适配 OrangePi CM5 Android 开发板 + 修复 ESP32 冷启动与稳定性问题
一、架构改造 1、双串口架构：Serial (USB-Serial-JTAG, USB2) 用于 Windows 调试日志， SerialLinux (UART0/CH343, USB1) 用于 Android 业务数据收发 2、用 #define SerialLinux Serial0 别名引用 Arduino core 自带对象， 避免自建 HardwareSerial(0) 导致 RX ring buffer 冲突、命令无响应 二、RFID 冷启动稳定性（核心修复） 1、新增 rc522HardResetRuntime()：显式拉低拉高 RST 做标准硬件复位时序 2、setup 中 3 次重试初始化 + 读 VersionReg 校验（0x91/0x92 为合法） 3、TaskRFID 运行时每 5 秒健康检查，异常自动恢复 背景：冷启动 GPIO14 浮空 50% 读到 HIGH，库仅软复位失败 → 刷卡永远无效 参考 miguelbalboa/rfid Issue #229、#269、#125 三、数据完整性 1、serialPrintlnSafe：互斥锁 + flush 保护业务数据输出 2、卡号格式校验 (HA + 阿拉伯数字)，非法数据不发送 3、命令末尾 trim 兼容 \r\n (CRLF) 和 \n (LF) 两种行尾符 四、命令接收（双向打通） 1、processCommand(cmd, Stream& resp)：响应回到发送方串口 2、handleCommandFromStream：双串口独立缓冲，Windows 和 Android 都能下发命令 3、新增 RESET 软复位命令（设备封装后无法物理按 RST 时使用） 五、启动稳定性（防硬件冲击与虚假事件） 1、LED 开机全黑启动，避免 186 颗 WS2812 同时点亮产生 4.5A 瞬时电流 冲击电源导致刚初始化的 RC522 进入异常状态 2、按键任务 lastState 从硬编码改为读取实际 GPIO 电平作为初始值 避免 GPIO16/17/18 无上下拉浮空触发虚假 SO_WAKEUP/SO_BT 事件 六、性能优化 1、TaskRFID 从 Core 1 迁至 Core 0，与 WS2812 关中断窗口物理隔离 2、LED 刷新频率 30FPS 降至 20FPS，关中断时间减少 33% 3、RFID 认证失败后 delay 从 100ms 降至 30ms，提升刷卡响应速度 4、USB CDC TX 缓冲区扩容至 4KB，降低突发输出时的截断概率 七、新增文件 1、ESP32踩坑经验文档.md：记录 11 个踩坑点 + 修复方案（含 GitHub Issue 佐证） 2、01_HOLOMAIN_旧开发板代码.ino：旧开发板稳定版本代码存档 3、02_HOLOMAIN_香橙派CM5开发板代码.ino：香橙派 CM5 适配版本代码存档 4、docs/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf：ESP32-S3 核心板硬件原理图 Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 (1M context) <noreply@anthropic.com>
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01_HOLOMAIN_旧开发板代码.ino
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@ -0,0 +1,869 @@
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#include <SPI.h>
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#include <MFRC522.h>
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#include <FastLED.h>
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#include <Arduino.h>
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#include <driver/ledc.h>
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// RFID引脚定义
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#define RFID_RST_PIN 14 // RC522 复位引脚
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#define RFID_SS_PIN 10 // RC522 CS/SDA引脚（SPI和I2C共用）
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#define RFID_MISO_PIN 13 // MISO 引脚
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#define RFID_MOSI_PIN 12 // MOSI 引脚
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#define RFID_SCK_PIN 11 // SCK 引脚
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// LED定义
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#define LED_PIN_1 4 // 1颗WS2812灯珠引脚
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#define LED_PIN_2 5 // 160颗WS2812灯带引脚（控制灯珠颜色）
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#define LED_PIN_3 48 // 1颗WS2812灯珠引脚（新增）
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#define LED_COUNT_1 1 // 1颗灯珠
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#define LED_COUNT_2 186 // 160颗灯带
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#define LED_COUNT_3 1 // 1颗灯珠（新增）
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// PWM定义
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#define PWM_PIN 6 // PWM输出（控制输出PWM功率）
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#define PWM_CHANNEL 0 // PWM通道
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#define PWM_FREQ 1000 // PWM频率(Hz)
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#define PWM_RESOLUTION 10 // PWM分辨率(位)
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#define DEFAULT_DUTY 819 // 默认占空比(80%)
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// 按钮和输入引脚定义
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#define BTN0_PIN 15 // 按钮0引脚
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#define WAKEUP1_PIN 16 // 唤醒引脚1
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#define BTN1_PIN 17 // 按钮1引脚
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#define BTN2_PIN 18 // 按钮2引脚
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// 任务句柄
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TaskHandle_t TaskRFID, TaskLED1, TaskLED2, TaskLED3, TaskPWM, TaskBTN0, TaskWAKEUP1, TaskBTN1, TaskBTN2;
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// 双串口架构：
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// - Serial = USB-Serial-JTAG (USB2 口)，连 Windows 做调试日志
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// - SerialLinux = UART0 (CH343/USB1 口)，连 Linux 开发板接收业务数据
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// UART0 默认引脚：TX=GPIO43、RX=GPIO44（对应 CH343P 的 RXD/TXD）
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HardwareSerial SerialLinux(0);
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// Serial 输出互斥锁：防止多任务并发写串口导致数据交错/截断
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SemaphoreHandle_t serialMutex = NULL;
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// 带互斥保护的双串口输出：同时发到 USB CDC (Windows) 和 UART0 (Linux)
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// 调用方：RFID 任务发 SORC_xxx，按键任务发 SO_xxx
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// 机制：1) 互斥锁避免多任务交错 2) 两个串口并发传输 3) flush 等待传输完成
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void serialPrintlnSafe(const String& msg) {
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if (serialMutex && xSemaphoreTake(serialMutex, pdMS_TO_TICKS(100)) == pdTRUE) {
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// ---- 发到 USB CDC (Windows 调试) ----
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// 等待 TX 缓冲区有足够空间，避免 USB CDC 缓冲区满导致截断（最多等 50ms）
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size_t needed = msg.length() + 2;
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uint32_t waitStart = millis();
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||||
while ((size_t)Serial.availableForWrite() < needed && (millis() - waitStart) < 50) {
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vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(2));
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||||
}
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||||
Serial.println(msg);
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Serial.flush();
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||||
// ---- 发到 UART0 (Linux 业务) ----
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||||
// UART0 硬件有独立 128 字节 FIFO，115200 波特率下发送 12 字节约 1ms，几乎不阻塞
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SerialLinux.println(msg);
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SerialLinux.flush();
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||||
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||||
xSemaphoreGive(serialMutex);
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||||
} else {
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||||
// 拿不到锁的降级路径（正常情况下几乎不触发）
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||||
Serial.println(msg);
|
||||
SerialLinux.println(msg);
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||||
}
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||||
}
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||||
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||||
// 全局变量
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MFRC522 rfid(RFID_SS_PIN, RFID_RST_PIN); // 创建RFID实例
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CRGB leds1[LED_COUNT_1]; // 1颗灯珠数组
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||||
CRGB leds2[LED_COUNT_2]; // 160颗灯带数组
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||||
CRGB leds3[LED_COUNT_3]; // 1颗灯珠数组（新增）
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||||
CRGB frozenLeds2[LED_COUNT_2]; // 保存冻结时的颜色数据（模式5专用）
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||||
uint8_t frozenBrightness = 255; // 保存冻结时的亮度值，用于计算相对亮度比例
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String lastCardData = ""; // 上次读取的RFID卡数据
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||||
int ledMode = 1; // 灯带模式，默认为1(白色)
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||||
int pwmDuty = DEFAULT_DUTY; // PWM占空比
