diff --git a/.obsidian/app.json b/.obsidian/app.json index 76fcd24..2fb7d83 100644 --- a/.obsidian/app.json +++ b/.obsidian/app.json @@ -1,3 +1,5 @@ { - "showLineNumber": false + "showLineNumber": false, + "promptDelete": false, + "alwaysUpdateLinks": true } \ No newline at end of file diff --git a/.obsidian/workspace.json b/.obsidian/workspace.json index 3481217..41043e4 100644 --- a/.obsidian/workspace.json +++ b/.obsidian/workspace.json @@ -13,12 +13,12 @@ "state": { "type": "markdown", "state": { - "file": "README 1.md", + "file": "hardware_detailed_design.md", "mode": "source", "source": false }, "icon": "lucide-file", - "title": "README 1" + "title": "hardware_detailed_design" } } ] @@ -156,17 +156,17 @@ "state": { "type": "outline", "state": { - "file": "README 1.md", + "file": "hardware_detailed_design.md", "followCursor": false, "showSearch": false, "searchQuery": "" }, "icon": "lucide-list", - "title": "README 1 的大纲" + "title": "hardware_detailed_design 的大纲" } }, { - "id": "2076822cdefbb8a3", + "id": "f99a7d15791582ed", "type": "leaf", "state": { "type": "git-view", @@ -174,16 +174,6 @@ "icon": "git-pull-request", "title": "Source Control" } - 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-* Python==3.14 -* OpenOCD -* CLion -* Arm-none-eabi-gcc - -## 运行说明 - -> 说明如何运行和使用你的项目，建议给出具体的步骤说明 - -* 操作一 `python -m venv .venv` -* 操作二 `.venv\Scripts\activate` -* 操作三 `pip install -r .\requirements.txt` - -## 测试说明 - -> 如果有测试相关内容需要说明，请填写在这里 - -## 技术架构 - -## 项目名称 - -### 姿态传感器 - -## 运行条件 - -> 列出运行该项目所必须的条件和相关依赖 - -* Python==3.14 -* OpenOCD -* CLion -* Arm-none-eabi-gcc - -## 运行说明 - -> 说明如何运行和使用你的项目，建议给出具体的步骤说明 +## 环境配置说明 1. 下载所有运行条件中提到的文件 -2. - -## 测试说明 - -> 如果有测试相关内容需要说明，请填写在这里 +2. 解压OpenOCD至可找到的文件夹 +3. 解压protoc-nanopb并解压至可找到的文件夹，添加其内的bin路径到环境变量 +4. 安装CLion +5. 安装arm-none-eabi-gcc，一路下一步即可，可自定义安装路径，安装成功后将bin目录添加至环境变量 +6. 打开powershell，执行`pip install uv` +## CLion烧录及调试配置 +1. 用CLion打开项目路径 +2. 在弹出的窗口勾选CM4与CM7的启用预设![[step1.gif|447]] +3. 点击确定，开始生成CMake构建缓存![[gif20260514054158.gif|513]] +4. 配置CLion的openocd路径为解压openocd路径下bin文件夹里openocd.exe可执行文件的路径![[gif20260514054645.gif|613]] +5. 添加CLion的openocd烧录目标![[gif20260514055249.gif]] +6. 点击上方绿色三角箭头即可烧录固件到目标板 ## 技术架构 ```mermaid diff --git a/hardware_detailed_design.md b/hardware_detailed_design.md new file mode 100644 index 0000000..58b7dfd --- /dev/null +++ b/hardware_detailed_design.md @@ -0,0 +1,1014 @@ +# 硬件详细设计文档 + +## 1. 文档说明 + +### 1.1 文档目的 + +本文档用于描述硬件系统的详细设计方案，包括系统总体架构、各功能模块原理图设计、关键器件选型、接口电路设计、PCB 布局布线要求、硬件调试方法、测试验证方案以及风险控制措施。 + +本文档作为硬件规格书的细化文档，用于指导原理图绘制、PCB Layout、硬件评审、样机调试、软件驱动适配和后续版本迭代。 + +### 1.2 适用范围 + +本文档适用于以下工作： + +- 主控板详细硬件设计； +- 传感器接口电路设计； +- 电源系统设计； +- 以太网接口设计； +- 存储接口设计； +- 调试下载接口设计； +- 外部连接器与板间接口设计； +- PCB 布局布线； +- 硬件样机调试； +- 硬件设计评审； +- 下水测试前硬件问题闭环。 + +### 1.3 参考文档 + +- 《硬件规格书》 +- STM32H7 系列数据手册 +- STM32H7 系列参考手册 +- LAN8742 / LAN8720 PHY 数据手册 +- ADIS16480 / ADIS16488 数据手册 +- STIM300 数据手册 +- K922 GNSS 模块数据手册 +- SDNAND / eMMC 数据手册 +- ThreadX / FileX / NetX Duo 相关文档 +- 产品结构设计文档 +- 原型机测试问题记录 + +### 1.4 版本记录 + +| 版本 | 日期 | 作者 | 修改说明 | +|---|---|---|---| +| V0.1 | 2026-05-21 | XXX | 初版创建 | + +--- + +## 2. 系统设计概述 + +### 2.1 系统定位 + +本硬件系统面向惯性导航、组合导航、数据采集、网络通信、文件存储和设备配置等应用场景。系统以 STM32H7 双核 MCU 为核心，连接 IMU、GNSS、以太网 PHY、存储器、外部 COM 口、调试接口和状态指示电路。 + +系统需要支持以下主要功能： + +1. IMU 数据采集； +2. GNSS 数据接收与 PPS 时间同步； +3. 以太网通信； +4. HTTP WebServer 配置页面； +5. FTP 或 HTTP 文件传输； +6. 本地文件系统； +7. COM 口配置； +8. CLI 调试； +9. 双核协同运行； +10. 下水测试环境适应性。 + +### 2.2 系统总体框图 + +```mermaid +flowchart LR + VIN[外部电源输入] --> PWR[电源管理模块] + + PWR --> V33[3.3V 电源轨] + PWR --> V18[1.8V 电源轨] + PWR --> VIMU[IMU 低噪声电源] + PWR --> VGNSS[GNSS 电源] + + V33 --> MCU[STM32H7 双核 MCU] + VIMU --> IMU[IMU 模块] + VGNSS --> GNSS[GNSS 模块] + + MCU --> IMU + MCU --> GNSS + MCU --> PHY[以太网 PHY] + PHY --> MAG[网络隔离变压器] + MAG --> RJ45[RJ45 接口] + + MCU --> SD[SDNAND / eMMC 存储] + MCU --> COM[外部 COM 口] + MCU --> DEBUG[SWD / UART / RTT 调试] + MCU --> LED[状态指示灯] + MCU --> FPC[板间连接器] +``` + +### 2.3 硬件模块划分 + +| 模块 | 主要功能 | +|---|---| +| 主控 MCU 模块 | 系统控制、任务调度、外设驱动、网络协议栈、文件系统 | +| 电源模块 | 输入保护、电压转换、电源滤波、电源时序控制 | +| IMU 接口模块 | 高速惯性数据采集、同步信号、复位控制 | +| GNSS 接口模块 | NMEA/RTCM 数据接收、PPS 时间同步 | +| 以太网模块 | 10/100 Mbps 网络通信 | +| 存储模块 | 文件系统、日志、配置文件、数据文件存储 | +| COM 接口模块 | 外部串口通信和参数配置 | +| 调试模块 | SWD 下载、串口调试、日志输出 | +| 指示灯与按键模块 | 设备运行状态显示和人工操作 | +| 板间连接模块 | 主板与接口板、电源板或外部模块连接 | + +--- + +## 3. 主控 MCU 模块详细设计 + +### 3.1 MCU 选型 + +主控芯片选用 STM32H755 / STM32H747 或同系列兼容型号。 + +| 项目 | 设计要求 | +|---|---| +| 内核 | Cortex-M7 + Cortex-M4 | +| 主频 | CM7 最高 480 MHz，CM4 最高 240 MHz | +| 网络 | 支持 Ethernet MAC | +| 存储接口 | 支持 SDMMC | +| 通信接口 | UART、SPI、I2C、USB、CAN 可选 | +| 调试接口 | SWD / JTAG | +| RTOS 支持 | ThreadX | +| 双核通信 | OpenAMP / RPMsg | + +### 3.2 双核功能分工 + +| 内核 | 建议职责 | +| --- | ------------------------------ | +| CM7 | 网络协议栈、文件系统、WebServer、FTP、主业务逻辑 | +| CM4 | 传感器采集、实时处理、时间同步、COM数据上报 | + +说明： + +1. CM7 性能更高，适合运行 NetX Duo、FileX、WebServer、FTP 等资源消耗较大的任务； +2. CM4 可用于实时性较强但计算量相对可控的采集任务； +3. 双核之间通过 OpenAMP/RPMsg 传递传感器数据、配置命令和日志信息； +4. 需要明确共享内存区域，并通过 MPU 和缓存策略保证数据一致性。 + +### 3.3 MCU 电源设计 + +STM32H7 电源设计需要重点关注以下部分： + +| 电源引脚 | 设计要求 | +|---|---| +| VDD | 接 3.3 V 数字电源 | +| VCAP | 按数据手册连接低 ESR 电容 | +| VDDA | 模拟电源，建议使用磁珠或 RC 滤波 | +| VREF+ | ADC 参考电压，若不用 ADC 也应按手册处理 | +| VBAT | RTC 备份电源，可接电池或 3.3 V | +| VDDUSB | 使用 USB 时按要求供电 | + +设计要求： + +1. 每个 VDD 引脚附近放置 0.1 uF 去耦电容； +2. 每组电源区域增加 1 uF 或 4.7 uF 储能电容； +3. VCAP 电容必须靠近 MCU； +4. VDDA 建议单点接入并增加滤波； +5. 电源走线应短、粗、低阻抗； +6. MCU 底部应保证完整地参考。 + +### 3.4 复位与启动配置 + +#### 3.4.1 NRST 设计 + +NRST 设计要求： + +1. NRST 上拉到 3.3 V； +2. 预留复位按键； +3. 连接到 SWD 调试接口； +4. 可根据需要增加 RC 滤波； +5. 避免 NRST 走线过长或靠近强干扰信号。 + +#### 3.4.2 BOOT 配置 + +BOOT 引脚设计要求： + +1. 默认启动用户 Flash； +2. 预留 BOOT0 测试点或跳帽； +3. BOOT0 状态应具有确定电平； +4. 支持进入系统 Bootloader，便于量产或救砖。 + +### 3.5 时钟设计 + +#### 3.5.1 以太网 REF_CLK + +RMII 模式需要 50 MHz 参考时钟。 + +可选方案： + +| 方案 | 说明 | +| --------------------- | -------------- | +| PHY 输出 REF_CLK 给 MCU | 常见 RMII 方案 | +| 外部有源晶振同时提供给 PHY 和 MCU | 时钟质量较好 | +| MCU 输出 MCO 给 PHY | 需确认抖动和时序是否满足要求 | + + +--- + +## 4. 电源系统详细设计 + +### 4.1 电源输入 + +电源输入根据系统结构选择 5 V、12 V 或其他电压。 + +输入端应包含： + +1. 保险丝或自恢复保险丝； +2. 反接保护； +3. TVS 管； +4. 输入滤波电容； +5. 电源指示灯； +6. 必要时增加共模电感或 LC 滤波。 + +### 4.2 电源树设计 + +```mermaid +flowchart TB + VIN[VIN 输入] --> PROTECT[输入保护] + PROTECT --> DCDC1[DCDC: 5V/3.3V] + DCDC1 --> V33[3.3V 主电源] + + V33 --> MCU[MCU] + V33 --> PHY[以太网 PHY] + V33 --> SD[SDNAND/eMMC] + V33 --> IO[外部 IO] + + V33 --> LDO_IMU[低噪声 LDO] + LDO_IMU --> VIMU[IMU 电源] + + V33 --> LDO_GNSS[GNSS 电源控制] + LDO_GNSS --> VGNSS[GNSS 电源] +``` + +### 4.3 电源轨设计 + +| 电源轨 | 用途 | 设计要求 | +|---|---|---| +| VIN | 外部输入 | 具备防反接、过流、浪涌防护 | +| 5V | 中间电源或外设供电 | 根据系统需求配置 | +| 3V3 | MCU、PHY、存储器、IO | 主电源，需满足总电流需求 | +| 1V8 | 部分存储器或外设 | 根据具体器件配置 | +| VIMU | IMU 电源 | 低噪声、低纹波、独立滤波 | +| VGNSS | GNSS 电源 | 考虑启动电流和电源使能控制 | +| VBAT | RTC 备份 | 可接电池或 3.3 V | + +### 4.4 电源芯片选型原则 + +1. 