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STM32 MCU Lora通信协议说明
1. 概述
本文档描述了STM32 MCU基于LoRa无线通信模块的数据传输协议。该协议用于按键事件检测和上报，电池状态监控，以及设备在线状态维护。
2. 通信硬件
- MCU型号: STM32F030系列
- 通信模块: LoRa模块
- 通信方式: UART接口，波特率设置为9600bps
- 通信频率: 483.2MHz (可配置)
- 通信速率: 1868bps (可配置)
3. 消息格式
3.1 发送消息格式
发送消息采用如下格式:
$XXXX<LORA7>,<E><V>#\r\n
其中:
$: 消息起始符XXXX: 设备MAC地址 (4字节)LORA7: 固定设备标识,: 分隔符E: 事件类型代码 (ASCII字符，实际为事件类型值+48)V: 事件数值 (ASCII字符，实际为事件数值+48)#: 消息结束符\r\n: 回车换行
示例: $ABCDEFGLORA7,1F#\r\n
总长度: 16字节
3.2 接收消息格式
接收消息格式与发送格式相同，MCU会检查消息中的MAC地址是否与自身MAC地址匹配，如果匹配则处理该消息。
4. 事件类型定义
系统支持以下事件类型:
| 事件类型 | 十六进制值 | 描述 | 详细消息示例 |
|---|---|---|---|
| VALUE_UNKOWN | 0x00 | 未知事件 | $ABCDFGLORA7,01#\r\n |
| VALUE_CALL | 0x01 | 面板呼叫事件 | $ABCDFGLORA7,11#\r\n |
| VALUE_CANCEL | 0x02 | 取消呼叫事件 | $ABCDFGLORA7,21#\r\n |
| VALUE_NURSING | 0x03 | 护理呼叫事件 | $ABCDFGLORA7,31#\r\n |
| VALUE_CB | 0x04 | 增援呼叫事件 | $ABCDFGLORA7,41#\r\n |
| VALUE_UNPIN | 0x05 | 拔针事件 | $ABCDFGLORA7,51#\r\n |
| VALUE_C_D | 0x06 | 更换药物事件 | $ABCDFGLORA7,61#\r\n |
| VALUE_SOS | 0x07 | 紧急事件 | $ABCDFGLORA7,71#\r\n |
| VALUE_HANDLE_CALL | 0x08 | 手柄呼叫事件 | $ABCDFGLORA7,81#\r\n |
| VALUE_CANCEL_TO | 0x09 | 取消超时事件 | $ABCDFGLORA7,91#\r\n |
| VALUE_ONLINE_FB | 0x18 | 设备在线心跳 | $ABCDFGLORA7,H1#\r\n (H=0x18+48=72) |
| VALUE_BAT_LOW | 0x1C | 电池电量低事件 | $ABCDFGLORA7,L1#\r\n (L=0x1C+48=76) |
5. 事件数值定义
事件数值用于表示事件的附加信息:
| 事件数值 | 描述 |
|---|---|
| KEY_EVENT_0 | 0 - 默认值 |
| KEY_EVENT_1 | 1 - 常用事件值 |
| KEY_EVENT_3 | 2 - 备用事件值 |
6. 按键与事件映射
设备上的物理按键与事件类型的映射关系:
| 物理按键 | 引脚 | 事件标记 | 实际触发事件 |
|---|---|---|---|
| CANCEL_KEY | PA9 | EVENT_MARK_CANCEL | VALUE_CB (增援) |
| REINFORCE_KEY | PA12 | EVENT_MARK_CB | VALUE_NURSING (护理) |
| NURSE_KEY | PA11 | EVENT_MARK_NURSE | VALUE_CALL (呼叫) |
| CALL_KEY | PA10 | EVENT_MARK_CALL | VALUE_CANCEL (取消) |
| UNPIN_KEY | PA7 | EVENT_MARK_UNPIN | VALUE_UNPIN (拔针) |
| HADLE_KEY | PB0 | EVENT_MARK_HANDLE | VALUE_HANDLE_CALL (手柄呼叫) |
| CHANGE_KEY | PB1 | EVENT_MARK_C_D | VALUE_C_D (更换药物) |
7. 通信流程
7.1 设备初始化
- MCU启动时初始化GPIO、ADC、RTC、定时器和UART
- 从Flash读取设备MAC地址
- 配置LoRa模块通信参数
- 工作模式: 透传模式
- 工作频率: 483.2MHz
- 通信速率: 1868bps
7.2 事件检测与上报
- MCU通过GPIO中断或定时扫描检测按键状态
- 当检测到按键按下时，设置对应的事件标志位
- 在主循环中检查事件标志位，根据标志位调用事件响应函数
- 事件响应函数发送对应的事件消息，一般发送3次以提高可靠性
- 发送消息时会添加随机延时以避免冲突
7.3 心跳与电池检测
- MCU定期上报心跳消息以维持在线状态
- 通过ADC检测电池电压
- 当电池电压低于阈值时，发送低电量事件
7.4 低功耗管理
- 处理完事件后，MCU进入待机模式以节省电量
- 通过RTC闹钟或外部中断唤醒MCU
8. LoRa模块配置命令
LoRa模块通过UART接口接收以下AT命令进行配置:
| 命令 | 说明 |
|---|---|
| AT+WORKMODE=82 | 设置为AT命令模式 |
| AT+WORKMODE=81 | 设置为透传模式 |
| AT+FREQ=483200000,483200000,483200000,483200000 | 设置工作频率为483.2MHz |
| AT+RATE=6,6 | 设置通信速率为1868bps |
| AT+ENTERSLEEP | 使模块进入休眠模式 |
9. 异常处理
- UART通信错误: 重新初始化UART
- 低电量检测: 发送低电量事件
- 通信超时: 重新发送