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||||
bool btn0State = HIGH; // 按钮0状态
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||||
bool btn0LongPress = false; // 按钮0长按标志
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||||
bool wakeup1State = LOW; // 唤醒引脚1状态
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||||
bool btn1State = LOW; // 按钮1状态
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||||
bool btn2State = LOW; // 按钮2状态
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||||
int singleLedMode = 7; // 单颗LED模式，默认为7(白色)
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||||
// 灯带动画全局变量
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||||
static uint8_t rainbowHue = 0;
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||||
static int trainPos = 0;
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||||
static unsigned long lastUpdate = 0;
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||||
static const int TRAIN_LENGTH = 16; // 火车灯长度
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||||
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
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||||
static const int VIRTUAL_LED_COUNT = LED_COUNT_2 + TRAIN_LENGTH; // 虚拟灯带长度
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||||
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||||
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||||
// LED亮度线性映射表 (0~100 → 26~255) - 最小阈值10%
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||||
// 用于将用户输入的0-100%亮度值映射到实际的PWM值
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||||
// 避免过低亮度导致LED完全不可见的问题
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||||
const uint8_t brightnessMapLinear[101] = {
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||||
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%
|
||||
};
|
||||
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||||
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||||
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||||
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||||
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||||
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||||
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||||
// 全局选择映射表
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||||
const uint8_t* brightnessMap = brightnessMapLinear;
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||||
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||||
// LED2亮度控制（0-255）
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||||
// 用于控制LED灯带的整体亮度，影响模式1、2、4和5
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||||
// 模式3使用独立的呼吸算法，基于此值计算动态亮度范围
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||||
uint8_t led2Brightness = 102; // 默认40%左右（102/255≈40%）
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||||
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||||
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||||
// 单颗LED颜色数组
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||||
CRGB singleLedColors[8] = {
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||||
CRGB::Black, // 0: 熄灭
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||||
CRGB::Blue, // 1: 蓝色
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||||
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
|
||||
};
|
||||
|
||||
// RFID读取任务
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||||
void TaskRFIDcode(void* pvParameters) {
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||||
for (;;) {
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||||
// 寻找新卡片
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||||
if (!rfid.PICC_IsNewCardPresent()) {
|
||||
delay(10);
|
||||
continue;
|
||||
}
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||||
|
||||
// 验证NUID是否可读
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||||
if (!rfid.PICC_ReadCardSerial()) {
|
||||
delay(10);
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 读取卡片数据（用户数据区）
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||||
String cardData = "";
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||||
MFRC522::MIFARE_Key key;
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||||
// 准备认证密钥
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||||
for (byte i = 0; i < 6; i++) key.keyByte[i] = 0xFF;
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||||
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||||
// 选择卡片
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||||
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
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||||
byte buffer[18];
|
||||
byte size = sizeof(buffer);
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||||
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
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||||
for (byte i = 0; i < 16; i++) {
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||||
if (buffer[i] >= 32 && buffer[i] <= 126) { // 可打印ASCII字符
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||||
cardData += (char)buffer[i];
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||||
}
|
||||
}
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||||
|
||||
// 移除空白字符
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||||
cardData.trim();
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||||
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||||
// 卡片数据格式校验：规则 "HA" + 阿拉伯数字
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||||
// 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
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||||
auto isValidCardData = [](const String& d) -> bool {
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||||
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
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||||
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;
|
||||
};
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||||
|
||||
// 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
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||||
// 切换到不同卡立即发送
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||||
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
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||||
// 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;
|
||||
static bool lastState = HIGH;
|
||||
|
||||
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) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
|
||||
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) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
|
||||
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) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
|
||||
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);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 串口命令处理
|
||||
void handleSerialCommand() {
|
||||
static String command = "";
|
||||
|
||||
while (Serial.available()) {
|
||||
// 先检查命令长度（新增的防护代码）
|
||||
if (command.length() > 64) {
|
||||
Serial.println("错误: 命令过长（最大64字符）");
|
||||
command = ""; // 清空当前命令
|
||||
while (Serial.available()) Serial.read(); // 清空串口缓冲区
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
char c = Serial.read();
|
||||
if (c == '\n') {
|
||||
// 去掉命令末尾可能的 \r，兼容不同行尾符设置（\n 或 \r\n）
|
||||
command.trim();
|
||||
// 处理命令
|
||||
if (command.startsWith("MO_LED_")) {
|
||||
String modeStr = command.substring(7);
|
||||
int newMode = modeStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 控制单颗LED
|
||||
if (newMode >= 0 && newMode <= 7) {
|
||||
singleLedMode = newMode;
|
||||
Serial.print("Single LED set to mode: ");
|
||||
Serial.println(newMode);
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid single LED mode command");
|
||||
}
|
||||
} else if (command.startsWith("MO_LEDN_")) {
|
||||
String modeStr = command.substring(8);
|
||||
int newMode = modeStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 控制灯带（只有亮度不为0时才允许）
|
||||
if (newMode >= 0 && newMode <= 5) {
|
||||
if (led2Brightness == 0) {
|
||||
