- PWM 波形生成：PA8/TIM1_CH1 输出 50% 占空比方波，默认 50 Hz，可通过 LCD 按键或串口命令修改频率。
- PA1 频率测量：PA1/TIM2_CH2 输入捕获测量外部频率，结果显示在 LCD 和
STATUS?串口响应中。 - DA 波形生成：PA4/PA5 双路 DAC 使用 TIM6 TRGO 触发，DMA2_CH3/CH4 循环输出 128 点正弦表。
- DA 曲线显示：LCD 的
DA Wave页面显示 DAC 模式、频率、幅值、相位，并绘制 CH1/CH2 两路曲线和坐标轴。 - ADC 采样与电参数计算：PC0/PC3/PC2（ADC1_IN10/IN13/IN12）三通道模拟输入，TIM3 TRGO 以 6400 Hz 触发 ADC1 规则组扫描。DMA1_Channel1 循环搬运 384 半字，DMA TC 中断解交错到三个独立通道数组。Rust 定点数算法计算 Vrms、Irms、漏电流 Irms、有功功率、视在功率和功率因数。
- USART1 协议：通过 PA9/PA10、115200 8N1 接收命令，支持状态查询、自动上报开关、PWM 和 DAC 参数设置。
- 板级保护：启动时拉高 PC13、PA2、PA3 片选信号，避免触摸/W25Q64/SD 等共享外设误响应。
LCD 主菜单包含六个页面：
Dashboard：主仪表盘页面，集中显示核心电参量（Vrms、Irms、功率、功率因数等）以及电压/电流的实时 ADC 采样波形。Test Menu：顶层测试菜单，包含 miniIO 继电器控制与引脚测试状态等。PWM：方波设置页，可查看并编辑 PA8 PWM 的频率。Freq Measure：测频页，可查看 PA1 频率测量结果，并包含串口自动上报开关。DA Wave：DAC 波形监看页，可查看 PA4/PA5 DAC 参数配置并实时绘制双通道波形。System Info：系统信息页，展示系统的编译与状态元数据。
串口参数为 115200 8N1，协议为二进制帧。
帧格式：
SOF0 SOF1 VER TYPE SEQ LEN_L LEN_H PAYLOAD... CRC_L CRC_H
字段约定：
SOF0=0xA5，SOF1=0x5A：帧起始头。VER=0x01：协议版本。TYPE=0x01：上位机发给设备的命令帧。TYPE=0x81：设备返回给上位机的命令响应帧。TYPE=0x82：设备主动发送的自动上报或事件帧。TYPE=0x83：设备返回的协议错误帧，payload 通常为ERR BAD_FRAME。TYPE=0x84：设备分帧发送的屏幕截图数据帧（调试辅助功能，见末尾「屏幕截图」）。SEQ是请求序号；命令响应沿用请求帧的SEQ，自动上报和启动事件使用0。LEN_L/LEN_H是 payload 字节数，小端uint16。CRC_L/CRC_H是 CRC-16/Modbus，小端，覆盖VER到PAYLOAD，不覆盖SOF0/SOF1。
payload 是不带 NUL、不带 CRLF 的可打印 ASCII 文本：
HELP
STATUS?
REPORT?
REPORT ON
REPORT OFF
PWM SET <hz>
DAC SET MODE SINGLE|DUAL
DAC SET CH1|CH2 FREQ <hz>
DAC SET CH1|CH2 AMP <code>
DAC SET CH1|CH2 PHASE <deg>
SHOT
说明：
STATUS?返回 PA1 测频、PWM 频率、上报开关、DAC 模式/频率/幅值/相位、以及 ADC 电参数（Vrms/Irms/漏电流/有功功率/视在功率/功率因数）。HELP会返回多条TYPE=0x81响应帧，每条响应帧使用同一个SEQ。DAC SET MODE SINGLE时，CH1 输出正弦波，CH2 保持 DAC 中点电压。DAC SET MODE DUAL时，CH1/CH2 输出正弦波，CH2 相对 CH1 的相位差可通过DAC SET CH2 PHASE进行调整。DAC SET CH1|CH2 FREQ当前限制在 1..1000 Hz，DAC SET CH1|CH2 AMP当前限制到安全码值范围内。SHOT是调试辅助命令（不在HELP列表中）：设备把当前 LCD 画面按 RLE 十六进制文本经TYPE=0x84帧分块上传，由上位机shot工具重建为 PNG。- 设备启动后会主动发送
TYPE=0x82, SEQ=0, PAYLOAD="OK DEVICE READY"。 - CRC 错误、帧不完整或 SOF 噪声会被静默丢弃；版本、类型或 payload 长度不合法时返回协议错误帧。
STATUS? 响应格式示例：
OK STATUS MEAS=50.00Hz PWM=50Hz REPORT=ON DAC_MODE=SINGLE DAC_FREQ1=50Hz DAC_FREQ2=50Hz DAC_AMP1=1500 DAC_AMP2=1500 DAC_PHASE1=0 DAC_PHASE2=0 VRMS=220.12 IRMS=1.234 ILK=0.005 P=220.1 S=271.5 PF=0.810
STATUS? 命令帧示例，SEQ=0x2A：
A5 5A 01 01 2A 07 00 53 54 41 54 55 53 3F B4 59
其中 53 54 41 54 55 53 3F 是 ASCII payload STATUS?，B4 59 是对 01 01 2A 07 00 53 54 41 54 55 53 3F 计算得到的 CRC-16/Modbus。
tools/serial_cmd/ 是一个 Rust 编写的串口命令工具，自动完成二进制帧封装和 CRC 校验。
编译：
cd tools/serial_cmd
cargo build --release编译产物位于 tools/serial_cmd/target/release/serial_cmd。
# 查询状态
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "STATUS?"