输入电压范围满足系统供电要求； +2. 输出电流至少保留 30% 余量； +3. DCDC 开关频率不应干扰 IMU、GNSS 和通信接口； +4. IMU 供电优先使用低噪声 LDO/DCDC； +5. 电源芯片应具备过流、过温保护； +6. 关键电源轨应支持测试和调试。 + +### 4.5 电源布局要求 + +1. DCDC 输入电容、功率电感、续流路径必须紧凑； +2. 开关节点 SW 铜皮面积不宜过大； +3. 电源芯片远离 IMU、GNSS 天线和晶振； +4. 大电流路径不要穿过敏感模拟区域； +5. 每个电源输出点预留测试点； +6. 模拟电源和数字电源通过磁珠或电阻隔离。 + +--- + +## 5. IMU 接口详细设计 + +### 5.1 IMU 兼容设计 + +系统需要兼容 STIM300、ADIS16480、ADIS16488 或其他同类 IMU。 + +| IMU 类型 | 主要接口 | 设计关注点 | +| --------- | ------------ | ---------------------- | +| STIM300 | RS422 / UART | 电平转换、差分接口、安装方向 | +| ADIS16480 | SPI | SPI Mode 3、16 位传输、DRDY | +| ADIS16488 | SPI | SPI Mode 3、16 位传输、DRDY | + +### 5.2 SPI IMU 接口设计 + +SPI IMU 连接信号如下： + +| 信号 | 连接方式 | +|---|---| +| SPI_SCK | MCU SPI_SCK | +| SPI_MISO | MCU SPI_MISO | +| SPI_MOSI | MCU SPI_MOSI | +| SPI_CS | MCU GPIO 控制 | +| IMU_DRDY | MCU EXTI 中断输入 | +| IMU_RST | MCU GPIO 控制，建议预留 | +| IMU_SYNC | MCU 定时器或 GPIO，按需求预留 | + +设计要求： + +1. SPI 片选使用独立 GPIO 控制； +2. SCK、MOSI、MISO 可串联 22 Ω ~ 33 Ω 阻尼电阻； +3. DRDY 必须接入支持中断的 GPIO； +4. IMU_RST 建议预留，方便异常恢复； +5. 若 IMU 支持同步输入，应预留 SYNC 信号； +6. SPI 走线尽量短，避免跨板传输。 + +### 5.3 RS422 IMU 接口设计 + +如果支持 STIM300 等 RS422 输出设备，应设计 RS422 收发器。 + +典型信号： + +| 信号 | 说明 | +|---|---| +| RX+ / RX- | IMU 到 MCU 数据 | +| TX+ / TX- | MCU 到 IMU 命令，可选 | +| GND | 信号参考地 | +| VIMU | IMU 供电 | + +设计要求： + +1. RS422 差分线成对布线； +2. 终端电阻按链路长度和器件要求配置； +3. 外部接口增加 ESD 防护； +4. 收发器电源与 MCU IO 电平匹配； +5. 接口连接器应明确方向和防呆。 + +### 5.4 IMU 电源设计 + +IMU 对电源噪声较敏感，应采用独立低噪声电源。 + +设计要求： + +1. IMU 电源由低噪声 LDO 输出； +2. LDO 输入来自 3.3 V 或 5 V； +3. IMU 电源入口放置磁珠和去耦电容； +4. IMU 附近放置 0.1 uF、1 uF、10 uF 电容； +5. IMU 电源测试点必须预留； +6. IMU 供电不与开关电源大电流路径共用细长走线。 + +### 5.5 IMU 机械与布局设计 + +1. IMU 尽量靠近设备安装基准面； +2. IMU 附近避免放置 DCDC、电感、RJ45、PHY 等噪声源； +3. IMU 坐标系必须在 PCB 丝印和结构图中明确； +4. IMU 应与设备壳体刚性连接； +5. IMU 下方和周围尽量保持完整地； +6. 结构固定螺丝位置应避免对 IMU 区域产生机械应力。 + +--- + +## 6. GNSS 接口详细设计 + +### 6.1 GNSS 模块连接 + +GNSS 模块主要通过 UART 与 MCU 通信，并通过 PPS 信号实现时间同步。 + +| 信号 | 连接方式 | +|---|---| +| GNSS_TX | MCU UART_RX | +| GNSS_RX | MCU UART_TX | +| GNSS_PPS | MCU 定时器输入捕获 | +| GNSS_RST | MCU GPIO | +| GNSS_EN | MCU GPIO 或电源开关 | +| VGNSS | GNSS 电源 | +| GND | 系统地 | + +### 6.2 UART 设计要求 + +1. UART 电平必须与 GNSS 模块匹配； +2. GNSS_TX/GNSS_RX 预留测试点； +3. 如外部连接 GNSS，需要增加 ESD 防护； +4. 若接口线较长，可考虑差分转换； +5. GNSS_RX 建议预留，便于发送配置命令。 + +### 6.3 PPS 设计要求 + +PPS 是时间同步关键输入。 + +设计要求： + +1. PPS 接入 MCU 定时器输入捕获通道； +2. PPS 走线短且远离高速开关信号； +3. PPS 输入电平与 MCU 兼容； +4. PPS 预留测试点； +5. PPS 允许配置上拉或下拉； +6. 软件应基于 PPS 捕获时间戳进行系统时间校准。 + +### 6.4 GNSS 天线与射频设计 + +如使用外置有源天线，应考虑： + +1. 天线接口类型； +2. 天线供电方式； +3. 射频走线阻抗； +4. 静电防护； +5. 防雷或浪涌保护； +6. 天线座位置远离噪声源； +7. 射频路径尽量短且阻抗连续。 + +### 6.5 GNSS 电源控制 + +GNSS 模块建议支持独立电源控制。 + +设计目的： + +1. 支持模块冷启动； +2. 支持异常状态下重新上电； +3. 降低待机功耗； +4. 便于测试 GNSS 启动过程。 + +--- + +## 7. 以太网接口详细设计 + +### 7.1 以太网方案 + +系统采用 STM32H7 内置 Ethernet MAC + 外部 PHY 的方案，接口模式采用 RMII。 + +| 项目 | 设计 | +|---|---| +| MAC | STM32H7 内置 Ethernet MAC | +| PHY | LAN8742 / LAN8720 / 兼容芯片 | +| 接口 | RMII | +| 速率 | 10/100 Mbps | +| 协议栈 | NetX Duo | +| 应用 | HTTP、FTP、TCP、UDP | + +### 7.2 RMII 信号连接 + +| RMII 信号 | 方向 | 说明 | +|---|---|---| +| REF_CLK | PHY/外部时钟 -> MCU | 50 MHz 参考时钟 | +| MDIO | 双向 | PHY 管理数据 | +| MDC | MCU -> PHY | PHY 管理时钟 | +| CRS_DV | PHY -> MCU | 接收数据有效 | +| RXD0 | PHY -> MCU | 接收数据 bit0 | +| RXD1 | PHY -> MCU | 接收数据 bit1 | +| TX_EN | MCU -> PHY | 发送使能 | +| TXD0 | MCU -> PHY | 发送数据 bit0 | +| TXD1 | MCU -> PHY | 发送数据 bit1 | +| PHY_RST | MCU -> PHY | PHY 复位 | + +设计要求： + +1. RMII 走线短、等长、同层或相邻参考地层； +2. REF_CLK 重点控制走线长度和干扰； +3. MDIO 需要上拉电阻； +4. PHY 地址配置电阻必须明确； +5. PHY_RST 应由 MCU 控制或 RC 复位； +6. PHY 电源必须充分去耦。 + +### 7.3 PHY 地址配置 + +PHY 地址由硬件上拉/下拉决定。 + +设计要求： + +1. 原理图中明确 PHY 地址； +2. 软件驱动中的 PHY 地址必须与硬件一致； +3. 地址配置电阻不可悬空； +4. 如果多个 PHY 共用 MDIO，应确保地址不冲突。 + +### 7.4 网络隔离与 RJ45 设计 + +以太网 MDI 信号路径： + +```text +PHY <-> 网络隔离变压器 <-> RJ45 <-> 外部网线 +``` + +设计要求： + +1. 网络隔离变压器靠近 RJ45； +2. RJ45 接口附近布置 ESD 防护； +3. MDI 差分线按 100 Ω 差分阻抗设计； +4. 差分线等长、少打孔、不跨分割地； +5. Bob Smith 终端按 PHY 和变压器参考设计处理； +6. RJ45 屏蔽壳接地方式根据 EMC 方案确定。 +--- + +## 9. COM 接口详细设计 + +### 9.1 COM 口用途 + +COM 口用于外部设备通信、参数配置、调试输出或 CLI 操作。 + +| 接口 | 用途 | +| ---- | --- | +| COM1 | 可配置 | +| COM2 | 可配置 | +| COM3 | 可配置 | +| COM4 | 可配置 | + +### 9.2 电平标准 + +根据外部设备需求选择： + +| 电平 | 适用场景 | +|---|---| +| 3.3 V TTL | 板内或短距离连接 | +| RS232 | 传统串口设备 | +| RS485 | 长距离半双工通信 | +| RS422 | 长距离全双工通信 | + +设计要求： + +1. 外部 COM 口从MCU的TTL电平转成RS422/RS232； +2. 应根据接口标准增加收发器； +3. 外部接口增加 ESD 防护； +4. RS422 根据需要配置终端电阻； + +### 9.3 COM 口防护设计 + +外部串口接口建议增加： + +1. TVS 管； +2. 共模电感，可选； +3. 串联限流电阻； +4. 防反接连接器定义； +5. 地线和屏蔽连接设计。 + +--- + +## 10. 调试与下载接口详细设计 + +### 10.1 SWD 调试接口 + +SWD 接口必须保留。 + +| 信号 | 说明 | +| ------ | ------ | +| SWDIO | 调试数据 | +| SWCLK | 调试时钟 | +| NRST | 复位 | +| GND | 地 | +| LOG_RX | 日志串口输出 | +| LOG_TX | 日志串口输入 | + + +设计要求： + +1. 调试接口靠近板边； +2. 支持插针、排针或 Tag-Connect； +3. SWDIO/SWCLK 走线短； +4. NRST 连接调试器； +5. VREF 连接目标 IO 电源； +6. 调试口附近标注方向和引脚序号。 + +### 10.2 UART 调试接口 + +UART 调试接口用于 CLI 和日志输出。 + +设计要求： + +1. TX/RX 不得接反； +2. 接口电平明确； +3. 预留 GND； +4. 若对外暴露，应增加 ESD 防护。 + +--- + +## 11. 指示灯与按键详细设计 + +### 11.1 状态指示灯 + +| 指示灯 | 功能 | 建议状态 | +|---|---|---| +| PWR_LED | 电源状态 | 上电常亮 | +| RUN_LED | 系统运行 | 正常运行周期闪烁 | +| ERR_LED | 错误状态 | 错误时点亮或快闪 | +| ETH_LED | 网络状态 | Link / Active | +| LOG_LED | 存储状态 | 写入时闪烁 | + +设计要求： + +1. LED 电流不宜过大； +2. LED 颜色与功能匹配； +3. 关键状态应便于外壳观察； +4. 若由 MCU 控制，应保证默认状态安全。 + +### 11.2 按键设计 + +| 按键 | 功能 | +|---|---| +| RESET | 系统复位 | +| BOOT | 进入 Bootloader | +| USER | 用户自定义 | + +设计要求： + +1. 按键输入需要上拉或下拉； +2. 必要时增加 RC 去抖； +3. 外部按键需要 ESD 防护； +4. BOOT 按键避免误触发。 + +--- + +## 12. 板间连接与外部连接器设计 + +### 12.1 板间连接设计原则 + +设计原则： + +1. 电源和地引脚数量充足； +2. 高速信号旁边分配地引脚； +3. 差分信号成对相邻； +4. 插座方向防呆； +5. 引脚定义避免反插损坏； +6. 预留扩展信号。 + +### 12.2 FPC 引脚分配建议 + +| 类型 | 设计建议 | +| ------- | ----------------- | +| 电源 | 多个 VIN / 3V3 引脚并联 | +| 地 | 每隔数个信号放置 GND | +| 以太网 MDI | 差分对相邻并靠近 GND | +| UART | TX/RX 相邻并预留 GND | +| 控制信号 | RESET、ENABLE、INT | +| 备用 IO | 预留若干 GPIO | + +### 12.3 连接器防护 + +外部连接器应考虑： + +1. ESD； +2. 浪涌； +3. 防反插； +4. 防水； +5. 机械强度； +6. 插拔寿命； +7. 线缆屏蔽接地。 + +--- + +## 13. PCB 详细设计要求 + +### 13.1 推荐层叠 + +推荐使用 4 层或 6 层 PCB。 + +#### 4 层板推荐 + +| 层 | 用途 | +|---|---| +| L1 | 器件与高速信号 | +| L2 | 完整地平面 | +| L3 | 电源与低速信号 | +| L4 | 低速信号与接口 | + +#### 6 层板推荐 + +| 层 | 用途 | +|---|---| +| L1 | 器件与关键信号 | +| L2 | 完整地平面 | +| L3 | 电源平面 | +| L4 | 内层信号 | +| L5 | 地平面 | +| L6 | 接口与低速信号 | + + +### 13.2 IMU 布局 + +1. IMU 远离电源、电感、PHY、RJ45； +2. IMU 靠近结构安装基准； +3. IMU 区域保持完整地； +4. IMU 安装方向丝印明确； +5. IMU 周围避免大电流回流路径； +6. IMU 电源滤波器件靠近 IMU。 + +### 13.3 以太网布局 + +1. PHY 靠近 MCU； +2. RJ45 靠近板边； +3. 网络变压器靠近 RJ45； +4. MDI 差分线短且阻抗连续； +5. RMII 线尽量短； +6. REF_CLK 避免穿越复杂区域； +7. RJ45 附近布置 ESD； +8. PHY 电源去耦紧凑。 + + +### 13.4 电源布局 + +1. DCDC 功率环路最小化； +2. SW 节点远离敏感信号； +3. LDO 靠近负载； +4. 输入输出电容靠近芯片； +5. 大电流回流路径直接且宽； +6. 不让电源噪声流过 IMU 地参考。 + +### 13.7 接地设计 + +1. 保证完整地平面； +2. 高速信号不跨分割地； +3. 外部接口防护地和系统地按 EMC 策略连接； +4. IMU 参考地保持干净； +5. 电源大电流回流路径不要经过敏感区； +6. 多层板优先使用完整 GND 层。 + +--- + +## 14. EMC 与 ESD 详细设计 + +### 14.1 ESD 防护对象 + +以下接口必须重点考虑 ESD： + +- 电源输入； +- RJ45； +- 外部 COM 口； +- GNSS 天线接口； +- 外部IO与扩展IO。 + +### 14.2 ESD 器件布局原则 + +1. ESD 器件靠近接口； +2. 放电路径短而宽； +3. ESD 地回流路径直接； +4. 受保护信号先经过 ESD 再进入核心电路； +5. 高速信号 ESD 器件寄生电容要低。 + +### 14.3 EMC 设计措施 + +| 问题 | 措施 | +|---|---| +| 电源噪声 | 输入滤波、DCDC 布局优化、LDO 隔离 | +| 时钟辐射 | 缩短时钟线、完整地参考、远离板边 | +| 网口干扰 | 差分阻抗、变压器、共模抑制 | +| 串口外部干扰 | TVS、串阻、共模电感 | +| IMU 噪声敏感 | 低噪声电源、远离开关电源 | +| GNSS 射频敏感 | 天线远离高速数字和开关电源 | + +--- + +## 15. 硬件可测试性设计 + +### 15.1 测试点设计 + +必须预留以下测试点： + +| 类型 | 测试点 | +|---|---| +| 电源 | VIN、5V、3V3、1V8、VIMU、VGNSS | +| 调试 | SWDIO、SWCLK、NRST、BOOT0 | +| 串口 | CLI_TX、CLI_RX、GNSS_TX、GNSS_RX | +| IMU | SPI_SCK、SPI_MISO、SPI_MOSI、SPI_CS、IMU_DRDY | +| GNSS | PPS | +| 以太网 | REF_CLK、MDIO、MDC、PHY_RST | +| 存储 | SDMMC_CLK、CMD、D0 | +| 状态 | RUN_LED、ERR_LED 控制脚 | + +--- + +## 16. 硬件调试流程 + +### 16.1 上电前检查 + +1. 检查电源输入是否短路； +2. 检查 3.3 V、1.8 V、VIMU 对地阻抗； +3. 检查焊接方向； +4. 检查 MCU、PHY、存储器、IMU 是否有虚焊； +5. 检查电源芯片反馈电阻； +6. 检查 BOOT 和 NRST 状态。 + +### 16.2 首次上电 + +1. 使用限流电源； +2. 从低电流限制开始上电； +3. 检查输入电流是否异常； +4. 测量各路电源电压； +5. 检查 MCU 是否发热； +6. 尝试 SWD 连接。 + +### 16.3 MCU 基础调试 + +1. 下载最小固件； +2. 点亮 RUN_LED； +3. 验证系统时钟； +4. 验证 UART 输出； +5. 验证 SysTick 或 ThreadX Tick； +6. 验证双核启动。 + +### 16.4 外设调试顺序 + +1. 电源； +2. SWD； +3. 时钟； +4. UART； +5. GPIO / LED / 按键； +6. IMU； +7. GNSS； +8. SDMMC 存储； +9. 以太网 PHY； +10. NetX Duo； +11. FileX； +12. HTTP / FTP； +13. 双核 OpenAMP； +14. 全系统联调。 + +--- + +## 17. 测试验证方案 + +### 17.1 基础功能测试 + +| 测试项 | 测试方法 | 通过标准 | +|---|---|---| +| 电源测试 | 测量各电源轨 | 电压稳定且纹波满足要求 | +| SWD 下载 | 使用调试器连接 | 可识别芯片并下载固件 | +| 时钟测试 | 示波器测量或软件验证 | HSE、系统时钟正常 | +| UART 测试 | 串口助手收发 | 数据收发正常 | +| IMU 测试 | 读取 ID 和数据 | 数据稳定无异常 | +| GNSS 测试 | 接收 NMEA | 可稳定输出定位报文 | +| PPS 测试 | 定时器捕获 | 1 Hz 脉冲捕获正常 | +| SDMMC 测试 | 文件读写 | 可创建、写入、读取、删除文件 | +| 以太网测试 | Ping / TCP 连接 | 网络连接稳定 | +| WebServer 测试 | 浏览器访问页面 | 页面和接口响应正常 | + +### 17.2 稳定性测试 + +| 测试项 | 测试时间 | 通过标准 | +|---|---|---| +| 长时间运行 | 24 h | 无死机、无异常重启 | +| 网络传输 | 2 h | 文件传输无中断 | +| 存储写入 | 2 h | 文件系统无损坏 | +| IMU 连续采集 | 24 h | 数据连续无丢帧 | +| GNSS 连续接收 | 24 h | 报文稳定 | +| 温升测试 | 1 h 以上 | 器件温度满足设计要求 | + +### 17.3 异常测试 + +| 场景 | 测试方法 | 目标 | +|---|---|---| +| 异常断电 | 写文件过程中断电 | 验证文件系统恢复能力 | +| 网线插拔 | 运行中插拔网线 | 验证网络恢复能力 | +| GNSS 断开 | 移除 GNSS 信号 | 验证异常处理 | +| IMU 复位 | 拉低 IMU_RST | 验证驱动恢复 | +| 存储繁忙 | FTP 与日志同时写入 | 验证并发访问保护 | +| 高负载网络 | 连续上传下载 | 验证 NetX Packet Pool 和 DMA 稳定性 | + +--- + +## 18. 风险分析与设计闭环 + +### 18.1 已知风险 + +| 风险 | 影响 | 设计措施 | +| ---------------- | ------------ | ------------------ | +| 外部接口 ESD 损坏 | 设备异常或损坏 | 接口增加 ESD 防护 | + +### 18.2 风险闭环流程 + +```mermaid +flowchart LR + A[发现问题] --> B[记录现象] + B --> C[定位原因] + C --> D[提出硬件修改] + D --> E[设计评审] + E --> F[更新原理图/PCB] + F --> G[样机验证] + G --> H{是否解决} + H -- 是 --> I[关闭问题] + H -- 否 --> C +``` + +--- + +## 19. 原理图评审检查表 + +### 19.1 MCU + +- [ ] MCU 型号与封装正确； +- [ ] 所有 VDD / VSS 引脚连接正确； +- [ ] NRST 电路正确； +- [ ] BOOT 配置正确； +- [ ] SWD 接口完整； +- [ ] 各个信号分配管脚合理 + +### 19.2 电源 + +- [ ] 输入保护完整； +- [ ] DCDC 反馈电阻正确； +- [ ] LDO 输出电压正确； +- [ ] 电源芯片电流余量足够； +- [ ] IMU 低噪声电源独立； +- [ ] GNSS 电源可控； +- [ ] 所有电源轨有测试点； +- [ ] 电源时序满足要求。 + +### 19.3 IMU + +- [ ] IMU 型号和接口确认； +- [ ] SPI 模式和引脚连接正确； +- [ ] DRDY 接入中断引脚； +- [ ] RST / SYNC 预留； +- [ ] 电源滤波充分； +- [ ] 安装方向明确； +- [ ] 接口电平匹配。 + +### 19.4 GNSS + +- [ ] UART TX/RX 未接反； +- [ ] GNSS 电源满足启动电流； +- [ ] GNSS_RST 设计合理； +- [ ] 天线接口和供电设计正确； +- [ ] 外部接口 ESD 防护完整。 + +### 19.5 以太网 + +- [ ] PHY 型号正确； +- [ ] RMII 信号连接正确； +- [ ] PHY 地址配置正确； +- [ ] MDIO 上拉正确； +- [ ] REF_CLK 方案明确； +- [ ] PHY_RST 正确； +- [ ] 网络变压器连接正确； +- [ ] RJ45 ESD 防护完整。 + +### 19.6 外部接口 + +- [ ] 连接器方向明确； +- [ ] 引脚定义防呆； +- [ ] 电源和地数量充足； +- [ ] 外部接口 ESD 完整； +- [ ] 差分信号成对设计； + +--- + +## 20. PCB 评审检查表 + +### 20.1 通用检查 + +- [ ] PCB 尺寸符合结构要求； +- [ ] 安装孔位置正确； +- [ ] 器件高度满足结构限制； +- [ ] 地平面完整； +- [ ] 电源走线宽度满足电流； +- [ ] 关键测试点可接触； +- [ ] 丝印方向清晰； +- [ ] 接口位置方便装配。 + +### 20.2 高速与敏感信号 + +- [ ] RMII 信号短且参考地完整； +- [ ] REF_CLK 远离噪声源； +- [ ] MDI 差分阻抗满足要求； +- [ ] SDMMC 走线长度合理； +- [ ] SPI IMU 走线短； +- [ ] 晶振区域无高速信号穿越； +- [ ] IMU 区域远离电源和以太网。 + +### 20.3 电源与 EMC + +- [ ] DCDC 环路面积最小； +- [ ] SW 节点远离敏感区域； +- [ ] 输入保护器件靠近接口； +- [ ] ESD 器件靠近接口； +- [ ] 大电流回流路径合理； +- [ ] 电源测试点完整； +- [ ] 模拟和数字区域布局合理。 + +--- + +## 21. 设计输出物 + +硬件设计完成后应输出以下文件： + +1. 硬件规格书； +2. 硬件详细设计文档； +3. 原理图； +4. PCB Layout； +5. BOM； +6. 位号图； +7. Gerber 文件； +8. 坐标文件； +9. 生产工艺说明； +10. 硬件调试记录； +11. 硬件测试报告； +12. 问题闭环表。 + +--- + +## 22. 附录 + +### 22.1 常用缩写 + +| 缩写 | 含义 | +|---|---| +| MCU | 微控制器 | +| IMU | 惯性测量单元 | +| GNSS | 全球导航卫星系统 | +| PPS | 秒脉冲 | +| PHY | 以太网物理层芯片 | +| MAC | 以太网媒体访问控制器 | +| RMII | 精简媒体独立接口 | +| MDI | 介质相关接口 | +| SDMMC | SD/MMC 存储接口 | +| DMA | 直接内存访问 | +| MPU | 内存保护单元 | +| DCache | 数据缓存 | +| ESD | 静电放电 | +| EMC | 电磁兼容 | +| CLI | 命令行接口 | +| RTT | Real Time Transfer | +| FPC | 柔性扁平线缆 | + +### 22.2 设计备注 + +1. 本文档中的具体器件型号、电阻电容参数、连接器型号和封装信息需要结合最终原理图进一步补充； +2. 以太网、SDMMC、IMU 等模块应结合样机实测结果继续修订； +3. 所有涉及 DMA 的缓冲区必须在软件内存规划中明确地址、大小、对齐和缓存属性； +4. 下水测试前应重点完成外部接口防护、结构固定、防水密封和长时间稳定性验证。 diff --git a/hardware_spec.md b/hardware_spec.md new file mode 100644 index 0000000..1bb965d --- /dev/null +++ b/hardware_spec.md @@ -0,0 +1,673 @@ +# 硬件规格书 + +## 1. 文档说明 + +### 1.1 文档目的 + +本文档用于定义本项目硬件系统的设计规格、接口要求、电气特性、结构约束、可靠性要求以及测试验收标准，为原理图设计、PCB 设计、硬件调试、软件适配和后续量产迭代提供依据。 + +### 1.2 适用范围 + +本文档适用于本项目硬件系统的设计、评审、调试和测试，包括： + +- 主控板硬件设计 +- 传感器接口设计 +- 通信接口设计 +- 电源系统设计 +- 存储系统设计 +- 调试与下载接口设计 +- 外部连接器与线缆设计 +- 硬件可靠性与环境适应性设计 + +### 1.3 版本记录 + +| 版本 | 日期 | 作者 | 修改说明 | +|---|---|---|---| +| V0.1 | 2026-05-21 | XXX | 初版创建 | + +--- + +## 2. 产品概述 + +### 2.1 产品定位 + +本硬件系统用于惯性导航、组合导航、数据采集、网络通信和文件存储等场景。设备需要支持 IMU、GNSS、以太网、串口、文件系统以及 Web 配置页面等功能。 + +### 2.2 主要功能 + +设备应支持以下功能： + +1. 采集 IMU 数据； +2. 接收 GNSS 数据； +3. 支持以太网通信； +4. 支持本地文件存储； +5. 支持 WebServer 配置页面； +6. 支持 FTP 或 HTTP 文件访问； +7. 支持 COM 口配置； +8. 支持 CLI 调试接口； +9. 支持设备状态指示； +10. 支持后续下水测试环境需求。 + +--- + +## 3. 