Serial.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;
|
||||
// 重置火车灯状态
|
||||
if (newMode == 4) {
|
||||
trainPos = -TRAIN_LENGTH;
|
||||
trainPhase = 0;
|
||||
rainbowHue = random8();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 新增：切换到模式5时，复制当前LED2状态和亮度
|
||||
if (newMode == 5) {
|
||||
memcpy(frozenLeds2, leds2, sizeof(leds2));
|
||||
frozenBrightness = led2Brightness; // 保存冻结时的亮度
|
||||
}
|
||||
|
||||
Serial.print("LED strip set to mode: ");
|
||||
Serial.println(newMode);
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid LED strip mode command");
|
||||
}
|
||||
} else if (command.startsWith("MO_PWM_")) {
|
||||
String dutyStr = command.substring(7);
|
||||
int newDuty = dutyStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 检查PWM百分比
|
||||
if (newDuty == 1) {
|
||||
pwmDuty = 1023; // 100%
|
||||
} else if (newDuty == 0 || newDuty == 20 || newDuty == 40 || newDuty == 60 || newDuty == 80) {
|
||||
pwmDuty = (newDuty * 1023) / 100; // 转换为实际占空比
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid PWM command");
|
||||
}
|
||||
|
||||
Serial.print("PWM set to: ");
|
||||
Serial.print((pwmDuty * 100) / 1023);
|
||||
Serial.println("%");
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (command.startsWith("MO_BRI_")) {
|
||||
// 提取亮度参数（跳过"MO_BRI_"前缀）
|
||||
String levelStr = command.substring(7);
|
||||
levelStr.trim();
|
||||
command = ""; // 清空命令缓冲区
|
||||
|
||||
// 空参数检查
|
||||
if (levelStr.length() == 0) {
|
||||
Serial.println("错误: 缺少亮度值");
|
||||
return; // 终止处理
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 严格数字验证（拒绝非数字字符）
|
||||
bool isNumeric = true;
|
||||
for (char c : levelStr) {
|
||||
if (!isdigit(c)) {
|
||||
isNumeric = false;
|
||||
break; // 发现非数字立即退出
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 非数字错误处理
|
||||
if (!isNumeric) {
|
||||
Serial.println("错误: 亮度值必须为整数");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 转换为整数并验证范围
|
||||
int level = levelStr.toInt();
|
||||
if (level >= 0 && level <= 100) {
|
||||
// 更新亮度值（映射到PWM范围）
|
||||
led2Brightness = brightnessMap[level]; // 使用预定义映射表
|
||||
Serial.print("LED亮度: ");
|
||||
Serial.print(level);
|
||||
Serial.println("%");
|
||||
|
||||
// // 亮度为0时输出警告
|
||||
// if (level == 0) {
|
||||
// Serial.println("亮度已设置为0，所有灯光将熄灭！");
|
||||
// }
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("错误: 亮度值需在0-100之间");
|
||||
}
|
||||
command = ""; // 清空命令
|
||||
}
|
||||
// 软复位命令：串口发送 "RESET" 触发 ESP32 重启
|
||||
else if (command == "RESET") {
|
||||
Serial.println("System resetting...");
|
||||
Serial.flush(); // 等待串口数据发送完成
|
||||
delay(100); // 留时间让串口打印完
|
||||
ESP.restart(); // 触发软复位
|
||||
}
|
||||
|
||||
command = ""; // 清空命令
|
||||
} else {
|
||||
// 累积非换行符字符
|
||||
command += 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
|
||||
rfid.PCD_Init();
|
||||
Serial.println("RFID initialized.");
|
||||
|
||||
// 初始化LED
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_1, GRB>(leds1, LED_COUNT_1);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_2, GRB>(leds2, LED_COUNT_2);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_3, GRB>(leds3, LED_COUNT_3); // 新增LED3
|
||||
|
||||
// 初始化LED状态
|
||||
fill_solid(leds1, LED_COUNT_1, singleLedColors[singleLedMode]);
|
||||
fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CHSV(0, 0, led2Brightness)); // 初始化白色
|
||||
fill_solid(leds3, LED_COUNT_3, CRGB::Black); // 强制GPIO48的灯珠熄灭
|
||||
FastLED.show();
|
||||
Serial.println("LED initialized.");
|
||||
|
||||
// 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() {
|
||||
// 处理串口命令
|
||||
handleSerialCommand();
|
||||
|
||||
// 让出CPU时间
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||||
delay(1);
|
||||
}
|
||||
906
02_HOLOMAIN_香橙派CM5开发板代码.ino
Normal file
906
02_HOLOMAIN_香橙派CM5开发板代码.ino
Normal file
@ -0,0 +1,906 @@
|
||||
#include <SPI.h>
|
||||
#include <MFRC522.h>
|
||||
#include <FastLED.h>
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
#include <driver/ledc.h>
|
||||
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||||
// RFID引脚定义
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||||
#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
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||||
#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
|
||||
// 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) {
|
||||
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<WS2812, LED_PIN_1, GRB>(leds1, LED_COUNT_1);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_2, GRB>(leds2, LED_COUNT_2);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_3, GRB>(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.");
|
||||
}
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||||
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||||
void loop() {
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||||
// 同时处理两个串口的命令输入（双端都能下发控制命令）
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||||
// - Serial (USB-Serial-JTAG)：Windows 调试发命令
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||||
// - SerialLinux (UART0 / CH343)：Android 开发板发命令
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||||
// 两个缓冲区独立保存，避免一方半发命令被另一方打断
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||||
static String cmdFromSerial = "";
|
||||
static String cmdFromLinux = "";
|
||||
handleCommandFromStream(Serial, cmdFromSerial);
|
||||
handleCommandFromStream(SerialLinux, cmdFromLinux);
|
||||
|
||||
// 让出CPU时间
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||||
delay(1);
|
||||
}
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||||
638
ESP32踩坑经验文档.md
Normal file
638
ESP32踩坑经验文档.md
Normal file
@ -0,0 +1,638 @@
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||||
# ESP32-S3 HOLOMAIN 项目踩坑与修复经验
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||||
> 记录时间：2026-04-21
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> 硬件：ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 + CH343P + OrangePi CM5 (Android)
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||||
> 核心场景：OrangePi CM5 Android 开发板作为主控 → ESP32 作为外设（NFC/LED/按键）
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||||
> 项目代码：`HOLOMAIN.ino`
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## 一、硬件架构
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### 板载两个 Type-C 口对应不同 USB 通道
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| 标号 | 丝印 | 内部通道 | VID/PID | 连接方向 |
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||||
|------|------|---------|--------|---------|
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||||
| **USB1** | CH343 口 | CH343P(USB-UART桥) → ESP32 UART0 (GPIO43/44) | `1A86:55D5` | Android (业务/烧录) |
|
||||
| **USB2** | JTAG 口 | ESP32-S3 原生 USB-Serial-JTAG (GPIO19/20) | `303A:1001` | Windows (调试/烧录) |
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||||
### 关键硬件特性（从原理图推断）
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||||
- **R11 10kΩ 上拉到 GPIO3**：导致 UART0 启动时进入 Silent Boot，只输出 `ESP-ROM:esp32s3-20210327` 一行
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||||
- **CH343P 的 DTR/RTS 通过 Q1/Q2 三极管控制 EN 和 GPIO0**：支持 Arduino IDE 从 CH343 口自动进下载模式
|
||||
- **两个 USB 口都能给板子供电**（经二极管 D1/D2/D3 合路）
|
||||
- **UART0 固定 GPIO43(TX)/GPIO44(RX)**，对应 CH343P 的 RXD/TXD（CH343 工作在 USB-UART 桥模式）
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## 二、踩坑清单（按问题严重程度排序）
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### 坑 1：OrangePi CM5 Android 对 ESP32 原生 USB-Serial-JTAG 兼容性差【严重】
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||||
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||||
**现象**：
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||||
- 之前用其他 Linux 开发板通过 USB-Serial-JTAG 连 ESP32，稳定工作
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||||
- 换成 OrangePi CM5 Android 后，偶发 NFC 刷卡不切换形象、命令无响应、数据截断
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||||
|
||||
**根本原因**：
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||||
- ESP32-S3 USB-Serial-JTAG 是芯片内置的"软" USB CDC 实现
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||||
- 不同平台对 `303A:1001` 这个 CDC-ACM 设备的驱动支持差异大：
|
||||
- Windows：标准 CDC 驱动稳定
|
||||
- 通用 Linux (Ubuntu/Debian)：`cdc_acm` 内核模块成熟
