会堵塞业务数据 SORC_xxx / SO_BTx 的发送，导致刷卡后 Android 收到延迟甚至丢失 +// 参数 src 仅用于保留调用兼容性，响应不再写入 src +void processCommand(const String& command, Stream& /*src*/) { + Stream& resp = Serial; // 所有命令响应只发 Windows 调试口 + if (command.startsWith("MO_LED_")) { + String modeStr = command.substring(7); + int newMode = modeStr.toInt(); + if (newMode >= 0 && newMode <= 7) { + singleLedMode = newMode; + resp.print("Single LED set to mode: "); + resp.println(newMode); + } else { + resp.println("Invalid single LED mode command"); + } + } else if (command.startsWith("MO_LEDN_")) { + String modeStr = command.substring(8); + int newMode = modeStr.toInt(); + if (newMode >= 0 && newMode <= 5) { + if (led2Brightness == 0) { + resp.println("当前亮度为0，请先将亮度调整至0以上再切换显示模式！"); + } else { + ledMode = newMode; + if (newMode == 4) { + trainPos = -TRAIN_LENGTH; + trainPhase = 0; + rainbowHue = random8(); + } + if (newMode == 5) { + memcpy(frozenLeds2, leds2, sizeof(leds2)); + frozenBrightness = led2Brightness; + } + resp.print("LED strip set to mode: "); + resp.println(newMode); + } + } else { + resp.println("Invalid LED strip mode command"); + } + } else if (command.startsWith("MO_PWM_")) { + String dutyStr = command.substring(7); + int newDuty = dutyStr.toInt(); + if (newDuty == 1) { + pwmDuty = 1023; + } else if (newDuty == 0 || newDuty == 20 || newDuty == 40 || newDuty == 60 || newDuty == 80) { + pwmDuty = (newDuty * 1023) / 100; + } else { + resp.println("Invalid PWM command"); + } + resp.print("PWM set to: "); + resp.print((pwmDuty * 100) / 1023); + resp.println("%"); + } else if (command.startsWith("MO_BRI_")) { + String levelStr = command.substring(7); + levelStr.trim(); + if (levelStr.length() == 0) { + resp.println("错误: 缺少亮度值"); + return; + } + bool isNumeric = true; + for (char c : levelStr) { + if (!isdigit(c)) { isNumeric = false; break; } + } + if (!isNumeric) { + resp.println("错误: 亮度值必须为整数"); + return; + } + int level = levelStr.toInt(); + if (level >= 0 && level <= 100) { + led2Brightness = brightnessMap[level]; + resp.print("LED亮度: "); + resp.print(level); + resp.println("%"); + } else { + resp.println("错误: 亮度值需在0-100之间"); + } + } else if (command == "RESET") { + // 软复位：响应同时发到两个串口（Windows 和 Android 都能看到重启日志） + Serial.println("System resetting..."); + SerialLinux.println("System resetting..."); + Serial.flush(); + SerialLinux.flush(); + delay(100); + ESP.restart(); + } +} + +// 从指定流读取命令字节，累积到完整一行后交给 processCommand 处理 +// 每个流需要独立的命令缓冲区（通过引用传入 static 变量保持状态） +void handleCommandFromStream(Stream& src, String& cmdBuf) { + while (src.available()) { + // 命令长度保护：防止恶意或异常数据撑爆内存 + if (cmdBuf.length() > 64) { + src.println("错误: 命令过长（最大64字符）"); + cmdBuf = ""; + while (src.available()) src.read(); + return; + } + + char c = src.read(); + if (c == '\n') { + cmdBuf.trim(); // 去掉末尾 \r 兼容不同行尾符 + if (cmdBuf.length() > 0) { + processCommand(cmdBuf, src); + } + cmdBuf = ""; + } else { + cmdBuf += c; + } + } +} + + + + +// 统一LED控制任务（防闪烁优化版本） +// 集中管理LED1（单颗）、LED2（灯带）、LED3（强制关闭）的显示逻辑 +// 优化特性： +// 1. 