系统总体架构 + +### 3.1 硬件组成 + +| 模块 | 说明 | +| ------- | ---------------------------- | +| 主控 MCU | 负责数据采集、协议解析、文件系统、网络通信和任务调度 | +| IMU 接口 | 连接 STIM300、ADIS16488 或兼容 IMU | +| GNSS 接口 | 连接 K922 或其他 GNSS 模块 | +| 以太网接口 | 提供 TCP/IP、HTTP、FTP 等网络通信能力 | +| 存储模块 | 用于日志、配置文件、数据文件存储 | +| 电源模块 | 提供系统所需各路稳定电源 | +| 调试接口 | 支持 SWD/JTAG、UART、RTT 等调试方式 | +| 外部连接器 | 用于电源、通信、传感器和扩展接口连接 | +| 状态指示 | LED 或其他方式显示运行状态 | + +### 3.2 系统框图 + +```mermaid +flowchart LR + Power[电源输入] --> PMU[电源管理模块] + PMU --> MCU[STM32H7 主控] + + MCU --> IMU[IMU 接口] + MCU --> GNSS[GNSS 接口] + MCU --> ETH[以太网 PHY] + ETH --> RJ45[RJ45 接口] + + MCU --> Storage[SDNAND / eMMC / SDMMC 存储] + MCU --> UART[COM / CLI 串口] + MCU --> Debug[SWD / JTAG 调试接口] + MCU --> LED[状态指示灯] +``` + +--- + +## 4. 主控 MCU 规格 + +### 4.1 MCU 选型 + +| 项目 | 规格 | +|---|---| +| MCU 型号 | STM32H755 / STM32H747 或同系列兼容型号 | +| 内核 | Cortex-M7 + Cortex-M4 | +| 主频 | CM7 最高 480 MHz，CM4 最高 240 MHz | +| Flash | 根据具体型号确定 | +| SRAM | 根据具体型号确定 | +| 外设接口 | SPI、UART、I2C、SDMMC、ETH、USB、GPIO、TIM 等 | + +### 4.2 主控功能要求 + +MCU 需要满足以下要求： + +1. 支持双核启动与运行； +2. 支持 ThreadX 实时操作系统； +3. 支持 FileX 文件系统； +4. 支持 NetX Duo 网络协议栈； +5. 支持 OpenAMP 双核通信； +6. 支持 IMU 高速采集； +7. 支持 GNSS 数据解析； +8. 支持以太网通信； +9. 支持本地数据存储； +10. 支持 Bootloader 或固件升级扩展能力。 + +### 4.3 时钟要求 + +| 时钟源 | 要求 | +|---|---| +| HSE | 推荐使用外部晶振或有源晶振 | +| LSE | 如需 RTC，建议预留 | +| 系统主频 | 满足 CM7 高性能运行需求 | +| 以太网时钟 | 满足 RMII 50 MHz 时钟要求 | +| SDMMC 时钟 | 满足存储器稳定读写要求 | +| SPI 时钟 | 满足 IMU 数据采集速率要求 | + +--- + +## 5. 电源系统规格 + +### 5.1 电源输入 + +| 项目 | 规格 | +|---|---| +| 输入电压 | 依据系统需求定义，例如 5 V / 12 V | +| 输入接口 | 板对板连接器 / 电源端子 / FPC | +| 保护措施 | 反接保护、过流保护、TVS 防护 | +| 滤波要求 | 输入端应具备必要的 LC 或 π 型滤波 | + +### 5.2 电源轨设计 + +| 电源轨 | 用途 | 电压 | 要求 | +| -------- | ---------- | ----------- | -------------- | +| VDD_3V3 | MCU、PHY、外设 | 3.3 V | 稳定、低纹波 | +| VDD_1V8 | 部分外设或存储 | 1.8 V | 根据器件需求配置 | +| VDD_CORE | MCU 内核 | 内部或外部供电 | 按 STM32H7 设计要求 | +| VDD_IMU | IMU 供电 | 根据 IMU 要求 | 低噪声 | +| VDD_GNSS | GNSS 模块供电 | 3.3 V / 5 V | 需考虑启动电流 | + +### 5.3 电源设计要求 + +1. IMU 电源应尽量使用低噪声 LDO； +2. MCU、PHY、存储器电源应满足峰值电流需求； +3. 电源上电时序应符合 MCU 和外设要求； +4. 模拟电源与数字电源应合理隔离； +5. 关键电源轨应预留测试点； +6. 重要外设可考虑独立电源控制。 + +--- + +## 6. IMU 接口规格 + +### 6.1 支持设备 + +| IMU 型号 | 接口 | 说明 | +|---|---|---| +| STIM300 | RS422 / UART / SPI，按实际型号确定 | 高精度 IMU | +| ADIS16480 | SPI | ADI IMU | +| ADIS16488 | SPI | ADI IMU | +| 其他兼容 IMU | SPI / UART | 预留扩展 | + +### 6.2 SPI 接口要求 + +| 项目 | 要求 | +|---|---| +| SPI 模式 | 根据 IMU 要求配置，例如 SPI Mode 3 | +| 数据位宽 | 支持 8 bit / 16 bit | +| 片选 | 独立 CS 控制 | +| 中断信号 | 支持 DRDY 数据就绪中断 | +| 时钟频率 | 满足 IMU 数据手册要求 | +| 信号完整性 | SPI 线应尽量短，必要时串联阻尼电阻 | + +### 6.3 IMU 接口信号 + +| 信号 | 方向 | 说明 | +|---|---|---| +| SPI_SCK | MCU -> IMU | SPI 时钟 | +| SPI_MISO | IMU -> MCU | SPI 数据输入 | +| SPI_MOSI | MCU -> IMU | SPI 数据输出 | +| SPI_CS | MCU -> IMU | 片选 | +| IMU_DRDY | IMU -> MCU | 数据就绪中断 | +| IMU_RST | MCU -> IMU | 复位控制，建议预留 | +| IMU_SYNC | MCU <-> IMU | 同步信号，按需求预留 | + +### 6.4 布局要求 + +1. IMU 应尽量靠近设备安装基准面； +2. IMU 周围避免大电流、高速数字信号和开关电源； +3. IMU 安装方向应在 PCB 丝印中明确标注； +4. IMU 电源应独立滤波； +5. IMU 接口信号应保证阻抗连续和地参考完整。 + +--- + +## 7. GNSS 接口规格 + +### 7.1 GNSS 模块 + +| 项目 | 规格 | +|---|---| +| 模块型号 | K922 或兼容 GNSS 模块 | +| 通信接口 | UART | +| 数据协议 | NMEA / RTCM，按需求支持 | +| 默认波特率 | 根据模块配置确定 | +| 天线接口 | 外置有源天线或板载接口 | + +### 7.2 GNSS UART 信号 + +| 信号 | 方向 | 说明 | +|---|---|---| +| GNSS_TX | GNSS -> MCU | GNSS 数据输出 | +| GNSS_RX | MCU -> GNSS | GNSS 命令输入 | +| GNSS_PPS | GNSS -> MCU | 秒脉冲信号 | +| GNSS_RST | MCU -> GNSS | GNSS 复位 | +| GNSS_EN | MCU -> GNSS | GNSS 电源使能 | + +### 7.3 PPS 要求 + +1. PPS 信号应接入 MCU 定时器输入捕获引脚； +2. PPS 信号线应避免长距离绕线； +3. PPS 输入应考虑电平匹配； +4. PPS 可用于时间同步和采样时间戳校准。 + +--- + +## 8. 以太网接口规格 + +### 8.1 以太网功能 + +| 项目 | 规格 | +|---|---| +| 速率 | 10/100 Mbps | +| 接口模式 | RMII | +| PHY | LAN8742 / LAN8720 / 兼容 PHY | +| 应用协议 | TCP、UDP、HTTP、FTP | +| 网络协议栈 | NetX Duo | + +### 8.2 RMII 信号 + +| 信号 | 方向 | 说明 | +|---|---|---| +| REF_CLK | PHY -> MCU 或外部 -> MCU/PHY | 50 MHz 参考时钟 | +| MDIO | 双向 | PHY 管理数据 | +| MDC | MCU -> PHY | PHY 管理时钟 | +| CRS_DV | PHY -> MCU | 接收数据有效 | +| RXD0/RXD1 | PHY -> MCU | 接收数据 | +| TX_EN | MCU -> PHY | 发送使能 | +| TXD0/TXD1 | MCU -> PHY | 发送数据 | +| PHY_RST | MCU -> PHY | PHY 复位 | + +### 8.3 网络隔离变压器位置要求 + +设计原则： + +1. PHY 到网络变压器之间为 MDI 差分信号； +2. 网络变压器到 RJ45 之间距离应尽量短； +3. 变压器、RJ45、ESD 防护器件应靠近外部接口； +4. 差分线应控制阻抗并等长； +5. 避免差分线跨分割地。 + +### 8.4 以太网布局要求 + +1. RMII 信号线尽量短且等长； +2. REF_CLK 需要重点保证信号质量； +3. MDI 差分线应按照 100 Ω 差分阻抗设计； +4. RJ45 外部接口应增加 ESD 防护； +5. PHY 电源应充分去耦； +6. PHY 地址配置电阻应明确； +7. PHY 复位时序应满足数据手册要求。 + +--- + +## 9. 存储系统规格 + +### 9.1 存储介质 + +| 存储类型 | 接口 | 用途 | +|---|---|---| +| SDNAND | SDMMC | 文件系统、日志、数据存储 | +| eMMC | SDMMC | 可选替代方案 | +| SPI Flash | SPI/QSPI | 配置、固件、参数存储 | +| EEPROM | I2C | 少量参数存储，可选 | + +### 9.2 SDMMC 接口要求 + +| 项目 | 规格 | +| ----- | --------------------- | +| 数据宽度 | 1-bit / 4-bit | +| 时钟频率 | 根据稳定性测试确定 | +| 文件系统 | FileX | +| DMA | 支持 DMA 读写 | +| 缓存一致性 | 需要考虑 DCache 与 DMA 一致性 | + +### 9.3 存储可靠性要求 + +1. 支持异常断电后的文件系统恢复； +2. 关键配置文件应采用双备份或校验机制； +3. 写入过程中应尽量避免频繁擦写同一区域； +4. eMMC 内部通常自带磨损均衡； +5. 原始 NAND Flash 需要软件层实现坏块管理和磨损均衡； +6. 重要数据写入后应进行 flush 或同步操作； +7. 对于日志类数据，应采用追加写入或分段文件策略。 + +--- + +## 10. COM 口与调试接口规格 + +### 10.1 UART / COM 接口 + +| 接口 | 用途 | 电平 | +|---|---|---| +| UART1 | CLI 调试 | 3.3 V TTL / RS232 / RS485 | +| UART2 | GNSS 通信 | 3.3 V TTL | +| UART3 | 外部 COM 配置 | 依据需求 | +| UART4 | 预留扩展 | 依据需求 | + +### 10.2 CLI 调试口 + +CLI 调试口应支持： + +1. 查看设备状态； +2. 配置网络参数； +3. 配置 COM 参数； +4. 查看 IMU/GNSS 状态； +5. 查看文件系统状态； +6. 查看日志输出； +7. 执行简单诊断命令。 + +### 10.3 SWD / JTAG 接口 + +| 信号 | 说明 | +|---|---| +| SWDIO | 调试数据 | +| SWCLK | 调试时钟 | +| NRST | 复位 | +| GND | 地 | +| VREF | 目标电压参考 | +| SWO | 可选，用于调试输出 | + +设计要求： + +1. SWD 接口必须预留； +2. 调试接口应靠近板边或方便夹具接触； +3. NRST 应可由调试器控制； +4. VREF 应连接目标板调试电压。 + +--- + +## 11. GPIO 与指示灯规格 + +### 11.1 状态指示灯 + +| 指示灯 | 颜色 | 功能 | +|---|---|---| +| PWR_LED | 绿色 | 电源状态 | +| RUN_LED | 绿色 | 系统运行状态 | +| ERR_LED | 红色 | 错误状态 | +| ETH_LED | 绿色/黄色 | 网络连接状态 | +| LOG_LED | 蓝色 | 数据记录状态，可选 | + +### 11.2 按键 + +| 按键 | 功能 | +|---|---| +| RESET | 系统复位 | +| BOOT | 进入 Bootloader | +| USER | 用户自定义功能 | + +--- + +## 12. FPC / 板间连接规格 + +### 12.1 板间连接场景 + +系统可能由主控板和接口板组成： + +- 主控板：MCU、PHY、IMU、GNSS、存储、电源； +- 接口板：RJ45、外部连接器、防护器件等。 + +### 12.2 FPC 信号分类 + +| 类型 | 信号 | +|---|---| +| 电源 | VIN、3V3、GND | +| 以太网 | MDI 差分线 | +| 控制 | RESET、ENABLE | +| 通信 | UART、GPIO | +| 预留 | 备用 GPIO | + +### 12.3 FPC 设计要求 + +1. 高速信号应分配连续地参考； +2. 差分信号应相邻布线； +3. 电源引脚应增加数量以降低阻抗； +4. 地引脚应充分分布； +5. 关键接口应考虑插拔 ESD 防护； +6. FPC 引脚定义应避免反插损坏。 + +--- + +## 13. 机械与结构要求 + +### 13.1 PCB 尺寸 + +| 项目 | 要求 | +|---|---| +| PCB 尺寸 | 根据结构设计确定 | +| 板厚 | 常规 1.6 mm，或根据结构需求调整 | +| 层数 | 推荐 4 层或以上 | +| 安装孔 | 根据结构件定义 | +| 定位孔 | 建议预留 | + +### 13.2 IMU 安装要求 + +1. IMU 应靠近设备安装中心； +2. IMU 坐标系应在丝印和文档中明确； +3. PCB 固定方式应避免机械应力影响 IMU； +4. IMU 附近避免高热源； +5. 结构设计应保证 IMU 与设备本体刚性连接。 + +--- + +## 14. EMC 与 ESD 要求 + +### 14.1 ESD 防护 + +以下接口应增加 ESD 防护： + +- RJ45 接口； +- 外部 COM 口； +- 电源输入口； +- FPC 外部接口； +- USB 接口，如果存在； +- GNSS 天线接口，如果存在。 + +### 14.2 EMC 设计要求 + +1. 开关电源区域应远离 IMU 和 GNSS； +2. 高速信号应避免跨分割地； +3. 电源入口应增加滤波； +4. 外部连接器附近应布置防护器件； +5. 时钟信号应尽量短； +6. 关键信号应避免靠近板边长距离走线。 + +--- + +## 15. 热设计要求 + +### 15.1 热源器件 + +主要热源包括： + +- MCU； +- 以太网 PHY； +- 电源芯片； +- 存储器； +- 其他大功耗外设。 + +### 15.2 热设计措施 + +1. MCU 底部应增加足够地铜； +2. 电源芯片应按照数据手册布置散热铜皮； +3. 热源应远离 IMU； +4. 外壳结构应考虑导热路径； +5. 必要时增加温度传感器监测板温。 + +--- + +## 16. 环境适应性要求 + +| 项目 | 要求 | +|---|---| +| 工作温度 | 根据项目需求定义，例如 -20℃ ~ 70℃ | +| 存储温度 | 根据器件规格定义 | +| 湿度 | 根据使用环境定义 | +| 振动 | 满足下水测试和运输需求 | +| 防护等级 | 根据结构设计定义 | +| 盐雾/腐蚀 | 如用于海洋环境，应评估防护需求 | + +--- + +## 17. 可测试性设计 + +### 17.1 测试点要求 + +以下信号应预留测试点： + +- 主要电源轨； +- MCU 复位信号； +- BOOT 信号； +- SWDIO / SWCLK； +- UART TX / RX； +- SPI SCK / MISO / MOSI / CS； +- IMU DRDY； +- GNSS PPS； +- PHY REF_CLK； +- SDMMC CLK / CMD / D0； +- 关键 GPIO。 + +### 17.2 生产测试要求 + +硬件应支持以下测试： + +1. 电源短路测试； +2. 电源电压测试； +3. MCU 下载测试； +4. IMU 通信测试； +5. GNSS 通信测试； +6. 以太网通信测试； +7. 存储读写测试； +8. COM 口收发测试； +9. 指示灯测试； +10. 长时间稳定性测试。 + +--- + +## 18. 硬件验收标准 + +### 18.1 基础功能验收 + +| 测试项 | 验收标准 | +|---|---| +| 上电启动 | 设备可正常上电，无异常发热 | +| MCU 下载 | 可通过 SWD 正常下载和调试 | +| 时钟系统 | 主频、外设时钟正常 | +| IMU 通信 | 可稳定读取 IMU 数据 | +| GNSS 通信 | 可稳定接收 NMEA 数据 | +| PPS 输入 | 可捕获 PPS 信号 | +| 以太网通信 | 可正常 ping 通并建立 TCP 连接 | +| 文件系统 | 可正常挂载、读写、删除文件 | +| COM 口 | 可正常收发数据 | +| WebServer | 可访问配置页面 | + +### 18.2 稳定性验收 + +| 测试项 | 验收标准 | +|---|---| +| 长时间运行 | 连续运行 24 小时无死机 | +| 网络传输 | 文件上传下载无异常中断 | +| 存储写入 | 长时间写入无文件系统损坏 | +| 掉电测试 | 异常断电后系统可恢复 | +| 温升测试 | 关键器件温度满足设计要求 | +| 抗干扰测试 | 外部接口插拔不导致系统异常 | + +--- + +## 19. 原理图设计检查清单 + +### 19.1 MCU + +- [ ] 电源引脚全部连接正确； +- [ ] BOOT 配置正确； +- [ ] NRST 电路正确； +- [ ] SWD 调试接口完整； +- [ ] 关键 GPIO 未冲突。 + +### 19.2 电源 + +- [ ] 输入保护完整； +- [ ] 电源芯片选型满足电流需求； +- [ ] 电源时序满足要求； +- [ ] IMU 电源低噪声处理； +- [ ] PHY 电源去耦充分； +- [ ] 存储器电源满足峰值电流； +- [ ] 所有电源轨预留测试点。 + +### 19.3 以太网 + +- [ ] PHY 地址配置正确； +- [ ] RMII 信号连接正确； +- [ ] REF_CLK 方向正确； +- [ ] PHY 复位电路正确； +- [ ] 网络变压器位置合理； +- [ ] RJ45 ESD 防护完整； +- [ ] 差分线阻抗和走线规则明确。 + +### 19.4 存储 + +- [ ] SDMMC 信号连接正确； +- [ ] 上拉电阻配置正确； +- [ ] 电源满足存储器要求； +- [ ] 存储器复位或使能信号确认； +- [ ] DMA 访问内存区域规划明确。 + +### 19.5 IMU / GNSS + +- [ ] IMU 接口电平正确； +- [ ] IMU DRDY 接入中断引脚； +- [ ] IMU 安装方向明确； +- [ ] GNSS UART 连接正确； +- [ ] GNSS PPS 接入定时器输入捕获； +- [ ] GNSS 天线接口和供电设计正确。 + +--- + +## 20. PCB 设计要求 + +### 20.1 层叠建议 + +推荐 4 层 PCB： + +| 层 | 用途 | +|---|---| +| L1 | 信号层 | +| L2 | 完整地平面 | +| L3 | 电源层 / 信号层 | +| L4 | 信号层 | + +### 20.2 PCB 设计重点 + +1. 保证完整地平面； +2. 以太网差分线控制阻抗； +3. IMU 区域远离噪声源； +4. 电源芯片布局紧凑； +5. 高速信号避免长距离绕线； +6. SDMMC 信号尽量等长； +7. 调试接口方便接入； +8. 关键测试点方便测量。 + +--- + +## 21. 风险项与改进方向 + +| 风险项 | 影响 | 改进措施 | +|---|---|---| +| 以太网 DMA 与 DCache 一致性问题 | 导致网络异常或 ping 不通 | 使用 MPU 配置 Non-Cache 区域，或正确 Clean/Invalidate Cache | +| SDMMC DMA 访问缓冲区异常 | 导致 FileX 写入失败 | 使用对齐缓冲区或中间 scratch buffer | +| IMU 受电源噪声干扰 | 影响姿态和导航精度 | IMU 独立 LDO、远离开关电源 | +| GNSS PPS 捕获不准 | 影响时间同步 | PPS 接入定时器输入捕获，优化走线 | +| 网络变压器位置不合理 | 影响以太网稳定性 | 变压器靠近 RJ45 | +| 掉电导致文件损坏 | 数据丢失 | 文件写入策略、双备份、掉电保护 | +| 板间 FPC 信号完整性不足 | 通信不稳定 | 增加地线、优化差分和高速信号排列 | + +--- + +## 22. 附录 + +### 22.1 术语说明 + +| 缩写 | 含义 | +|---|---| +| MCU | 微控制器 | +| IMU | 惯性测量单元 | +| GNSS | 全球导航卫星系统 | +| PPS | 秒脉冲 | +| PHY | 以太网物理层芯片 | +| RMII | 精简媒体独立接口 | +| SDMMC | SD/MMC 存储接口 | +| DMA | 直接内存访问 | +| ESD | 静电防护 | +| EMC | 电磁兼容 | +| CLI | 命令行接口 | + +### 22.2 参考资料 + +- STM32H7 系列数据手册； +- STM32H7 系列参考手册； +- IMU 器件数据手册； +- GNSS 模块数据手册； +- PHY 芯片数据手册； +- SDNAND / eMMC 数据手册； +- FileX / NetX Duo / ThreadX 相关文档。 diff --git a/resource/gif20260514054158.gif b/resource/gif20260514054158.gif new file mode 100644 index 0000000..45bce55 Binary files /dev/null and b/resource/gif20260514054158.gif differ diff --git a/resource/gif20260514054645.gif b/resource/gif20260514054645.gif new file mode 100644 index 0000000..dffa488 Binary files /dev/null and b/resource/gif20260514054645.gif differ diff --git a/resource/gif20260514055249.gif b/resource/gif20260514055249.gif new file mode 100644 index 0000000..a5cf72b Binary files /dev/null and b/resource/gif20260514055249.gif differ diff --git a/resource/step1.gif b/resource/step1.gif new file mode 100644 index 0000000..35e1110 Binary files /dev/null and b/resource/step1.gif differ diff --git a/姿态系统产品规格说明书融合模板5.20.md b/姿态系统产品规格说明书融合模板5.20.md new file mode 100644 index 0000000..833c07c --- /dev/null +++ b/姿态系统产品规格说明书融合模板5.20.md @@ -0,0 +1,909 @@ +# 姿态系统产品规格说明书融合模板 + +> 文档定位：本文件为船载/水下高精度姿态系统的产品级总规格书模板。它不是单纯PRD，而是用于承接产品需求、硬件需求、软件需求、接口控制、原理图评审、PCB评审、测试验收、认证准备、生产交付和RTM追溯的主规格文档。 +--- + +## 文档控制信息 + +| 项目 | 内容 | +|---|---| +| 文档名称 | 姿态系统产品规格说明书 | +| 文档编号 | SPEC-POSE-2026-V1.0 | +| 产品名称 | 船载/水下高精度组合航姿系统 | +| 产品型号 | POSE-XXX | +| 产品类型 | AHRS / INS / POS / MRU | +| 适用阶段 | 原型机 / 工程样机 / 正式测试版 / 产品发布版 | +| 硬件版本 | HW_Vx.x | +| 软件版本 | SW_Vx.x | +| 原理图版本 | SCH_Vx.x | +| PCB版本 | PCB_Vx.x | +| BOM版本 | BOM_Vx.x | +| 编写部门 | 产品 / 硬件 / 嵌入式 / 算法 / 测试 / 质量 | +| 审核人 | 产品、硬件、嵌入式、算法、测试、质量、认证、生产 | +| 批准人 | | +| 文档状态 | 草稿 / 评审中 / 已冻结 / 已发布 | +| 密级 | 内部受控 / 对外删减版 | + +### 版本记录 + +| 版本 | 日期 | 修改内容 | 修改人 | 评审结论 | +|---|---|---|---|---| +| V0.1 | | 初稿 | | | +| V0.9 | | 评审稿 | | | +| V1.0 | | 冻结发布版 | | | + + + +## 1. 产品概述 + +### 1.1 产品定位 + +| 项目 | 规格描述 | +|---|---| +| 产品类型 | 船载/水下高精度组合航姿系统，属于 AHRS / INS / POS / MRU 类产品 | +| 典型应用 | 多波束测深、无人船USV、ROV/AUV、水下测绘、声呐运动补偿、海洋工程测量 | +| 核心功能 | 输出姿态、航向、升沉、位置、速度、时间、质量指标和系统状态 | +| 核心输入 | IMU、GNSS、双天线航向、RTK/RTCM、PPS/PTP、Event Input，可选DVL | +| 核心输出 | Roll、Pitch、Heading、Heave、Position、Velocity、Angular Rate、Acceleration、Status | +| 产品目标 | 为多波束声呐和船载测绘系统提供高精度地理参考、姿态补偿和运动补偿数据 | +| 对标方向 | Applanix POS MV、SBG Ekinox/Apogee、HydroPOS、OCTANS/HYDRINS、NovAtel SPAN/ALIGN、Advanced Navigation Certus类OEM方案 | + +### 1.2 产品组成 + +| 组成部分 | 说明 | +|---|---| +| 主控计算单元 | STM32H747 或同级双核MCU/处理器 | +| IMU单元 | 战术级MEMS IMU，支持 ADIS16488、STIM300、SCH1633 等配置 | +| GNSS单元 | 多频多星座RTK-GNSS，支持主/副双天线定向 | +| 时间同步单元 | PPS、PTP、Event Input、IMU时间戳 | +| 通信接口单元 | Ethernet、RS232/RS422/RS485、USB/调试口 | +| 存储单元 | eMMC或等效存储，用于Raw IMU、GNSS观测值、POS数据和日志 | +| 电源单元 | 船载宽压输入、电源保护、掉电检测、保持供电 | +| 结构防护单元 | IP67外壳、防水连接器、安装基准、坐标轴标识 | +| 配套软件 | Web配置、FTP下载、日志导出、参数配置、后处理数据导出 | +| 配套文档 | ICD、安装配置手册、协议说明书、出厂测试与校准规范、维护手册 | + +### 1.3 产品关键默认规格 + +> 本节为原理图、PCB、软件、测试和正式准入的统一基线。正式产品规格不得长期保留模糊项。 + +| 项目 | 正式规格 | 原型机例外 | 验收方式 | 优先级 | +| ----------- | ---------------------------------- | ----------------------- | --------------------- | ----- | +| 产品输入电压 | **9–36V DC** | 原型机允许12V实验室供电，但不得作为产品规格 | 电源拉偏、反接、瞬断、浪涌预扫 | P0 | +| PPS同步精度 | **PPS捕获时间戳误差≤5µs** | 不建议降低 | 示波器/逻辑分析仪 | P0 | +| PTP同步精度 | **目标≤1µs**；未验证时标注“待硬件实测” | 可阶段性待验证 | PTP主从测试 | P0/P1 | +| STIM300接口 | **默认UART/RS422类接口接入** | 最终以器件手册和硬件实现为准 | 连续采集、帧号、时间戳、丢帧统计 | P0 | +| ADIS16488接口 | SPI + DRDY/GPIO + RST | 无 | SPI时序、DRDY触发测试 | P1 | +| SCH1633接口 | SPI + DRDY/GPIO + RST | 待器件手册确认 | 初始化、读数、时间戳测试 | P1 | +| 数据存储 | **≥16GB eMMC或等效存储** | 原型机可临时使用SD/外部存储验证 | 连续写入、文件解析、FTP下载 | P0 | +| 掉电保护 | **必须支持掉电检测 + 保持供电 + 文件flush/sync** | 未实现则列P1风险 | 写入中断电，重启后文件系统不损坏 | P0 | +| COM1默认输出 | PASHR + PRDID，建议100Hz | 可配置 | 串口抓包 | P0 | +| COM2默认输出 | TSS1，建议100Hz | 可配置 | 声呐/上位机联调 | P0 | +| COM3默认用途 | RTCM差分输入 | 可配置 | RTK固定测试 | P1 | +| COM4默认用途 | Debug Log / Binary POS / 备用 | 可配置 | 串口抓包 | P1 | +| 以太网默认功能 | Web配置、FTP下载、TCP/UDP实时输出、PTP待验证 | 无 | Ping/Web/FTP/抓包/PTP测试 | P0/P1 | +| 实时升沉 | 5cm或5%，取大值 | 无 | 摇摆台/外场测试 | P0 | +| 延迟升沉 | 2.5cm或2%，默认300s | 可阶段性关闭 | 后处理对比 | P1 | +| 防护等级 | 产品版IP67 | 原型机可裸板/工装 | 气密/浸水测试 | P1/P0 | + +### 1.4 产品型号与配置边界 + +| 配置项 | 原型机/开发版 | 工程样机/正式测试版 | 产品发布版 | +| ------- | ------------------------------ | -------------------- | --------------- | +| 输入电压 | 允许12V实验室供电 | 建议支持9–36V | 必须9–36V | +| IMU | ADIS16488/STIM300/SCH1633按样机配置 | 至少闭环一种主IMU + 一种兼容IMU | 明确标配/选配 | +| GNSS | K922或目标GNSS模块 | 双天线、PPS、RTK状态可用 | 双天线RTK/PPK完整 | +| 存储 | 可阶段性外部验证 | eMMC/文件系统可用 | eMMC + 掉电保护必须可用 | +| PTP | 可先验证网口链路 | 给出PTP实测结论 | 达到≤1µs或调整产品宣称 | +| 外壳防护 | 可裸板/工装 | 外场防护方案 | IP67定型 | +| COM输出 | 初步协议输出 | 可配置输出 | 出厂默认协议明确 | +| Web/FTP | 可先开发最小版本 | 支持配置与文件下载 | 作为正式交付功能 | +| 认证 | 暂不认证 | 预扫/摸底 | 按目标市场完成认证 | + +### 1.5 行业对标产品概述 + +| 对标产品 | 产品定位 | 可借鉴点 | 对当前产品启示 | +| ------------------------------------------------------------- | -------------- | ----------------------------------------- | ----------------------- | +| Applanix POS MV SurfMaster / WaveMaster / OceanMaster / Elite | 船用高精度位置姿态系统 | GAMS双天线航向、TrueHeave、微秒级时间标记、COM/以太网输出 | 作为多波束测绘级产品主要对标 | +| SBG Ekinox-D / Apogee-D | 高性价比MEMS组合导航 | MEMS IMU + 双天线GNSS + Web配置 + 后处理 | 作为成本/性能平衡对标 | +| HydroPOS | 国产POS组合航姿系统 | 双GNSS天线、PCS、IMU、PPS、三点输出、后处理 | 作为国产产品文档和使用流程参考 | +| OCTANS / HYDRINS | 高端FOG MRU/INS | 实时升沉/延迟升沉、外部时钟同步、质量指标、安装手册体系 | 作为高端产品文档体系和安装要求参考 | +| NovAtel SPAN / ALIGN | GNSS/INS组合导航平台 | ALIGN双天线航向、LEVERARM、EXTHDGOFFSET、INSPVA日志 | 作为算法和后处理生态参考 | +| Advanced Navigation Certus类OEM | OEM级GNSS/INS模块 | 规格表、接口Pinout、Web配置、GPIO动态功能、协议包分类 | 作为硬件接口、ICD、Web配置、安装检查参考 | + +### 1.6 产品层级与性能分级 + +| 层级 | 产品定位 | 典型对标 | 姿态精度 | 航向精度 | 升沉 | 适用场景 | +| --- | ------------ | ------------------------------------ | ------------ | -------------------- | ----------------- | ------------- | +| 基础级 | 小型无人船/普通声呐辅助 | 入门级POS/MRU | 0.03°–0.05° | 0.08°@2m | 5cm或5% | 轻量测绘、教学、一般工程 | +| 标准级 | 当前主推版本 | POS MV SurfMaster / Ekinox-D | ≤0.02°–0.03° | ≤0.05°@2m | 5cm或5%；延迟2.5cm或2% | 多波束测深、USV | +| 高级级 | 高精度测绘版本 | POS MV WaveMaster / Apogee-D | ≤0.02° | 0.03°@2m / 0.015°@4m | TrueHeave级 | 高精度水下测绘 | +| 旗舰级 | 高端惯导/深海/特殊环境 | POS MV OceanMaster / Elite / HYDRINS | ≤0.01° | ≤0.02°@2m | 高级延迟升沉 | 高端测绘、GNSS受限环境 | + +--- + +## 2. 系统级规格 SYS + +### 2.1 系统关键指标冻结表 + +| ID | 指标类别 | 指标项 | 当前版冻结值 | 目标/扩展值 | 验收方式 | 优先级 | +| ------------ | -------- | --------------- | ---------------------------------- | ------------------ | ------------ | ----- | +| SYS-PERF-001 | 姿态 | Roll/Pitch | RTK有效≤0.02° RMS；RTK失效60s≤0.05° RMS | 高级版≤0.01°–0.015° | 转台/跑船，对比光纤惯导 | P0 | +| SYS-PERF-002 | 航向 | Heading | 2m基线≤0.05° | 4m基线≤0.03°或≤0.015° | 双天线基线测试、8字绕行 | P0 | +| SYS-PERF-003 | 实时升沉 | Real-time Heave | 5cm或5%，取大值 | TrueHeave级 | 六自由度摇摆台/外场 | P0 | +| SYS-PERF-004 | 延迟升沉 | Delayed Heave | 2.5cm或2%，默认300s | 延迟时间可配置 | 后处理真值对比 | P1 | +| SYS-PERF-005 | 位置 | RTK Position | 水平1cm+1ppm，垂直2cm+1ppm | PPK/PPP扩展 | RTK固定解统计 | P0 | +| SYS-PERF-006 | 速度 | Velocity | TBD | 根据GNSS/INS能力冻结 | 真值对比 | P1 | +| SYS-PERF-007 | 数据更新率 | IMU Raw | ≥200Hz，目标支持1kHz | 1kHz | 日志统计/逻辑分析仪 | P0 | +| SYS-PERF-008 | 数据更新率 | POS输出 | ≥100Hz，网口目标200Hz | 200Hz | 串口/网口抓包 | P0 | +| SYS-PERF-009 | 时间同步 | PPS | ≤5µs | 目标≤1µs | 示波器/逻辑分析仪 | P0 | +| SYS-PERF-010 | 时间同步 | PTP | 目标≤1µs | 产品版需实测冻结 | PTP主从测试 | P0/P1 | +| SYS-PERF-011 | GNSS失效保持 | 30s/60s退化量 | TBD | 对标竞品失效保持能力 | 遮挡/回放测试 | P1 | +| SYS-PERF-012 | 输出延迟 | COM/ETH输出延迟 | TBD | 按多波束要求冻结 | 抓包+时间戳对齐 | P1 | +| SYS-PERF-013 | Event打戳 | Event Input时间戳 | TBD | 目标微秒级 | 脉冲发生器测试 | P1 | + +### 2.2 工作模式与状态机 + +| 状态 | 触发条件 | 系统行为 | 输出要求 | +| ---------- | -------------- | ------------------------ | ------------- | +| Power On | 上电 | 电源稳定、MCU启动、加载配置 | 输出启动日志 | +| BIT自检 | 启动后 | 检查IMU、GNSS、存储、PPS、网络、配置区 | 输出自检结果 | +| Standby | 自检通过 | 等待配置或自动进入对准 | 输出状态，不输出有效POS | +| Alignment | IMU/GNSS满足条件 | 静基座/晃动基座/双天线辅助对准 | 输出对准进度 | +| Navigation | 对准完成 | 输出姿态、航向、位置、升沉、速度 | 正常协议输出 | +| Degraded | GNSS/RTK/IMU异常 | 降级或纯惯导保持 | 输出质量标志和错误码 | +| Logging | 记录开启 | 写Raw IMU、GNSS观测值、POS、日志 | 文件可回放 | +| Fault | 关键模块异常 | 报警、降级、复位或停止输出 | 错误码明确 | +| Shutdown | 掉电检测 | 停止写入、flush/sync、保存文件索引 | 文件系统不损坏 | + +### 2.3 对准与初始化性能 + +| ID | 对准/初始化项 | 完成条件 | 完成后有效数据 | 验收方法 | +|---|---|---|---|---| +| SYS-INIT-001 | 姿态初始化 | IMU稳定，重力方向估计完成 | Roll/Pitch有效 | 静态试验 | +| SYS-INIT-002 | 导航初始化 | GNSS 3D Fix或手动初始位置 | 位置/速度有效 | GNSS定位测试 | +| SYS-INIT-003 | 航向初始化 | 双天线航向、速度航向或外部航向有效 | Heading有效 | 双天线测试 | +| SYS-INIT-004 | 时间初始化 | GNSS时间 + PPS有效 | UTC/GPS时间戳有效 | PPS测试 | +| SYS-ALIGN-001 | 静基座初始对准 | 静止条件满足 | 初始姿态 | 静态试验 | +| SYS-ALIGN-002 | 晃动基座对准 | 船载晃动条件满足 | 初始姿态/航向 | 摇摆台/外场 | +| SYS-ALIGN-003 | 双天线辅助航向对准 | 主副天线有效，基线固定 | 航向快速收敛 | 双天线基线测试 | +| SYS-ALIGN-004 | 热启动 | 配置与上次状态有效 | 缩短启动时间 | 多次上电 | +| SYS-ALIGN-005 | 对准失败处理 | 对准超时或质量不足 | Standby/Degraded/Error | 故障注入 | + +### 2.4 GNSS失效与降级策略 + +| 场景 | 系统行为 | 输出要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| RTK固定→浮动 | 保持导航，降低质量标志 | 输出RTK状态变化 | RTK状态切换测试 | +| GNSS短时失效 | 进入惯性保持，协方差增大 | 输出DR状态和误差估计 | 遮挡/回放测试 | +| 双天线航向失效 | 使用IMU航向保持或单天线辅助 | 输出Heading质量标志 | 断开副天线测试 | +| PPS失效 | 切换内部时钟或PTP时钟，报警 | 输出时间同步异常 | PPS断开测试 | +| IMU丢帧 | 标记数据异常，必要时降级 | 输出IMU丢帧计数 | 串口/SPI异常注入 | +| 存储异常 | 停止记录或切换日志策略 | 输出存储错误码 | 写满/拔除/断电测试 | + +### 2.5 时间同步与数据延迟指标 + +| 指标 | 规格要求 | 验收方法 | +|---|---|---| +| PPS捕获误差 | ≤5µs | 示波器测PPS边沿与系统时间戳 | +| PTP同步误差 | 目标≤1µs | PTP Master/Slave测试 | +| IMU时间戳抖动 | TBD，需统计周期方差 | 连续采集统计 | +| POS输出延迟 | TBD，需标定串口/网口输出延迟 | 抓包+时间戳对齐 | +| Event Marker打戳 | 支持外部事件输入并记录时间 | 外部脉冲测试 | +| 每帧相对PPS偏差 | 建议记录到日志 | 日志分析 | +| 时间有效标志 | 输出Time Valid、PPS Valid、PTP Sync等状态 | 协议抓包/状态页 | + +--- + +## 3. 