|
||||
- **定制 Android（RK3588/Rockchip SDK）**：USB Host 权限管理 + CDC 解析未针对 ESP32-S3 充分测试，数据读取不稳定
|
||||
|
||||
**修复方案**：
|
||||
- **把业务数据切到 UART0 + CH343P 路径**
|
||||
- CH343 作为成熟的 USB-UART 桥芯片，VID/PID 是 `1A86:55D5`，所有 Android 通过 `com.hoho.android.usbserial` 库完美支持 CH340/CH343 家族
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **面向消费级 Android 硬件，永远优先选 CH340/CH343/CP2102 这类老牌 USB-UART 桥芯片，不要依赖 ESP32 自带的 USB-Serial-JTAG 做业务通讯**。自带 USB 只适合给 Windows/通用 Linux 做调试烧录。
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||||
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||||
---
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||||
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||||
### 坑 2：自创建 `HardwareSerial(0)` 与 Arduino core 的 Serial0 冲突【严重】
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||||
**现象**：
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||||
- 代码里写了 `HardwareSerial SerialLinux(0)` 想独立管理 UART0
|
||||
- `SerialLinux.println()` 能正常发送（Android 能收到 `SORC_HA003`）
|
||||
- 但 `SerialLinux.available()` 始终读不到数据（Android 发命令 ESP32 不响应）
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- Arduino-ESP32 core 在启动时**自动创建全局 `Serial0` 对象管理 UART0**
|
||||
- UART0 RX 中断由 core 统一处理，数据被放进 `Serial0` 的 ring buffer
|
||||
- 自创建的 `HardwareSerial(0)` 和 `Serial0` 底层共享同一硬件，但 ring buffer 状态独立
|
||||
- 自建对象的 `available()` 永远返回 0
|
||||
|
||||
**修复方案**：
|
||||
```cpp
|
||||
// 错误做法（看似正确，实则接收不到数据）：
|
||||
HardwareSerial SerialLinux(0);
|
||||
|
||||
// 正确做法（用宏别名引用 core 对象）：
|
||||
#define SerialLinux Serial0
|
||||
```
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **在 Arduino-ESP32 中访问硬件 UART，始终用 core 提供的全局对象（Serial0/Serial1/Serial2），不要自己实例化 `HardwareSerial(n)`**。编译期宏别名 `#define` 是零开销且安全的方案。
|
||||
|
||||
---
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||||
|
||||
### 坑 3：USB CDC On Boot 配置与 Serial 对象归属【重要】
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||||
|
||||
**现象**：
|
||||
- 代码里 `Serial.println("System starting...")` 在串口监视器上只看到一行 `ESP-ROM:esp32s3-20210327`
|
||||
- 发 `RESET` 命令无响应
|
||||
- 应用完全像没启动
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- Arduino IDE 工具菜单有 `USB CDC On Boot` 开关，影响 `Serial` 对象的归属：
|
||||
|
||||
| 配置 | Serial 对应 | 调试口 | 业务口（本项目）|
|
||||
|------|------------|--------|----------------|
|
||||
| `USB CDC On Boot: Disabled` | UART0 (Serial0) | CH343 口（USB1）| CH343 口（与调试口争用）|
|
||||
| `USB CDC On Boot: Enabled` | USB-Serial-JTAG (HWCDC) | JTAG 口（USB2）| UART0 独立（SerialLinux = Serial0）|
|
||||
|
||||
**本项目选 Enabled**：因为 Windows 调试插 JTAG 口（USB2），Android 业务插 CH343 口（USB1），两条路物理隔离。
|
||||
|
||||
**补充：R11 上拉 GPIO3 的影响**：
|
||||
- 即使 `Serial` 走 USB-Serial-JTAG，UART0 默认还会输出 ROM bootloader 启动信息
|
||||
- 但因 GPIO3 被上拉 → 进入 **Silent Boot** → UART0 只输出芯片型号那一行
|
||||
- USB-Serial-JTAG 通道的启动日志不受 GPIO3 影响
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
### 坑 4：ESP32-S3 没有 RST/BOOT 按钮时如何复位【小坑】
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||||
|
||||
**现象**：
|
||||
- 设备装好后 ESP32 板子藏在结构件里，按不到 RST 按钮
|
||||
- 烧录完成后想重启观察启动日志，没办法触发
|
||||
|
||||
**修复方案**：
|
||||
1. **关闭再打开串口监视器**（DTR 控制会自动触发复位）
|
||||
2. **拔插调试 USB 线**（断电重启）
|
||||
3. **重新烧录**（烧录完成会自动重启）
|
||||
4. **加软复位命令**（推荐长期方案）：
|
||||
```cpp
|
||||
else if (command == "RESET") {
|
||||
Serial.println("System resetting...");
|
||||
Serial.flush();
|
||||
delay(100);
|
||||
ESP.restart();
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
后续通过串口发送 `RESET` 即可触发重启。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 坑 5：串口数据截断（`SORC_H` 这种不完整数据）【业务致命】
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||||
|
||||
**现象**：
|
||||
- 预期收到 `SORC_HA003\r\n`，实际收到 `SORC_H\r\n`
|
||||
- Linux/Android 端查表找不到 `SORC_H` 对应的形象 → 表现为"刷卡后形象偶尔不切换"
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- 多个 FreeRTOS 任务同时调用 `Serial.println` 时，两次 print 之间可能被其他任务插入
|
||||
- USB CDC 内部 FIFO 缓冲区满时，`Serial.flush()` 有超时（约 100ms），超时后返回，未发送字节被丢弃
|
||||
- `Serial.availableForWrite()` 在 HWCDC 上返回的是内部 ring buffer 剩余空间，**不等于 USB 硬件 FIFO 剩余空间**
|
||||
|
||||
**修复方案**（多层防护）：
|
||||
|
||||
1. **互斥锁串行化多任务 Serial 写入**：
|
||||
```cpp
|
||||
SemaphoreHandle_t serialMutex = xSemaphoreCreateMutex();
|
||||
void serialPrintlnSafe(const String& msg) {
|
||||
if (xSemaphoreTake(serialMutex, pdMS_TO_TICKS(100)) == pdTRUE) {
|
||||
SerialLinux.println(msg);
|
||||
SerialLinux.flush();
|
||||
xSemaphoreGive(serialMutex);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
2. **业务数据走 UART0（不走 USB CDC）**：UART0 硬件 FIFO 128 字节 + 114.2kbps 发送速率稳定，几乎不会截断。
|
||||
|
||||
3. **增大 USB CDC TX 缓冲（给调试日志用）**：
|
||||
```cpp
|
||||
Serial.setTxBufferSize(4096);
|
||||
Serial.begin(115200);
|
||||
```
|
||||
|
||||
4. **接收端正则过滤兜底**（Android/Linux 端）：
|
||||
```python
|
||||
import re
|
||||
pattern = re.compile(r'^SORC_HA\d+$')
|
||||
if pattern.match(line): # 截断数据不匹配，自动丢弃
|
||||
handle_card(line)
|
||||
```
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **跨主机的串口业务必须定义严格的数据格式**（如 `^SORC_HA\d+$`），接收端做正则校验，这是数据完整性的最后一道保险。ESP32 端再优化也不可能做到 100% 零截断。
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
### 坑 6：调试日志也走互斥保护导致刷卡变慢【中等】
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||||
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||||
**现象**：
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||||
- 业务数据用 `serialPrintlnSafe`（互斥 + flush）保护后很完整
|
||||
- 但把 `Authentication failed`、`Reading failed` 这类调试日志也改用 `serialPrintlnSafe` 后，**刷卡响应明显变慢**
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- 每次 RFID 认证失败都要 flush 等 USB 传输完成（可能阻塞 50ms+）
|
||||
- WS2812 干扰导致失败率本身就不低（~10%）
|
||||
- 连续 3 次失败 × 100ms = 累积 300-400ms 阻塞 → 肉眼可见的"不灵敏"
|
||||
|
||||
**修复方案**：
|
||||
- **业务数据**（`SORC_HAxxx`、`SO_BTx`）→ `serialPrintlnSafe`（互斥 + flush，确保完整）
|
||||
- **调试日志**（`Authentication failed`）→ 普通 `Serial.println`（快速返回，偶尔截断由接收端过滤）
|
||||
- **失败后 delay 从 100ms 降到 30ms**：RC522 实际恢复 10-20ms 就够
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **分清业务数据和调试日志的优先级**。业务数据要"完整准确"（可接受稍慢），调试日志要"不阻塞"（可接受偶尔截断）。全部用最严格的保护会拖垮性能。
|
||||
|
||||
---
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||||
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||||
### 坑 7：WS2812 bit-banging 关中断干扰 SPI 通讯【硬件干扰】
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||||
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||||
**现象**：
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||||
- 灯带满亮度 + 彩虹流水动画时，刷卡失败率明显升高
|
||||
- 日志出现 `Authentication failed: Error in communication`、`Reading failed: The CRC_A does not match`
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- FastLED 驱动 WS2812 是通过 GPIO bit-banging 产生精确时序（每位 1.25μs）
|
||||
- 186 颗灯 × 24 位 × 1.25μs ≈ **5.6ms 关中断窗口** × 每秒 30 次 = 168ms/秒关中断
|
||||
- 关中断期间 ESP32 无法响应 SPI 中断 → RC522 通讯受影响
|
||||
|
||||
**缓解方案**（代码层面）：
|
||||
1. **RFID 任务迁移到 Core 0**，与 LED 任务（Core 1）物理隔离：
|
||||
```cpp
|
||||
xTaskCreatePinnedToCore(TaskRFIDcode, "TaskRFID", 4096, NULL, 2, &TaskRFID, 0);
|
||||
xTaskCreatePinnedToCore(TaskLEDUnifiedCode, "TaskLEDUnified", 8192, NULL, 3, NULL, 1);
|
||||
```
|
||||
2. **LED 刷新从 30FPS 降到 20FPS**：减少 33% 关中断窗口
|
||||
```cpp
|
||||
const unsigned long LED_UPDATE_INTERVAL = 50; // 原 33
|
||||
```
|
||||
|
||||
**根本解决方案**（非本项目采用，留作参考）：
|
||||
- 改用 ESP32-S3 的 **RMT 硬件外设驱动 WS2812**（不需要 CPU 关中断）
|
||||
- FastLED 的 `#define FASTLED_ESP32_I2S` 或用 ESP-IDF 的 `led_strip` 组件
|
||||
- 硬件电路给 RC522 的 3.3V 加去耦电容（100μF + 10μF + 100nF 组合）
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **WS2812 bit-banging 与高速 SPI/I2S 同时使用时必然有干扰**。RFID 这种对通讯时序敏感的外设应尽量分到不同 Core，并接受 5-10% 的偶发失败率是正常的。
|
||||
|
||||
---
|
||||
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||||
### 坑 8：行尾符不一致导致命令不被识别【低级错误高频踩】
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||||
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||||
**现象**：
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||||
- Windows 串口监视器发 `MO_LED_4` 能生效
|
||||
- Android 发同样命令 ESP32 没反应
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
- Android 发的是 `MO_LED_4\r\n`（CRLF 行尾）
|
||||
- 旧代码的 `command == "RESET"` 等精确匹配会失败（因为 command 实际是 `RESET\r`）
|
||||
- `command.startsWith(...)` 型的判断不受影响（因为 `substring(7)` 后的 `toInt()` 能忽略 `\r`）
|
||||