30FPS稳定更新频率，防止闪烁 +// 2. 修复模式5的双重亮度衰减问题 +// 3. 统一亮度处理机制 +// 4. 内存优化，减少不必要的数据拷贝 +// 5. 防闪烁机制，确保LED显示稳定 +void TaskLEDUnifiedCode(void* pvParameters) { + static unsigned long lastLEDUpdate = 0; + // 20FPS 更新频率：兼顾视觉流畅度和 RFID 稳定性 + // 每秒 20 次 WS2812 传输（每次 ~5.6ms 关中断），相比 30FPS 减少 33% 干扰窗口 + const unsigned long LED_UPDATE_INTERVAL = 50; + + for (;;) { + unsigned long currentTime = millis(); + + // 控制更新频率，避免过度占用CPU和闪烁问题 + if (currentTime - lastLEDUpdate < LED_UPDATE_INTERVAL) { + delay(5); // 增加延时，确保任务调度稳定 + continue; + } + lastLEDUpdate = currentTime; + + // ---- LED1 控制（单颗 LED）---- + if (singleLedMode >= 0 && singleLedMode <= 7) { + leds1[0] = singleLedColors[singleLedMode]; + } else { + leds1[0] = CRGB::Blue; + } + + // ---- LED3 控制（熄灭）---- + leds3[0] = CRGB::Black; + + // ---- LED2 控制（灯带）---- + switch (ledMode) { + case 0: // 模式0：全部熄灭，关闭所有LED灯珠 + fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CRGB::Black); + break; + + case 1: // 模式1：纯白色静态光，亮度可通过led2Brightness调节 + fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CHSV(0, 0, led2Brightness)); + break; + + case 2: // 模式2：彩虹流水灯，颜色沿灯带流动，速度和亮度可调 + for (int i = 0; i < LED_COUNT_2; i++) { + leds2[i] = CHSV(rainbowHue + i * 256 / LED_COUNT_2, 255, led2Brightness); + } + rainbowHue++; + break; + case 3: // 模式3：彩虹呼吸灯（优化版本），缓慢变色配合呼吸效果 + { + static unsigned long lastHueUpdate = 0; + static unsigned long lastBreathUpdate = 0; + static uint8_t breathingHue = 0; + static uint8_t breathPhase = 0; + + unsigned long currentTime = millis(); + + // 每300ms更新一次色相，实现非常缓慢的颜色变化 + if (currentTime - lastHueUpdate > 300) { + breathingHue += 1; + lastHueUpdate = currentTime; + } + + // 每30ms更新一次呼吸相位，控制亮度变化节奏 + if (currentTime - lastBreathUpdate > 30) { + breathPhase += 2; + lastBreathUpdate = currentTime; + } + + // 计算呼吸亮度：基于led2Brightness的60%-100%范围，避免过暗 + uint8_t minBrightness = led2Brightness * 60 / 100; + uint8_t maxBrightness = led2Brightness; + uint8_t breathValue = map(sin8(breathPhase), 0, 255, minBrightness, maxBrightness); + + for(int i = 0; i < LED_COUNT_2; i++) { + leds2[i] = CHSV(breathingHue, 200, breathValue); + } + } + break; + + + case 4: // 模式4：彩虹火车灯，模拟火车往返运行的动态效果 + if (millis() - lastUpdate > 30) { // 30ms更新间隔，控制火车移动速度 + lastUpdate = millis(); + fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CRGB::Black); + + switch (trainPhase) { + case 0: // 阶段0：正向出站，火车从起点逐渐显现 + for (int i = 0; i < TRAIN_LENGTH; i++) { + int pos = trainPos + i; + if (pos >= 0 && pos < LED_COUNT_2) { + uint8_t hue = rainbowHue + (i * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[pos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= 0) { + trainPhase = 1; // 切换到正向前进阶段 + trainPos = 0; + } + break; + + case 1: // 阶段1：正向前进，火车完整显示并向终点移动 + for (int i = 0; i < TRAIN_LENGTH; i++) { + int pos = trainPos + i; + if (pos >= 0 && pos < LED_COUNT_2) { + uint8_t