# 查看帮助
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "HELP"
# 修改 PWM 频率
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "PWM SET 1000"
# 开关自动上报
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "REPORT ON"
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "REPORT OFF"
# DAC 参数设置
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "DAC SET MODE DUAL"
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "DAC SET CH1 FREQ 80"
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "DAC SET CH1 AMP 1900"
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 "DAC SET CH2 PHASE 180"REPORT ON 发送后会自动进入 5 秒监听，显示后续自动上报内容。
持续接收设备的自动上报和事件帧：
serial_cmd /dev/cu.usbserial-10 monitor按 Ctrl+C 退出。
cargo run --release --bin crc_test -- /dev/cu.usbserial-10该测试会分别发送正确 CRC 帧、破坏 CRC 帧和篡改 payload 帧，验证设备端 CRC 校验是否正常工作。
把当前 LCD 画面通过串口截取为 PNG（240×320，调试辅助功能）：
cargo run --release --bin shot -- /dev/cu.usbserial-110 screenshot.png
# 或直接使用编译产物：
./target/release/shot /dev/cu.usbserial-110 screenshot.png参数依次为：串口、输出文件名、可选超时秒数（默认 30）。设备收到 SHOT 命令后，把 LCD 画面按 RLE 压缩编码为十六进制文本，经 TYPE=0x84 帧分块上传，shot 工具重建为 PNG。截图期间主循环会冻结数秒，传完自动恢复。切换 LCD 页面需使用开发板实体按键（串口无翻页命令）。
core/：启动后的 C 入口、中断文件、SystemInit。bsp/：板级支持代码，包括延时、系统兼容头文件等。middleware/alientek_lcd/：ALIENTEK TFT LCD 驱动。app/：应用层模块，包含 LCD 菜单显示、USART1 协议、DAC 波形、PWM 输出、PA1 输入捕获测频、ADC 采样与电参数计算等功能。rust_algos/：no_stdRust 静态库，供 C 主工程链接。linker/：STM32F103RCT6 的 Flash/RAM 链接脚本。startup/：启动汇编文件。tools/openocd/：OpenOCD 烧录配置。tools/serial_cmd/：Rust 串口命令行工具，封装二进制帧协议和 CRC 校验。report/：LaTeX 课程设计报告（main.tex，xelatex/latexmk 构建），图片位于report/figures/。
确保以下工具可用：
- CMake、
arm-none-eabi-gcc - Rust Toolchain、cbindgen
- OpenOCD、Python 3（可选）
Rust 嵌入式目标只需安装一次：
rustup target add thumbv7m-none-eabi如果要使用串口烧录，需要安装 stm32loader：
python3 -m pip install --user pyserial stm32loader安装 cbindgen：
cargo install --force cbindgen配置并构建 Debug 版本：
cmake --preset Debug
cmake --build --preset Debug -j4生成的 ELF 文件位于：
build/Debug/desktop_power_monitor.elf
如需串口烧录使用的 BIN 文件，执行：
arm-none-eabi-objcopy -O binary \
build/Debug/desktop_power_monitor.elf \
build/Debug/desktop_power_monitor.bin连接 ST-Link 后执行：
openocd -f tools/openocd/stm32f103rct6.cfg \
-c "program build/Debug/desktop_power_monitor.elf verify reset exit"查看当前串口设备：
python3 -m serial.tools.list_ports -v烧录命令示例：
/Users/uednd/Library/Python/3.9/bin/stm32loader \
-p /dev/tty.usbserial-110 \
-b 115200 \
-f F1 \
-e -w -v \
-g 0x08000000 \
build/Debug/desktop_power_monitor.bin串口烧录前需要让芯片进入系统 Bootloader：将 BOOT0 置 1 后复位。烧录完成后，将 BOOT0 置回 0 并复位运行用户程序。
本工程使用 C + Rust 混合编写。Rust 主要用于编写算法，位于 rust_algos/，通过 staticlib 形式编译为静态库，再由 CMake 链接进 STM32 固件。
Rust 暴露给 C 调用的函数需要满足以下约定：
- 使用
pub extern "C" fn固定为 C ABI。 - 使用
#[no_mangle]保持符号名不被 Rust 编译器改写。 - FFI 边界优先使用
u32、i32、指针等 C 侧明确可表达的类型。 - 导出结构体或枚举需要使用
#[repr(C)]固定内存布局。
当前 Rust 算法库导出以下接口：
| 函数 | 用途 |
|---|---|
pm_calc_electrical(v, i, ilk, count, ...) |
从三通道 ADC 样点计算 Vrms/Irms/漏电流/P/S/PF |
生成规则位于：
rust_algos/cbindgen.toml
正常执行 CMake 构建时，如果系统中存在 cbindgen，会自动刷新头文件：
cmake --build --preset Debug -j4也可以手动生成：
cd rust_algos
cbindgen --config cbindgen.toml --crate rust_algos --output include/rust_algos.h检查当前头文件是否与 Rust 源码一致：
cd rust_algos
cbindgen --config cbindgen.toml --crate rust_algos --output include/rust_algos.h --verify新增 Rust 导出接口时，推荐流程是：
- 在
rust_algos/src/lib.rs中添加#[no_mangle] pub extern "C" fn ...。 - 为该函数添加 Rust 文档注释，
cbindgen会把注释同步到 C 头文件。 - 运行 CMake 构建或手动运行
cbindgen生成rust_algos.h。 - 在 C 代码中包含
rust_algos.h并调用新接口。