软件规格 SWE + +### 3.1 软件架构与双核分工 + +| ID | 软件项 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| SWE-ARCH-001 | 双核架构 | CM4负责实时采样、DMA、PPS捕获；CM7负责算法、网络、文件系统、协议输出 | 架构评审 | +| SWE-ARCH-002 | RTOS | 使用ThreadX或同级RTOS，任务优先级、栈空间、周期明确 | 长稳测试 | +| SWE-ARCH-003 | 核间通信 | 共享内存/无锁环形缓冲区传输带时间戳数据 | IPC压力测试 | +| SWE-ARCH-004 | 状态机 | 支持自检、对准、导航、降级、记录、故障、关机 | 状态迁移测试 | +| SWE-ARCH-005 | 看门狗 | 支持系统级和任务级心跳监控 | 故障注入 | +| SWE-ARCH-006 | 日志系统 | 支持分级日志、模块标签、关键时间戳和错误码 | 日志检查 | +| SWE-ARCH-007 | 配置管理 | 支持默认配置、用户配置、工厂配置、恢复出厂 | 配置测试 | + +### 3.2 BSP与驱动规格 + +| ID | 模块 | 规格要求 | 验收方式 | +| ----------- | ----------- | ---------------------------------- | ---------------- | +| SWE-BSP-001 | GPIO/EXTI | 支持外部中断注册、触发沿、优先级、使能/禁用 | 单元测试 | +| SWE-BSP-002 | UART/Stream | 支持DMA、空闲中断、环形缓冲区、接收回调 | 串口压力测试 | +| SWE-BSP-003 | SPI | 支持IMU高速读取、片选、DRDY触发 | 逻辑分析仪 | +| SWE-BSP-004 | Timer/PPS | 支持PPS/Event硬件捕获、时间戳换算 | PPS测试 | +| SWE-BSP-005 | Ethernet | 支持NetX、TCP/UDP、WebServer、FTP、PTP验证 | Ping/Web/FTP/PTP | +| SWE-BSP-006 | Storage | 支持eMMC读写、文件分割、掉电同步 | 写入和断电测试 | +| SWE-BSP-007 | Watchdog | 支持独立看门狗、窗口看门狗、任务喂狗 | 故障注入 | +| SWE-BSP-008 | Bootloader | 支持升级、回滚、版本校验 | 升级测试 | + +### 3.3 算法规格 + +| ID | 算法项 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| SWE-ALG-001 | 标定补偿 | 支持零偏、标度因数、非正交误差、温度补偿 | 标定数据回放 | +| SWE-ALG-002 | 初始对准 | 支持静基座、晃动基座、惯性系对准 | 仿真/转台 | +| SWE-ALG-003 | 捷联解算 | 支持姿态、速度、位置积分及圆锥/划船补偿 | 标准轨迹回放 | +| SWE-ALG-004 | 杆臂补偿 | 支持IMU、GNSS天线、声呐、VRP三维杆臂 | 单元测试 | +| SWE-ALG-005 | 松组合EKF | 支持位置/速度量测更新、协方差传播、失效降级 | 仿真/HIL | +| SWE-ALG-006 | 双天线航向融合 | 支持GNSS双天线航向量测融合 | 基线测试 | +| SWE-ALG-007 | 实时升沉 | IIR/自适应滤波输出实时Heave | 摇摆台 | +| SWE-ALG-008 | 延迟升沉 | FIR零相位或等效算法，默认300s缓存 | 后处理对比 | +| SWE-ALG-009 | VRP多点输出 | 支持至少3个虚拟参考点 | 配置测试 | +| SWE-ALG-010 | DVL融合 | 可选支持DVL速度量测 | 回放测试 | +| SWE-ALG-011 | 异常量测拒绝 | 对GNSS跳变、航向异常、DVL异常进行抗差处理 | 故障注入 | +| SWE-ALG-012 | 质量估计 | 输出姿态/航向/位置/速度/升沉质量指标或标准差 | 对比验证 | + +### 3.4 默认协议与COM口输出矩阵 + +| 端口 | 默认方向 | 默认协议 | 默认频率 | 默认波特率 | 可配置项 | 用途 | +| ------------ | ----- | --------------------------- | --------: | -------------------: | --------- | ------- | +| COM1 | 输出 | PASHR + PRDID | 100Hz | 建议460800，最低115200需验算 | 协议、频率、波特率 | 多波束姿态输入 | +| COM2 | 输出 | TSS1 | 100Hz | 115200/460800 | 协议、频率、波特率 | 声呐兼容 | +| COM3 | 输入 | RTCM | 按RTCM源 | 115200 | 波特率、输入源 | RTK差分 | +| COM4 | 输出/调试 | Debug Log / Binary POS | 10–100Hz | 115200/921600 | 日志等级、协议 | 调试/备用 | +| Ethernet UDP | 输出 | Binary POS / Protobuf / 自定义 | 100–200Hz | 100M网口 | IP、端口、频率 | 实时输出 | +| Ethernet TCP | 输入/控制 | Web/命令 | N/A | 100M网口 | IP、端口 | 配置控制 | +| FTP | 输出 | 文件下载 | N/A | 100M网口 | 用户、路径 | 数据下载 | +| NTRIP Client | 输入 | RTCM网络差分 | 按服务源 | Ethernet | IP、端口、账号 | CORS差分 | +| Event | 输入 | 脉冲事件 | 按外部设备 | 3.3V/5V待定 | 有效沿、去抖 | 声呐事件打戳 | + +### 3.5 数据记录、回放与后处理支持 + +| 数据类型 | 是否必须 | 内容 | 默认频率 | 文件格式 | 用途 | +|---|---|---|---:|---|---| +| Raw IMU | 必须 | 时间戳、角速度、加速度、温度、状态 | ≥200Hz | BIN + 索引 | 算法回放、PPK | +| GNSS观测值 | 必须 | 原始观测、星历、RTK状态、PPS时间 | 按模块输出 | RINEX/UBX/RTCM/自定义 | PPK | +| POS实时结果 | 必须 | 姿态、航向、位置、速度、升沉、状态 | ≥100Hz | BIN/CSV索引 | 成果回放 | +| 系统日志 | 必须 | 状态机、错误码、时间同步、丢帧、存储异常 | 事件触发 | TXT/BIN | 问题定位 | +| 配置参数 | 必须 | 杆臂、安装角、端口、网络、IMU/GNSS配置 | 修改触发 | JSON/INI/BIN | 启动加载 | +| 后处理导出 | 建议必须 | Raw IMU、GNSS观测、POS、配置、日志 | 按任务 | RINEX/自定义包 | PPK/问题复盘 | + +#### 3.5.1 掉电保护条款 + +| 掉电保护项 | 规格 | +| ----- | ------------------------------------- | +| 掉电检测 | 必须支持PWR_FAIL/PVD/ADC等硬件检测 | +| 保持供电 | 默认目标≥200ms，满足文件flush/sync | +| 软件动作 | 停止新写入 → flush/sync → 写文件尾/索引 → 标记安全关闭 | +| 验收方法 | 写入过程中断电，重启后文件系统不损坏，文件可识别 | +| 风险等级 | P0；若PPK/Raw记录作为卖点，则不得取消 | + +### 3.6 诊断、质量指标与错误码 + +| ID | 规格项 | 要求 | +|---|---|---| +| SWE-DIAG-001 | BIT上电自检 | 检查IMU、GNSS、存储、网络、PPS、配置区 | +| SWE-DIAG-002 | 运行时监测 | 监测GNSS状态、RTK状态、IMU丢帧、PPS异常、存储异常 | +| SWE-DIAG-003 | 质量指标 | 输出姿态、航向、位置、速度、升沉质量标志或标准差 | +| SWE-DIAG-004 | 错误码 | 每类错误有唯一错误码、等级、恢复策略 | +| SWE-DIAG-005 | FDIR | 支持故障检测、隔离和降级重构 | +| SWE-DIAG-006 | 日志导出 | 支持按时间、模块、错误等级导出日志 | +| SWE-QA-001 | 编码规范 | MISRA C:2012、Barr-C、CERT C | +| SWE-QA-002 | 静态分析 | cppcheck、clang-tidy、clang-format、复杂度检查 | +| SWE-QA-003 | 单元测试 | 算法、BSP、协议、文件系统均需测试 | +| SWE-QA-004 | 追溯 | SYS-SWE-SDS-Test-Bug全链路追溯 | + +### 3.7 Web配置与监控页面需求 + +| 页面 | 最小功能 | +| -------- | ---------------------------- | +| 状态页 | 系统状态、GNSS状态、Heading状态、时间同步状态 | +| 卫星页 | 可见卫星、SNR、主/副天线状态、RTK状态 | +| Raw IMU页 | 角速度、加速度、温度、丢帧计数 | +| 姿态页 | Roll/Pitch/Heading、角速度、质量标志 | +| 位置页 | 经纬高、RTK状态、位置标准差 | +| 速度页 | N/E/D速度、船速、速度质量 | +| 升沉页 | 实时升沉、延迟升沉、多参考点升沉 | +| 通信页 | COM口、以太网、协议、频率、错误统计 | +| 数据端口页 | 协议选择、输出频率、目标IP/端口 | +| 安装页 | 安装角、主副天线杆臂、声呐杆臂 | +| GNSS配置页 | 星座、频点、RTK、NTRIP | +| 数据记录页 | 开启/停止记录、文件列表、下载、删除、格式化 | +| 固件升级页 | 固件上传、校验、升级、回滚 | +| 诊断页 | 错误码、BIT结果、时间同步状态、存储状态 | +| 配置备份页 | 导出/导入配置，恢复出厂设置 | + +--- + +## 4. 硬件规格 HW + +### 4.1 硬件总体架构 + +| ID | 硬件项 | 规格要求 | +| ----------- | ------ | ----------------------------------------------------- | +| HW-ARCH-001 | 主控 | STM32H747或同级双核MCU，具备FPU、ETH、SPI、UART、Timer、DMA、外部存储接口 | +| HW-ARCH-002 | IMU接口 | 支持ADIS16488、STIM300、SCH1633等目标IMU | +| HW-ARCH-003 | GNSS接口 | 支持多频多星座GNSS、主/副天线、RTCM输入、PPS输出 | +| HW-ARCH-004 | 时间同步 | PPS接入硬件捕获通道；PTP能力需实测确认 | +| HW-ARCH-005 | 通信 | Ethernet、≥4路COM、调试口、可选USB/CAN | +| HW-ARCH-006 | 存储 | ≥16GB eMMC或等效存储，满足Raw持续写入 | +| HW-ARCH-007 | 扩展 | Event Input、DVL、外部GNSS、外部授时预留 | +| HW-ARCH-008 | 平台化 | 支持核心板+扩展板、GNSS模组、IMU模组、接口板模块化 | + +### 4.2 硬件接口资源矩阵 + +| 功能 | 信号 | MCU资源 | 外部器件 | 方向 | 测试点 | 验收方法 | +| ----------- | ------------- | ------------ | ----------- | --------- | --- | ------- | +| GNSS数据 | GNSS_TX/RX | USARTx | K922/目标GNSS | 双向 | 是 | 串口抓包 | +| GNSS PPS | 1PPS | TIMx_CHx捕获 | GNSS | GNSS→MCU | 是 | 示波器 | +| GNSS状态 | RTK/PVT/ERR | GPIO | GNSS | GNSS→MCU | 建议 | 状态切换 | +| ADIS16488 | SPI + DRDY | SPIx + EXTI | IMU | 双向 | 是 | 逻辑分析仪 | +| SCH1633 | SPI + DRDY | SPIx + EXTI | IMU | 双向 | 是 | 逻辑分析仪 | +| STIM300 | UART/RS422 | USARTx/DMA | IMU | IMU→MCU为主 | 是 | 连续采集 | +| Ethernet | RMII | ETH MAC | PHY | 双向 | 部分 | Ping/抓包 | +| PTP | ETH PTP TS | ETH MAC | PHY | 双向 | 视方案 | PTP测试 | +| COM输出 | RS_T/R | UART + SP336 | 声呐/上位机 | 双向 | 是 | 串口抓包 | +| Event Input | EVENT_IN | TIM/EXTI | 外部设备 | 外部→MCU | 是 | 脉冲测试 | +| eMMC | SDMMC/FMC | SDMMC/FMC | eMMC | 双向 | 否 | 写入测试 | +| 掉电检测 | PWR_FAIL | GPIO/ADC/PVD | 电源监控 | 电源→MCU | 是 | 断电测试 | +| Debug | SWD/JTAG/UART | SWD/USART | 调试器/产测 | 双向 | 是 | 烧录调试 | + +### 4.3 IMU兼容矩阵 + +| 项目 | ADIS16488 | SCH1633 | STIM300 | +|---|---|---|---| +| 默认定位 | 开发/验证IMU | 目标兼容IMU | 高性能/战术级IMU | +| 默认接口 | SPI | SPI | UART/RS422 | +| 数据就绪 | DRDY GPIO/EXTI | DRDY GPIO/EXTI | 串口帧到达/同步信号 | +| 复位 | MCU GPIO | MCU GPIO | 建议MCU可控 | +| 同步方式 | DRDY/PPS对齐 | DRDY/PPS对齐 | 帧时间戳/PPS同步/外部同步 | +| 供电 | 按器件手册 | 按器件手册 | 按STIM300手册确认 | +| 电平 | 3.3V SPI | 3.3V SPI | RS422/TTL待确认 | +| 默认频率 | ≥200Hz | ≥200Hz | 按配置，需支持高频 | +| 关键风险 | SPI时序/DRDY | 初始化/DRDY | 粘包、跳帧、帧解析、时间戳 | +| 验收 | 连续采样无异常 | 连续采样无异常 | 帧号连续、时间戳单调、无未解释丢帧 | + +### 4.4 IMU传感器指标表 + +| 指标项 | 当前要求 | 目标/高配要求 | 说明 | +|---|---|---|---| +| 陀螺量程 | TBD | 根据选型确定 | °/s | +| 加速度计量程 | TBD | 根据选型确定 | g | +| 陀螺零偏不稳定性 | TBD | 越小越好 | °/h | +| 加计零偏不稳定性 | TBD | 越小越好 | mg | +| 角随机游走 | TBD | 越小越好 | °/√h | +| 速度随机游走 | TBD | 越小越好 | m/s/√h | +| 噪声密度 | TBD | 按器件手册 | 陀螺/加计分别定义 | +| 带宽 | TBD | 满足高频采样 | Hz | +| 温度范围 | -40℃~+85℃或按型号 | 工业级 | 与产品环境一致 | +| 温补 | 必须支持 | 全温补偿 | 出厂标定数据 | + +### 4.5 GNSS接收机选型对比表 + +| GNSS方案 | 星座频点 | 最大更新率 | RTK精度 | 授时精度 | RTCM支持 | 当前状态 | +|---|---|---:|---|---|---|---| +| K922 | 待补 | 待补 | 待补 | 待补 | RTCM v3.x | 当前原型机 | +| F9P/X20P类 | 多星座双频 | 25Hz级 | cm级 | ns级 | RTCM v3.x | 参考 | +| Mosaic X5类 | 多星座多频 | 100Hz级 | cm级 | <20ns级 | RTCM v2/v3 | 高配参考 | +| BD992类 | 多星座多频/L-band | 50Hz级 | mm/cm级 | ns级 | RTCM/CMR/CMR+ | 高配参考 | + +> 说明：该表用于选型与对标，不能直接作为产品承诺。