hue = rainbowHue + (i * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[pos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= LED_COUNT_2 - TRAIN_LENGTH) { + trainPhase = 2; // 切换到正向进站阶段 + trainPos = LED_COUNT_2 - TRAIN_LENGTH; + } + break; + + case 2: // 阶段2：正向进站，火车从尾部开始消失 + for (int i = 0; i < TRAIN_LENGTH; i++) { + int displayPos = LED_COUNT_2 - 1 - i; + if (displayPos >= trainPos) { + uint8_t hue = rainbowHue + (i * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[displayPos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= LED_COUNT_2) { + trainPhase = 3; // 切换到反向出站阶段 + trainPos = 0; + rainbowHue += 64; // 改变彩虹颜色，增加视觉变化 + } + break; + + case 3: // 阶段3：反向出站，火车从终点逐渐显现 + for (int i = 0; i < trainPos + 1; i++) { + int pos = LED_COUNT_2 - 1 - i; + if (pos >= 0) { + uint8_t hue = rainbowHue + ((TRAIN_LENGTH - 1 - i) * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[pos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= TRAIN_LENGTH) { + trainPhase = 4; // 切换到反向前进阶段 + trainPos = TRAIN_LENGTH; + } + break; + + case 4: // 阶段4：反向前进，火车完整显示并向起点移动 + for (int i = 0; i < TRAIN_LENGTH; i++) { + int pos = LED_COUNT_2 - trainPos + i; + if (pos >= 0 && pos < LED_COUNT_2) { + uint8_t hue = rainbowHue + ((TRAIN_LENGTH - 1 - i) * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[pos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= LED_COUNT_2) { + trainPhase = 5; // 切换到反向进站阶段 + trainPos = 0; + } + break; + + case 5: // 阶段5：反向进站，火车从头部开始消失 + for (int i = 0; i < TRAIN_LENGTH - trainPos; i++) { + int pos = i; + if (pos < LED_COUNT_2) { + uint8_t hue = rainbowHue + ((TRAIN_LENGTH - 1 - i) * 256 / TRAIN_LENGTH); + leds2[pos] = CHSV(hue, 255, led2Brightness); + } + } + trainPos++; + if (trainPos >= TRAIN_LENGTH) { + trainPhase = 0; // 重新开始正向出站，形成循环 + trainPos = -TRAIN_LENGTH; + rainbowHue += 64; // 再次改变彩虹颜色 + } + break; + } + } + break; + + case 5: // 模式5：冻结当前灯效，保持切换时的图像但允许调节亮度（内存优化版本） + if (led2Brightness == 0) { + fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CRGB::Black); // 亮度为0时完全熄灭 + } else { + // 计算相对亮度比例，避免双重衰减问题 + uint16_t brightnessRatio = (uint16_t)led2Brightness * 255 / frozenBrightness; + if (brightnessRatio > 255) brightnessRatio = 255; + + // 直接计算并设置像素颜色，内存优化，避免使用memcpy + for (int i = 0; i < LED_COUNT_2; i++) { + leds2[i].r = (frozenLeds2[i].r * brightnessRatio) >> 8; + leds2[i].g = (frozenLeds2[i].g * brightnessRatio) >> 8; + leds2[i].b = (frozenLeds2[i].b * brightnessRatio) >> 8; + } + } + break; + } + + // ---- 最终统一刷新LED ---- + // 添加FastLED刷新保护，确保数据稳定后再显示 + FastLED.show(); + + // ---- 稳定的延时机制 ---- + // 使用固定延时确保LED显示稳定，避免闪烁 + delay(10); // 10ms延时，确保LED数据传输完成 + } +} + + +void setup() { + // 初始化 USB CDC 串口（Windows 调试） + // 增大 TX 缓冲区到 4KB：防止多任务并发写串口时 USB CDC 默认缓冲区溢出导致数据截断 + Serial.setTxBufferSize(4096); + Serial.begin(115200); + + // 初始化 UART0（CH343/USB1 → Linux 业务通讯） + // 默认引脚：TX=GPIO43、RX=GPIO44，波特率与 Linux 端保持一致 + SerialLinux.begin(115200); + + // 创建 Serial 输出互斥锁 + serialMutex = xSemaphoreCreateMutex(); + + Serial.println("System starting..."); + SerialLinux.println("System starting..."); + + // 初始化SPI总线 + SPI.begin(RFID_SCK_PIN, RFID_MISO_PIN, RFID_MOSI_PIN, RFID_SS_PIN); + + // 初始化RFID：显式硬件复位 + 版本校验 + 失败重试 + // 背景：MFRC522 库的 PCD_Init 自动判断 RST 电平，冷启动时 GPIO14 浮空可能读到 HIGH， + // 库只做软件复位但 RC522 尚未完成上电 → 芯片卡在异常状态 → 刷卡永远失败。 + // 显式拉低再拉高 RST 可避免这个坑。GitHub miguelbalboa/rfid #229 #269 记录此问题。 + // 复用顶部定义的 rc522HardResetRuntime() 函数 + + // 最多重试 3 次初始化，直到版本寄存器返回合法值 + bool rfidReady = false; + for (uint8_t attempt = 1; attempt <= 3; attempt++) { + rc522HardResetRuntime(); // 显式拉低再拉高 RST + rfid.PCD_Init(); + byte version = rfid.PCD_ReadRegister(MFRC522::VersionReg); + Serial.print("RC522 init attempt "); + Serial.print(attempt); + Serial.print(", VersionReg=0x"); + Serial.println(version, HEX); + // 0x91=v1.0, 0x92=v2.0 为合法；0x00/0xFF 表示通讯异常 + if (version == 0x91 || version == 0x92) { + rfidReady = true; + break; + } + delay(100); // 重试前等待 + } + + if (rfidReady) { + Serial.println("RFID initialized."); + } else { + Serial.println("RFID initialization FAILED after 3 attempts! Check wiring/power."); + } + + // 初始化LED + FastLED.addLeds(leds1, LED_COUNT_1); + FastLED.addLeds(leds2, LED_COUNT_2); + FastLED.addLeds(leds3, LED_COUNT_3); // 新增LED3 + + // 启动时先全黑，避免 186 颗 LED 同时点亮产生瞬时 4.5A 大电流 + // 冲击 3.3V/5V 电源导致刚初始化好的 RC522 进入异常状态 + // TaskLEDUnified 启动后会根据 ledMode/led2Brightness 自动恢复默认显示 + fill_solid(leds1, LED_COUNT_1, CRGB::Black); + fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CRGB::Black); + fill_solid(leds3, LED_COUNT_3, CRGB::Black); + FastLED.show(); + Serial.println("LED initialized (dark startup, task will restore default)."); + + // 初始化PWM + // 创建LED控制器配置 + ledc_timer_config_t ledc_timer = { + .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE, + .duty_resolution = (ledc_timer_bit_t)PWM_RESOLUTION, + .timer_num = (ledc_timer_t)PWM_CHANNEL, + .freq_hz = PWM_FREQ, + .clk_cfg = LEDC_AUTO_CLK + }; + ledc_timer_config(&ledc_timer); + + // 创建LED通道配置 + ledc_channel_config_t ledc_channel = { + .gpio_num = PWM_PIN, + .speed_mode = LEDC_LOW_SPEED_MODE, + .channel = (ledc_channel_t)PWM_CHANNEL, + .intr_type = LEDC_INTR_DISABLE, + .timer_sel = (ledc_timer_t)PWM_CHANNEL, + .duty = 0, + .hpoint = 0 + }; + ledc_channel_config(&ledc_channel); + + // 设置初始占空比 + ledc_set_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, (ledc_channel_t)PWM_CHANNEL, pwmDuty); + ledc_update_duty(LEDC_LOW_SPEED_MODE, (ledc_channel_t)PWM_CHANNEL); + + Serial.println("PWM initialized."); + + // 初始化输入引脚 + pinMode(BTN0_PIN, INPUT_PULLUP); + pinMode(WAKEUP1_PIN, INPUT); + pinMode(BTN1_PIN, INPUT); + pinMode(BTN2_PIN, INPUT); + Serial.println("Inputs initialized."); + + // 创建任务 + // TaskRFID 放 Core 0：避开 Core 1 上 WS2812 bit-banging 关中断窗口，SPI 通讯更稳定 + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskRFIDcode, /* 任务函数 */ + "TaskRFID", /* 任务名称 */ + 4096, /* 任务栈大小 */ + NULL, /* 传递给任务的参数 */ + 2, /* 任务优先级（提高到 2，避免被按键任务频繁抢占）*/ + &TaskRFID, /* 任务句柄 */ + 0); /* 运行在核心0上（与 LED 任务物理隔离）*/ + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskLEDUnifiedCode, + "TaskLEDUnified", + 8192, // 建议栈大一点 + NULL, + 3, // 提高优先级，确保LED更新不被其他任务干扰 + NULL, + 1); + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskPWMcode, + "TaskPWM", + 1024, + NULL, + 1, + &TaskPWM, + 1); + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskBTN0code, + "TaskBTN0", + 2048, + NULL, + 1, + &TaskBTN0, + 0); + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskWAKEUP1code, + "TaskWAKEUP1", + 2048, + NULL, + 1, + &TaskWAKEUP1, + 0); + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskBTN1code, + "TaskBTN1", + 2048, + NULL, + 1, + &TaskBTN1, + 0); + + xTaskCreatePinnedToCore( + TaskBTN2code, + "TaskBTN2", + 2048, + NULL, + 1, + &TaskBTN2, + 0); + + Serial.println("Tasks created. System ready."); +} + +void loop() { + // 同时处理两个串口的命令输入（双端都能下发控制命令） + // - Serial (USB-Serial-JTAG)：Windows 调试发命令 + // - SerialLinux (UART0 / CH343)：Android 开发板发命令 + // 两个缓冲区独立保存，避免一方半发命令被另一方打断 + static String cmdFromSerial = ""; + static String cmdFromLinux = ""; + handleCommandFromStream(Serial, cmdFromSerial); + handleCommandFromStream(SerialLinux, cmdFromLinux); + + // 让出CPU时间 + delay(1); +} \ No newline at end of file diff --git a/docs/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf b/docs/ESP32/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf similarity index 100% rename from docs/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf rename to docs/ESP32/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf diff --git a/docs/Android底层开发 _ Radxa Docs.html b/docs/OrangePi_CM5/Android底层开发 _ Radxa Docs.html similarity index 100% rename from docs/Android底层开发 _ Radxa Docs.html rename to docs/OrangePi_CM5/Android底层开发 _ Radxa Docs.html diff --git a/docs/OrangePi_CM5/OPI CM5 BASE-TABLET_V1_1_SCH.pdf b/docs/OrangePi_CM5/OPI CM5 BASE-TABLET_V1_1_SCH.pdf new file mode 100644 index 0000000..8f141e9 Binary files /dev/null and b/docs/OrangePi_CM5/OPI CM5 BASE-TABLET_V1_1_SCH.pdf differ diff --git a/docs/OrangePi_CM5_Base_RK3588S_用户手册_v1.3.pdf b/docs/OrangePi_CM5/OrangePi_CM5_Base_RK3588S_用户手册_v1.3.pdf similarity index 100% rename from docs/OrangePi_CM5_Base_RK3588S_用户手册_v1.3.pdf rename to docs/OrangePi_CM5/OrangePi_CM5_Base_RK3588S_用户手册_v1.3.pdf diff --git a/docs/OrangePi_CM5_Base_Tablet_RK3588S_用户手册_v1.0.pdf b/docs/OrangePi_CM5/OrangePi_CM5_Base_Tablet_RK3588S_用户手册_v1.0.pdf similarity index 100% rename from docs/OrangePi_CM5_Base_Tablet_RK3588S_用户手册_v1.0.pdf rename to docs/OrangePi_CM5/OrangePi_CM5_Base_Tablet_RK3588S_用户手册_v1.0.pdf diff --git a/docs/OrangePi_CM5/开发工具用户手册_v1.0.pdf b/docs/OrangePi_CM5/开发工具用户手册_v1.0.pdf new file mode 100644 index 0000000..369c97d Binary files /dev/null and b/docs/OrangePi_CM5/开发工具用户手册_v1.0.pdf differ