- 特殊校验（如 `MO_BRI_` 的"必须全是数字"）会因 `\r` 被误判为非数字
|
||||
|
||||
**修复方案**：
|
||||
```cpp
|
||||
if (c == '\n') {
|
||||
command.trim(); // 去掉末尾 \r（兼容 CRLF 和 LF）
|
||||
if (command.length() > 0) {
|
||||
processCommand(command, src);
|
||||
}
|
||||
command = "";
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**Arduino `println()` 默认已经是 `\r\n`**，所以 ESP32 发出去的数据天然兼容两种平台。只需保证接收端做 trim 即可。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 坑 9：`handleSerialCommand` 只读 Serial 导致 Android 命令无响应【架构 bug】
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||||
|
||||
**现象**：
|
||||
- Android 发命令 ESP32 不响应
|
||||
- Windows 发同样命令正常
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
```cpp
|
||||
void handleSerialCommand() {
|
||||
while (Serial.available()) { ... } // 只读 Serial（USB CDC）
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
Android 的命令走 UART0 → Serial0 ring buffer，但代码里 `Serial0.available()` 从未被调用。
|
||||
|
||||
**修复方案**（函数参数化 + 双缓冲区）：
|
||||
```cpp
|
||||
void processCommand(const String& command, Stream& resp) {
|
||||
// 统一的命令处理逻辑，响应回到发送方
|
||||
}
|
||||
|
||||
void handleCommandFromStream(Stream& src, String& cmdBuf) {
|
||||
while (src.available()) {
|
||||
char c = src.read();
|
||||
if (c == '\n') {
|
||||
cmdBuf.trim();
|
||||
if (cmdBuf.length() > 0) processCommand(cmdBuf, src);
|
||||
cmdBuf = "";
|
||||
} else {
|
||||
cmdBuf += c;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void loop() {
|
||||
static String cmdFromSerial = ""; // Windows/USB CDC 独立缓冲
|
||||
static String cmdFromLinux = ""; // Android/UART0 独立缓冲
|
||||
handleCommandFromStream(Serial, cmdFromSerial);
|
||||
handleCommandFromStream(SerialLinux, cmdFromLinux);
|
||||
delay(1);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **每个串口必须有独立的命令缓冲区**，否则一方半发命令可能被另一方打断。`Stream&` 多态 + 缓冲区参数化是最优雅的写法。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 坑 10：NFC 同卡连续刷卡的去重策略【业务逻辑】
|
||||
|
||||
**演进过程**：
|
||||
1. **最初**：`if (cardData != lastCardData)` → 同卡永久不再发送
|
||||
- 问题：Linux 异常清屏后无法恢复形象
|
||||
2. **尝试 1**：30 秒时间窗口去重
|
||||
- 问题：过于保守，1 小时后刷同卡反而触发刷新（实际 Linux 状态没变）
|
||||
3. **尝试 2**：完全不去重，每次都发
|
||||
- 问题：用户快速重复刷同卡，Android 频繁刷屏
|
||||
4. **最终**：根据业务需求决定
|
||||
- 项目选择：**完全不去重**（Linux 端自己根据需要判断是否重复响应）
|
||||
- 或者 3 秒时间窗口兜底（防手抖）
|
||||
|
||||
**经验教训**：
|
||||
> **去重逻辑本质是业务决策**，代码层面先提供最简单的"每次都发"，把去重权交给业务层。数据完整性（不截断、不丢包）才是嵌入式固件的核心职责。
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 坑 11：RC522 冷启动刷卡无效，软复位（ESP.restart）后就正常【高频坑，经典】
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||||
|
||||
**现象**：
|
||||
- **断电重启**后：LED 能控制，但刷 NFC 卡完全无响应
|
||||
- **串口发 RESET 触发 ESP.restart()** 后：NFC 又能正常工作了
|
||||
- 问题可复现，但不是 100%（有时候冷启动也正常，有时候失败）
|
||||
|
||||
**根本原因**：
|
||||
|
||||
`RFID_RST_PIN 14` 虽然在代码里定义了，但**只传给了 `MFRC522 rfid(SS, RST)` 构造函数，没有任何 `pinMode`/`digitalWrite` 显式操作**。真正的复位逻辑由 `rfid.PCD_Init()` 内部处理。
|
||||
|
||||
查阅 miguelbalboa/rfid 库源码：
|
||||
```cpp
|
||||
void MFRC522::PCD_Init() {
|
||||
pinMode(_resetPowerDownPin, INPUT); // 第 1 步：RST 设为 INPUT
|
||||
if (digitalRead(_resetPowerDownPin) == LOW) {
|
||||
// 读到 LOW → 硬件复位（拉高 RST + delay 50ms）
|
||||
hardReset = true;
|
||||
}
|
||||
if (!hardReset) {
|
||||
PCD_Reset(); // 读到 HIGH → 只做软件复位（写 CommandReg）
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
**冷启动的失败流程**：
|
||||
1. ESP32 上电，GPIO14 默认 INPUT 浮空 → 电平随机（HIGH 或 LOW）
|
||||
2. 同时 RC522 模组独立上电，内部 POR 需要 10-50ms 稳定
|
||||
3. Arduino setup 立刻调用 PCD_Init
|
||||
4. 库读 GPIO14 → **恰好是 HIGH 的概率 50%+** → 只做软件复位
|
||||
5. 此时 RC522 内部可能还没完成 POR → 软件复位的寄存器操作失败
|
||||
6. RC522 进入"半初始化"状态：能回应 ReadCardSerial，但 Authenticate 永远失败
|
||||
7. 用户看到：LED 正常、刷卡不响应
|
||||
|
||||
**软复位（ESP.restart）为什么有效**：
|
||||
- 前一次 `PCD_Init()` 执行硬件复位分支时，已经把 GPIO14 设为 OUTPUT + HIGH
|
||||
- `ESP.restart()` 触发时，GPIO 状态保留几毫秒（电容效应）
|
||||
- **关键**：此时 RC522 硬件已经工作正常（它没断电）
|
||||
- 重启后 PCD_Init 读 GPIO14 → 稳定读到 HIGH → 做软件复位 → 成功
|
||||
|
||||
**修复方案**（三层保险）：
|
||||
|
||||
1. **全局工具函数：标准硬件复位时序**
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||||
```cpp
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||||
void rc522HardResetRuntime() {
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||||
pinMode(RFID_RST_PIN, OUTPUT);
|
||||
digitalWrite(RFID_RST_PIN, LOW); // 拉低触发硬件复位
|
||||
delay(10); // 规格 ≥100ns，10ms 绝对安全
|
||||
digitalWrite(RFID_RST_PIN, HIGH); // 释放 RST
|
||||
delay(50); // 等待晶振起振 + POR
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
2. **setup() 强制 3 次重试 + 版本校验**
|
||||
```cpp
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||||
bool rfidReady = false;
|
||||
for (uint8_t attempt = 1; attempt <= 3; attempt++) {
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||||
rc522HardResetRuntime();
|
||||
rfid.PCD_Init();
|
||||
byte version = rfid.PCD_ReadRegister(MFRC522::VersionReg);
|
||||
// 0x91=v1.0, 0x92=v2.0 合法；0x00/0xFF 异常
|
||||
if (version == 0x91 || version == 0x92) { rfidReady = true; break; }
|
||||
delay(100);
|
||||
}
|
||||
```
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||||
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||||
3. **运行时健康检查（每 5 秒）**
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||||
```cpp
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||||
// 防止运行过程中 RC522 因电源波动、WS2812 大电流冲击进入异常
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||||
static uint32_t lastHealthCheck = 0;
|
||||
if (millis() - lastHealthCheck > 5000) {
|
||||
lastHealthCheck = millis();
|
||||
byte version = rfid.PCD_ReadRegister(MFRC522::VersionReg);
|
||||
if (version != 0x91 && version != 0x92) {
|
||||
rc522HardResetRuntime();
|
||||
rfid.PCD_Init();
|
||||
}
|
||||
}
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||||
```
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**GitHub 相关 Issue 佐证**：
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- miguelbalboa/rfid Issue #229 - ESP32 cold boot authentication failed
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- miguelbalboa/rfid Issue #269 - PCD_Init works but Authenticate fails first time
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- miguelbalboa/rfid Issue #125 - Random first-read failures on ESP32
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||||
**经验教训**：
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||||
> **任何带 RST 引脚的外设芯片（RC522/LCD/音频芯片等），setup 必须显式做标准硬件复位时序**，不要依赖外设库的"自动判断"。冷启动时 GPIO 浮空是万恶之源，库的启发式判断在 ESP32 这种高速启动场景下不可靠。
|
||||
>
|
||||
> **校验初始化结果**：初始化完成后读一个"已知固定值"的寄存器（如版本号），能确认芯片真的活了。MFRC522 就是读 `VersionReg`（0x91/0x92）。
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||||
|
||||
**验证方法**：
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||||
- 断电 → 10 秒 → 上电 → 立刻刷卡，重复 10 次应该全成功
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||||
- 观察串口输出 `RC522 init attempt 1, VersionReg=0x92`
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||||
- 如果偶尔看到 `attempt 2/3`，说明重试机制被触发了，但最终成功
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---
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## 三、最终架构
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```
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+----------------------+
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||||
| Windows 开发电脑 |
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+----------+-----------+
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||||
|
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||||
| USB Type-C
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||||
v
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||||
+------------------------------------+
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||||
| USB2 (USB-Serial-JTAG) |
|
||||
| → ESP32-S3 原生 USB (GPIO19/20) |
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||||
+------------------------------------+
|
||||
|
|
||||
Serial 对象 (HWCDC)
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||||
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|
||||
v
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||||
+-----------------------------------------------+
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||||
| ESP32-S3-WROOM-1 |
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||||
| |
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||||
| RFID(SPI) ← TaskRFID @ Core 0 |
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||||
| |
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||||
| WS2812 ← TaskLEDUnified @ Core 1 (20FPS) |
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||||
| |
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||||
| Button × 4 ← TaskBTN × 4 @ Core 0 |
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||||
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||||
| SerialLinux (=Serial0) 对象 |
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||||
| |
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||||
+-----------------------------------------------+
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||||
^
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||||
UART0 (GPIO43/44)
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||||
|
|
||||
v
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||||
+------------------------------------+
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||||
| USB1 (CH343P USB-UART 桥) |
|
||||
+------------------------------------+
|
||||
|
|
||||
| USB Type-C
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||||
v
|
||||
+----------------------+
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||||
| OrangePi CM5 (Android) |
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||||
| SPUP 通过 USB Host API |
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||||
| 匹配 VID/PID 1A86:55D5 |
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+----------------------+
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```
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### 数据流向矩阵
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| 数据 | 发送方 | 通道 | 接收方 |
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|------|-------|------|--------|
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| `SORC_HAxxx` (刷卡事件) | RFID 任务 | UART0/CH343 | Android |
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| `SO_BTx_HIGH/LOW/HIGHL` (按键事件) | 按键任务 | UART0/CH343 | Android |
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||||
| `SO_WAKEUP0/1` (唤醒事件) | 唤醒任务 | UART0/CH343 | Android |
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||||
| `Authentication failed` (调试日志) | RFID 任务 | USB CDC | Windows |
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||||
| `Reading failed` (调试日志) | RFID 任务 | USB CDC | Windows |
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||||
| `System starting...` (启动日志) | setup() | 两边都发 | 两边 |
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||||
| `MO_LED_*` / `MO_LEDN_*` / `MO_BRI_*` / `MO_PWM_*` / `RESET` (控制命令) | Windows 或 Android | 任一 Stream | ESP32 处理 |
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||||
| 命令响应（如 `LED strip set to mode: 2`） | ESP32 | 回到发送方 | Windows 或 Android |
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||||
## 四、速查表：Arduino IDE 关键配置
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||||
| 菜单项 | 本项目值 | 说明 |
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|-------|---------|------|
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| 开发板 | ESP32S3 Dev Module | ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 |
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||||
| USB CDC On Boot | **Enabled** | Serial 走 USB-Serial-JTAG，UART0 通过 Serial0 访问 |
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||||
| USB DFU On Boot | Disabled | 不使用 DFU 模式 |
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||||
| USB Mode | Hardware CDC and JTAG | 使能 USB-Serial-JTAG 功能 |
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||||
| Flash Size | **16MB (128Mb)** | N16R8 模组实际 Flash |
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||||
| Partition Scheme | 按需选 | 代码小可选默认 4MB |
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||||
| PSRAM | Disabled | 本项目未使用 PSRAM |
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||||
| Upload Mode | UART0 / Hardware CDC | 烧录走哪个口取决于选择 |
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||||
| Upload Speed | 921600 | 烧录速度 |
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||||
| 端口 | COM8 (USB-Serial-JTAG) | Windows 端看到的 JTAG 口 |
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||||
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||||
### 串口监视器设置
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- 波特率：**115200**
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- 行尾符：**换行**（或 "换行 和 回车 两者都是"，代码已兼容）
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## 五、调试技巧总结
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### 1. 区分 COM 口是哪个 USB 通道
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||||
- 拔插 USB 线，观察 Windows 设备管理器哪个 COM 口消失
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||||
- `USB JTAG/serial debug unit` → USB-Serial-JTAG (VID/PID `303A:1001`)
|
||||
- `USB-Enhanced-SERIAL CH343` → CH343P (VID/PID `1A86:55D5`)
|
||||
|
||||
### 2. 没 RST 按钮时如何复位
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||||
- 关闭再打开串口监视器（DTR 自动触发）
|
||||
- 发送 `RESET` 命令（代码里的软复位）
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||||
- 拔插 USB
|
||||
|
||||
### 3. 快速判断 ROM 日志异常
|
||||
- ESP32-S3 正常启动应输出 7-8 行 ROM 日志（`Build:`、`rst:`、`mode:`、`load:`、`entry` 等）
|
||||
- 只输出一行 `ESP-ROM:esp32s3-...` → 可能 **Silent Boot**（GPIO3 上拉）或 **输出口错**
|
||||
|
||||
### 4. 判断是截断还是根本没发送
|
||||
- 完整的 `SORC_HA003` → ESP32 发送成功，主机接收正常
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||||
- `SORC_H` / `SORC_HA00`（不完整）→ 发送过程中截断
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||||
- 完全没有 → ESP32 没发或者链路断开
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||||
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||||
### 5. 验证 UART0 物理连通
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||||
- ESP32 代码加一句 `Serial0.println("TEST")`
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||||
- Android 端看能否收到 `TEST`
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||||
- 能收到 → UART0 物理链路 OK
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||||
- 收不到 → 波特率/接线/CH343 驱动问题
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||||
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||||
---
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||||
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||||
## 六、最重要的 3 条经验
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||||
### 1. 面向 Android 业务通讯选择 USB-UART 桥芯片（CH340/CH343），不要用 ESP32 自带 USB-Serial-JTAG
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||||
|
||||
**原因**：定制 Android（RK3588 等）的 USB CDC 驱动对 ESP32-S3 支持差，`com.hoho.android.usbserial` 库对 CH340 家族有 10+ 年成熟支持。
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||||
|
||||
### 2. 访问硬件 UART 必须用 Arduino core 自带的 Serial0/Serial1/Serial2
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||||
|
||||
**原因**：自建 `HardwareSerial(n)` 对象和 core 的全局对象共享硬件但 ring buffer 独立，**收不到数据**。用 `#define` 别名既清晰又安全。
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||||
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||||
### 3. 跨主机串口业务定义严格数据格式，接收端做正则兜底
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||||
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||||
**原因**：ESP32 端所有软件优化（互斥、flush、缓冲）都不能做到 100% 零截断。接收端用 `^SORC_HA\d+$` 过滤是数据完整性最可靠的保险。
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||||
## 七、关于 OrangePi CM5 + ESP32 的专项建议
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||||
1. **业务数据走 UART0 → CH343P → USB1**，不要走 USB-Serial-JTAG
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||||
2. **Android APP 端 SPUP 配置**：
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||||
- VID = `0x1A86`（WCH）
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||||
- PID = `0x55D5`（CH343，具体看芯片版本）
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||||
- 波特率 = 115200
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||||
- 行尾符 = `\r\n`（CRLF）
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||||
3. **接收端正则过滤**：`^SORC_HA\d+$`、`^SO_BT[0-9]_(HIGH|LOW|HIGHL)$`、`^SO_WAKEUP[01]$`
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||||
4. **调试时 Windows 插 USB2（JTAG 口）**，不影响 Android 的 USB1 业务
|
||||
5. **两根 USB 线同时连接**是安全的（两条路径独立，不抢总线）
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||||
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||||
## 八、未解决/待改进项
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||||
### 1. WS2812 bit-banging 与 SPI 的根本冲突
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||||
- 当前靠 Core 隔离 + 降 FPS 缓解，仍有 5-10% 刷卡失败率
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||||
- 彻底解决方案：改用 RMT 硬件驱动 WS2812（需改 FastLED 配置）
|
||||
|
||||
### 2. Android 端 SPUP 的 VID/PID 匹配
|
||||
- 如果 Android 端 APP 被更新为用 ESP32 自带 USB（`303A:1001`），所有架构分析失效
|
||||
- 建议和 Android 开发者锁定**永远用 CH343 作为业务口**
|
||||
|
||||
### 3. 双主机冲突防护
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||||
- 目前假设 Windows 只在调试时插
|
||||
- 如果生产环境 Windows 意外插入 USB2，可能干扰启动（USB 枚举影响 Strapping 引脚状态）
|
||||
- 建议生产设备完全封死 USB2 口
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||||
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||||
---
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||||
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||||
## 附录：关键代码片段
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||||
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||||
### `serialPrintlnSafe` (业务数据安全输出)
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||||
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||||
```cpp
|
||||
SemaphoreHandle_t serialMutex = NULL;
|
||||
|
||||
void serialPrintlnSafe(const String& msg) {
|
||||
if (serialMutex && xSemaphoreTake(serialMutex, pdMS_TO_TICKS(100)) == pdTRUE) {
|
||||
SerialLinux.println(msg);
|
||||
SerialLinux.flush();
|
||||
xSemaphoreGive(serialMutex);
|
||||
} else {
|
||||
SerialLinux.println(msg); // 降级路径
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### `handleCommandFromStream` (双串口命令接收)
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
void handleCommandFromStream(Stream& src, String& cmdBuf) {
|
||||
while (src.available()) {
|
||||
if (cmdBuf.length() > 64) { // 防御性长度保护
|
||||
src.println("错误: 命令过长");
|
||||
cmdBuf = "";
|
||||
while (src.available()) src.read();
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
char c = src.read();
|
||||
if (c == '\n') {
|
||||
cmdBuf.trim(); // 兼容 \r\n
|
||||
if (cmdBuf.length() > 0) processCommand(cmdBuf, src);
|
||||
cmdBuf = "";
|
||||
} else {
|
||||
cmdBuf += c;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
### UART0 正确声明
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
// 推荐：用宏别名（零开销 + 安全）
|
||||
#define SerialLinux Serial0
|
||||
|
||||
// 不推荐：自创建对象（available 读不到数据）
|
||||
// HardwareSerial SerialLinux(0); // 错误写法
|
||||
|
||||
// setup() 里初始化
|
||||
SerialLinux.begin(115200);
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 软复位命令
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
else if (command == "RESET") {
|
||||
Serial.println("System resetting...");
|
||||
SerialLinux.println("System resetting...");
|
||||
Serial.flush();
|
||||
SerialLinux.flush();
|
||||
delay(100);
|
||||
ESP.restart();
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
448
HOLOMAIN.ino
448
HOLOMAIN.ino
@ -35,6 +35,37 @@
|
||||
// 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
|
||||
@ -107,9 +138,39 @@ CRGB singleLedColors[8] = {
|
||||
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);
|
||||
@ -133,11 +194,12 @@ void TaskRFIDcode(void* pvParameters) {
|
||||
MFRC522::StatusCode status;
|
||||
status = rfid.PCD_Authenticate(MFRC522::PICC_CMD_MF_AUTH_KEY_A, 4, &key, &(rfid.uid));
|
||||
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
|
||||
Serial.print(F("Authentication failed: "));
|
||||
Serial.println(rfid.GetStatusCodeName(status));
|
||||
// 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(100);
|
||||
delay(30); // 从 100ms 降到 30ms，提升刷卡响应速度
|
||||
continue;
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -146,23 +208,47 @@ void TaskRFIDcode(void* pvParameters) {
|
||||
byte size = sizeof(buffer);
|
||||
status = rfid.MIFARE_Read(4, buffer, &size);
|
||||
if (status != MFRC522::STATUS_OK) {
|
||||
Serial.print(F("Reading failed: "));
|
||||
Serial.println(rfid.GetStatusCodeName(status));
|
||||
} else {
|
||||
// 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];
|
||||
}
|
||||
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();
|
||||
// 移除空白字符
|
||||
cardData.trim();
|
||||
|
||||
// 卡片数据处理
|
||||
if (cardData != lastCardData && !cardData.isEmpty()) {
|
||||
lastCardData = cardData;
|
||||
Serial.println("SORC_" + cardData);
|
||||
// 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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@ -207,7 +293,9 @@ void TaskPWMcode(void* pvParameters) {
|
||||
// 按钮0检测任务
|
||||
void TaskBTN0code(void* pvParameters) {
|
||||
static unsigned long pressStartTime = 0;
|
||||
static bool lastState = HIGH;
|
||||
// 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);
|
||||
@ -216,19 +304,19 @@ void TaskBTN0code(void* pvParameters) {
|
||||
if (lastState == HIGH && currentState == LOW) {
|
||||
pressStartTime = millis();
|
||||
btn0State = LOW;
|
||||
Serial.println("SO_BT0_HIGH");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT0_HIGH");
|
||||
btn0LongPress = false;
|
||||
}
|
||||
// 检测上升沿(释放)
|
||||
else if (lastState == LOW && currentState == HIGH) {
|
||||
btn0State = HIGH;
|
||||
Serial.println("SO_BT0_LOW");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT0_LOW");
|
||||
btn0LongPress = false;
|
||||
}
|
||||
// 检测长按
|
||||
else if (currentState == LOW && millis() - pressStartTime >= 2000 && !btn0LongPress) {
|
||||
btn0LongPress = true;
|
||||
Serial.println("SO_BT0_HIGHL");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT0_HIGHL");
|
||||
}
|
||||
|
||||
lastState = currentState;
|
||||
@ -238,7 +326,9 @@ void TaskBTN0code(void* pvParameters) {
|
||||
|
||||
// WAKEUP1检测任务
|
||||
void TaskWAKEUP1code(void* pvParameters) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
// 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);
|
||||
@ -246,12 +336,12 @@ void TaskWAKEUP1code(void* pvParameters) {
|
||||
// 检测上升沿
|
||||
if (lastState == LOW && currentState == HIGH) {
|
||||
wakeup1State = HIGH;
|
||||
Serial.println("SO_WAKEUP1");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_WAKEUP1");
|
||||
}
|
||||
// 检测下降沿
|
||||
else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) {
|
||||
wakeup1State = LOW;
|
||||
Serial.println("SO_WAKEUP0");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_WAKEUP0");
|
||||
}
|
||||
|
||||
lastState = currentState;
|
||||
@ -261,7 +351,9 @@ void TaskWAKEUP1code(void* pvParameters) {
|
||||
|
||||
// 按钮1检测任务
|
||||
void TaskBTN1code(void* pvParameters) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
// 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);
|
||||
@ -269,12 +361,12 @@ void TaskBTN1code(void* pvParameters) {
|
||||
// 检测上升沿
|
||||
if (lastState == LOW && currentState == HIGH) {
|
||||
btn1State = HIGH;
|
||||
Serial.println("SO_BT1_HIGH");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT1_HIGH");
|
||||
}
|
||||
// 检测下降沿
|
||||
else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) {
|
||||
btn1State = LOW;
|
||||
Serial.println("SO_BT1_LOW");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT1_LOW");
|
||||
}
|
||||
|
||||
lastState = currentState;
|
||||
@ -284,7 +376,9 @@ void TaskBTN1code(void* pvParameters) {
|
||||
|
||||
// 按钮2检测任务
|
||||
void TaskBTN2code(void* pvParameters) {
|
||||
static bool lastState = LOW;
|
||||
// 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);
|
||||
@ -292,12 +386,12 @@ void TaskBTN2code(void* pvParameters) {
|
||||
// 检测上升沿
|
||||
if (lastState == LOW && currentState == HIGH) {
|
||||
btn2State = HIGH;
|
||||
Serial.println("SO_BT2_HIGH");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT2_HIGH");
|
||||
}
|
||||
// 检测下降沿
|
||||
else if (lastState == HIGH && currentState == LOW) {
|
||||
btn2State = LOW;
|
||||
Serial.println("SO_BT2_LOW");
|
||||
serialPrintlnSafe("SO_BT2_LOW");
|
||||
}
|
||||
|
||||
lastState = currentState;
|
||||
@ -305,131 +399,111 @@ void TaskBTN2code(void* pvParameters) {
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 串口命令处理
|
||||
void handleSerialCommand() {
|
||||
static String command = "";
|
||||
// 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) {
|
||||
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();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
while (Serial.available()) {
|
||||
// 先检查命令长度（新增的防护代码）
|
||||
if (command.length() > 64) {
|
||||
Serial.println("错误: 命令过长（最大64字符）");
|
||||
command = ""; // 清空当前命令
|
||||
while (Serial.available()) Serial.read(); // 清空串口缓冲区
|
||||
continue;
|
||||
// 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 = Serial.read();
|
||||
char c = src.read();
|
||||
if (c == '\n') {
|
||||
// 处理命令
|
||||
if (command.startsWith("MO_LED_")) {
|
||||
String modeStr = command.substring(7);
|
||||
int newMode = modeStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 控制单颗LED
|
||||
if (newMode >= 0 && newMode <= 7) {
|
||||
singleLedMode = newMode;
|
||||
Serial.print("Single LED set to mode: ");
|
||||
Serial.println(newMode);
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid single LED mode command");
|
||||
}
|
||||
} else if (command.startsWith("MO_LEDN_")) {
|
||||
String modeStr = command.substring(8);
|
||||
int newMode = modeStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 控制灯带（只有亮度不为0时才允许）
|
||||
if (newMode >= 0 && newMode <= 5) {
|
||||
if (led2Brightness == 0) {
|
||||
Serial.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;
|
||||
// 重置火车灯状态
|
||||
if (newMode == 4) {
|
||||
trainPos = -TRAIN_LENGTH;
|
||||
trainPhase = 0;
|
||||
rainbowHue = random8();
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 新增：切换到模式5时，复制当前LED2状态和亮度
|
||||
if (newMode == 5) {
|
||||
memcpy(frozenLeds2, leds2, sizeof(leds2));
|
||||
frozenBrightness = led2Brightness; // 保存冻结时的亮度
|
||||
}
|
||||
|
||||
Serial.print("LED strip set to mode: ");
|
||||
Serial.println(newMode);
|
||||
}
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid LED strip mode command");
|
||||
}
|
||||
} else if (command.startsWith("MO_PWM_")) {
|
||||
String dutyStr = command.substring(7);
|
||||
int newDuty = dutyStr.toInt();
|
||||
|
||||
// 检查PWM百分比
|
||||
if (newDuty == 1) {
|
||||
pwmDuty = 1023; // 100%
|
||||
} else if (newDuty == 0 || newDuty == 20 || newDuty == 40 || newDuty == 60 || newDuty == 80) {
|
||||
pwmDuty = (newDuty * 1023) / 100; // 转换为实际占空比
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("Invalid PWM command");
|
||||
}
|
||||
|
||||
Serial.print("PWM set to: ");
|
||||
Serial.print((pwmDuty * 100) / 1023);
|
||||
Serial.println("%");
|
||||
cmdBuf.trim(); // 去掉末尾 \r 兼容不同行尾符
|
||||
if (cmdBuf.length() > 0) {
|
||||
processCommand(cmdBuf, src);
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (command.startsWith("MO_BRI_")) {
|
||||
// 提取亮度参数（跳过"MO_BRI_"前缀）
|
||||
String levelStr = command.substring(7);
|
||||
levelStr.trim();
|
||||
command = ""; // 清空命令缓冲区
|
||||
|
||||
// 空参数检查
|
||||
if (levelStr.length() == 0) {
|
||||
Serial.println("错误: 缺少亮度值");
|
||||
return; // 终止处理
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 严格数字验证（拒绝非数字字符）
|
||||
bool isNumeric = true;
|
||||
for (char c : levelStr) {
|
||||
if (!isdigit(c)) {
|
||||
isNumeric = false;
|
||||
break; // 发现非数字立即退出
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 非数字错误处理
|
||||
if (!isNumeric) {
|
||||
Serial.println("错误: 亮度值必须为整数");
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 转换为整数并验证范围
|
||||
int level = levelStr.toInt();
|
||||
if (level >= 0 && level <= 100) {
|
||||
// 更新亮度值（映射到PWM范围）
|
||||
led2Brightness = brightnessMap[level]; // 使用预定义映射表
|
||||
Serial.print("LED亮度: ");
|
||||
Serial.print(level);
|
||||
Serial.println("%");
|
||||
|
||||
// // 亮度为0时输出警告
|
||||
// if (level == 0) {
|
||||
// Serial.println("亮度已设置为0，所有灯光将熄灭！");
|
||||
// }
|
||||
} else {
|
||||
Serial.println("错误: 亮度值需在0-100之间");
|
||||
}
|
||||
command = ""; // 清空命令
|
||||
}
|
||||
|
||||
command = ""; // 清空命令
|
||||
cmdBuf = "";
|
||||
} else {
|
||||
// 累积非换行符字符
|
||||
command += c;
|
||||
cmdBuf += c;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
@ -447,7 +521,9 @@ void handleSerialCommand() {
|
||||
// 5. 防闪烁机制，确保LED显示稳定
|
||||
void TaskLEDUnifiedCode(void* pvParameters) {
|
||||
static unsigned long lastLEDUpdate = 0;
|
||||
const unsigned long LED_UPDATE_INTERVAL = 33; // ~30FPS，降低更新频率减少闪烁
|
||||
// 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();
|
||||
@ -649,28 +725,67 @@ void TaskLEDUnifiedCode(void* pvParameters) {
|
||||
|
||||
|
||||
void setup() {
|
||||
// 初始化串口
|
||||
// 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
|
||||
rfid.PCD_Init();
|
||||
Serial.println("RFID initialized.");
|
||||
// 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<WS2812, LED_PIN_1, GRB>(leds1, LED_COUNT_1);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_2, GRB>(leds2, LED_COUNT_2);
|
||||
FastLED.addLeds<WS2812, LED_PIN_3, GRB>(leds3, LED_COUNT_3); // 新增LED3
|
||||
|
||||
// 初始化LED状态
|
||||
fill_solid(leds1, LED_COUNT_1, singleLedColors[singleLedMode]);
|
||||
fill_solid(leds2, LED_COUNT_2, CHSV(0, 0, led2Brightness)); // 初始化白色
|
||||
fill_solid(leds3, LED_COUNT_3, CRGB::Black); // 强制GPIO48的灯珠熄灭
|
||||
// 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.");
|
||||
Serial.println("LED initialized (dark startup, task will restore default).");
|
||||
|
||||
// 初始化PWM
|
||||
// 创建LED控制器配置
|
||||
@ -709,14 +824,15 @@ void setup() {
|
||||
Serial.println("Inputs initialized.");
|
||||
|
||||
// 创建任务
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// TaskRFID 放 Core 0：避开 Core 1 上 WS2812 bit-banging 关中断窗口，SPI 通讯更稳定
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xTaskCreatePinnedToCore(
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TaskRFIDcode, /* 任务函数 */
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"TaskRFID", /* 任务名称 */
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4096, /* 任务栈大小 */
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NULL, /* 传递给任务的参数 */
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1, /* 任务优先级 */
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2, /* 任务优先级（提高到 2，避免被按键任务频繁抢占）*/
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&TaskRFID, /* 任务句柄 */
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1); /* 运行在核心1上 */
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0); /* 运行在核心0上（与 LED 任务物理隔离）*/
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xTaskCreatePinnedToCore(
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TaskLEDUnifiedCode,
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@ -776,8 +892,14 @@ void setup() {
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}
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void loop() {
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// 处理串口命令
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handleSerialCommand();
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// 同时处理两个串口的命令输入（双端都能下发控制命令）
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// - Serial (USB-Serial-JTAG)：Windows 调试发命令
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// - SerialLinux (UART0 / CH343)：Android 开发板发命令
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// 两个缓冲区独立保存，避免一方半发命令被另一方打断
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static String cmdFromSerial = "";
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static String cmdFromLinux = "";
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handleCommandFromStream(Serial, cmdFromSerial);
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handleCommandFromStream(SerialLinux, cmdFromLinux);
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// 让出CPU时间
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delay(1);
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BIN
docs/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf
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BIN
docs/ESP32-S3-SCH-V1.4.pdf
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