当前产品的GNSS指标必须以最终BOM、模块手册和实测报告冻结。 + +### 4.6 GNSS与双天线规格 + +| ID | 项目 | 规格要求 | +|---|---|---| +| HW-GNSS-001 | 模块 | 支持多频多星座RTK-GNSS | +| HW-GNSS-002 | 双天线 | 支持主天线和副天线，用于定位和定向 | +| HW-GNSS-003 | RTCM输入 | 支持串口或网络RTCM输入 | +| HW-GNSS-004 | PPS输出 | GNSS PPS接入MCU硬件捕获 | +| HW-GNSS-005 | 状态脚 | RTK/PVT/ERR状态接入MCU GPIO，定义有效电平 | +| HW-GNSS-006 | 天线供电 | 支持有源天线供电、短路保护、ESD保护 | +| HW-GNSS-007 | 射频走线 | PCB按50Ω阻抗控制，远离噪声源 | +| HW-GNSS-008 | NTRIP | 支持网络RTCM差分输入，配置IP/端口/账号 | + +### 4.7 双天线基线与航向状态监测 + +| 项目 | 规格要求 | +|---|---| +| 主天线 | 作为定位主天线，输出位置、速度、PPS、观测值 | +| 副天线 | 与主天线构成双天线基线，用于航向解算 | +| 基线长度 | 支持配置2m/4m或实测基线长度 | +| 基线向量 | 支持输入主天线至副天线在船体坐标系下的XYZ向量 | +| 基线精度 | 建议实测误差≤5mm，作为高级航向性能前提 | +| 航向状态 | 输出固定解、浮动解、无解、低SNR、周跳、多路径等状态 | +| 报警 | 支持天线开路/短路、基线变化异常、RTK失效报警 | +| 验收 | 静态基线场、转向机动、8字绕行、断开副天线测试 | + +### 4.8 PPS/PTP/Event/IMU时间同步链路 + +| 同步对象 | 来源 | 硬件路径 | 软件处理 | 精度目标 | 验收 | +|---|---|---|---|---|---| +| PPS | GNSS模块 | PPS → MCU定时器捕获 | 更新UTC/GPS时间基准 | ≤5µs | 示波器/逻辑分析仪 | +| PTP | Ethernet | ETH MAC/PHY | IEEE1588修正本地时钟 | ≤1µs目标 | PTP主从测试 | +| IMU时间戳 | IMU DRDY/串口帧 | EXTI/TIM/UART DMA | CM4打戳并送CM7 | TBD | 周期统计 | +| Event Input | 外部声呐/设备 | Event → TIM捕获 | 记录事件时间 | TBD | 外部脉冲 | +| POS输出时间 | 系统时钟 | 协议字段 | 输出UTC/GPS/系统时间 | 与PPS一致 | 协议抓包 | + +强制条款：**PPS不允许仅作为普通GPIO状态读取；产品版应优先接入MCU硬件捕获通道。** + +### 4.9 GPIO动态功能表 + +| GPIO功能 | 方向 | 用途 | 是否当前必须 | +|---|---|---|---| +| 1PPS Input | 输入 | 外部授时 | P1 | +| 1PPS Output | 输出 | 给声呐/上位机同步 | P1 | +| Event Input | 输入 | 声呐触发事件打戳 | P1 | +| GNSS Fix Output | 输出 | GNSS有效状态指示 | P2 | +| IMU DRDY | 输入 | IMU数据就绪 | P0 | +| RTCM Input | 输入 | 差分数据输入 | P1 | +| DVL Input | 输入 | 未来水下速度辅助 | P2 | +| TSS1 Output | 输出 | 声呐姿态输出 | P0/P1 | +| Fault Output | 输出 | 系统故障告警 | P2 | +| User DIO | 输入/输出 | 用户自定义 | P2 | + +### 4.10 连接器与Pinout模板 + +| 接口 | 连接器型号 | Pin | 信号 | 方向 | 电平/标准 | 说明 | +| --------- | -------- | --: | -------- | ----- | ----------- | ----------- | +| 电源 | 待定 | 1 | VIN | 输入 | 9–36V | 船载电源 | +| 电源 | 待定 | 2 | GND | - | - | 电源地 | +| COM0 | 待定 | 1 | TX | 输出 | RS232/RS422 | PASHR/PRDID | +| COM1 | 待定 | 2 | RX | 输入 | RS232/RS422 | 可配置 | +| COM2 | 待定 | 1 | TX | 输出 | RS232/RS422 | TSS1 | +| COM3 | 待定 | 1 | RX | 输入 | RS232/RS422 | RTCM输入 | +| PPS/Event | 待定 | 1 | 1PPS | 输入/输出 | 3.3V/5V待定 | 时间同步 | +| PPS/Event | 待定 | 2 | EVENT_IN | 输入 | 3.3V/5V待定 | 事件打戳 | +| Ethernet | RJ45/航空插 | - | TX/RX | 双向 | 100Base-T | Web/FTP/PTP | +| GNSS ANT1 | SMA/TNC | - | RF_IN1 | 输入 | 50Ω | 主天线 | +| GNSS ANT2 | SMA/TNC | - | RF_IN2 | 输入 | 50Ω | 副天线 | +| Debug | 待定 | - | SWD/UART | 双向 | 3.3V | 调试/产测 | + +### 4.11 存储、电源与调试接口 + +| 项目 | 规格要求 | +|---|---| +| eMMC | ≥16GB，支持Raw IMU、GNSS观测值、POS数据和日志连续记录 | +| 掉电检测 | 支持PWR_FAIL/PVD/ADC等方式触发安全关文件 | +| 保持供电 | 保持时间≥200ms或按实测文件系统flush时间确定 | +| SWD/JTAG | 必须保留调试口 | +| Debug UART | 必须保留调试串口或维护口 | +| 关键测试点 | 12V、5V、3V3、1V8、PPS、SPI、UART、DRDY、Reset | +| 产测接口 | 支持自动化烧录、版本查询、接口遍历、出厂校验 | + +--- + +## 5. 电气规格 EE + +### 5.1 电源与保护 + +| 项目 | 产品版规格 | 原型机状态 | 评审要求 | +|---|---|---|---| +| 输入电压 | 9–36V DC | 可12V调试 | 原理图必须说明差异 | +| 反接保护 | 必须 | 若无则P0/P1 | 投板前关闭 | +| 过压保护 | 必须 | 待确认 | 电源入口TVS/保护 | +| 浪涌/EFT | 必须考虑 | 待确认 | EMC预扫前完成 | +| 保险/限流 | 必须 | 待确认 | 保护电流路径 | +| 电源滤波 | 必须 | 待确认 | DCDC前后滤波 | +| IMU低噪声供电 | 建议必须 | 待确认 | 独立LDO/滤波 | +| GNSS天线供电 | 必须明确 | 待确认 | 电压、电流、短路保护 | +| 掉电检测 | 必须 | 待确认 | PWR_FAIL/PVD/ADC | +| 保持电源 | 必须 | 待确认 | 超级电容/UPS方案 | +| 测试点 | 必须 | 待确认 | 12V、5V、3V3、1V8、GNSS、PPS | + +### 5.2 电源轨 + +| 电源轨 | 负载对象 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| +5V | IMU/外设/中间电源 | 电流余量≥30%，纹波满足负载要求 | 示波器 | +| +3V3 | MCU/IO/数字电路 | 电压偏差、纹波、上电时序满足MCU要求 | 电源测试 | +| +1V8 | MCU/存储/低压外设 | 满足负载和时序要求 | 电源测试 | +| +3V3_GNSS | GNSS/天线供电 | 独立滤波，满足有源天线电流需求 | GNSS测试 | +| +3V3_NET | Ethernet PHY | 独立滤波，满足PHY上电时序 | 网络测试 | +| IMU_LDO | IMU低噪声供电 | 建议低噪声LDO，纹波满足IMU要求 | 纹波测试 | + +### 5.3 接口电气规格 + +| 接口 | 电气要求 | 保护要求 | +|---|---|---| +| UART/TTL | 3.3V CMOS，波特率可配置 | ESD/限流 | +| RS232 | 符合RS232电平 | ESD/浪涌 | +| RS422/RS485 | 差分通信，终端匹配可配置 | ESD/共模保护/隔离可选 | +| Ethernet | 10/100Base-T，差分阻抗控制 | 网络变压器、ESD | +| PPS/Event | 明确电平、有效沿、脉宽、输入容限 | ESD/限流/施密特可选 | +| GNSS RF | 50Ω，支持有源天线供电 | RF ESD、防雷可选 | +| USB | USB FS/HS按型号定义 | ESD/热插拔保护 | + +### 5.4 功耗与热设计 + +| 项目 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---| +| 典型功耗 | TBD，按最终BOM估算并实测 | 电源分析仪 | +| 最大功耗 | TBD，所有接口高负载运行 | 电源分析仪 | +| 峰值电流 | 上电、GNSS启动、存储写入时需统计 | 示波器/电流探头 | +| 温升 | MCU、PHY、电源、IMU附近温升不得影响精度 | 热像仪/温箱 | +| 散热路径 | 外壳导热、铜皮散热、热隔离IMU | PCB/结构评审 | + +--- + +## 6. 机械、安装与标定规格 + +### 6.1 机械规格 + +| ID | 项目 | 规格要求 | +|---|---|---| +| MECH-001 | 外形尺寸 | 长、宽、高、安装孔位、重量按型号定义 | +| MECH-002 | 安装基准 | 明确IMU测量中心、外壳安装基准、船体坐标系 | +| MECH-003 | 坐标轴标识 | 外壳必须标注X/Y/Z或船艏方向 | +| MECH-004 | 连接器 | 防水、防松、防呆，接口定义与用户手册一致 | +| MECH-005 | 散热 | 主控、PHY、电源、存储温升不影响IMU精度 | +| MECH-006 | 防护 | 满足IP67或型号定义 | +| MECH-007 | 维护 | 便于现场连接、状态识别、数据导出、返修定位 | + +### 6.2 坐标系定义 + +| 坐标系 | 定义要求 | +|---|---| +| IMU坐标系 | 以IMU器件/模块测量轴为准，明确X/Y/Z方向 | +| 设备坐标系 | 以外壳丝印和安装基准为准，必须与文档一致 | +| 船体坐标系 | 建议X向船艏、Y向右舷、Z向下，采用右手坐标系 | +| GNSS天线坐标 | 主/副天线相位中心位置必须记录 | +| 声呐坐标系 | 明确换能器参考点、安装方向、波束方向 | +| 输出坐标系 | NED/ENU/船体系/用户自定义输出必须说明 | + +### 6.3 安装参数记录表 + +| 参数 | 内容 | 精度要求 | 记录方式 | +|---|---|---|---| +| IMU安装角 | Roll/Pitch/Yaw安装偏角 | TBD | 安装表 | +| IMU测量中心 | 相对船体参考点XYZ | mm级 | 安装表 | +| GNSS主天线杆臂 | 相对IMU/船体参考点XYZ | mm级 | 安装表 | +| GNSS副天线杆臂 | 相对主天线/IMU XYZ | mm级 | 安装表 | +| 声呐换能器杆臂 | 相对IMU XYZ | mm级 | 安装表 | +| 船体坐标系 | X/Y/Z方向定义 | 必须明确 | 图示+文字 | +| VRP点 | 船头、船尾、重心等 | mm级 | 配置表 | +| COG | 船体重心或升沉参考点 | mm级 | 配置表 | + +### 6.4 安装检查清单 + +| 检查项 | 是否完成 | 验收说明 | +|---|---|---| +| 供电极性和输入电压检查 | □ | 9–36V或实验室12V | +| Web/以太网连接 | □ | 可访问配置页面 | +| IMU安装方向 | □ | X/Y/Z与船体坐标一致 | +| 主天线杆臂 | □ | IMU中心到主天线相位中心 | +| 副天线杆臂/基线 | □ | 主副天线基线方向和距离 | +| 声呐杆臂 | □ | IMU到换能器参考点 | +| COM输出 | □ | PASHR/TSS1/NMEA/Binary | +| PPS/Event | □ | 有效沿和时间戳正常 | +| 数据记录 | □ | Raw IMU/GNSS/POS/日志 | +| 初始化状态 | □ | 姿态、导航、航向、时间均有效 | +| 日志下载 | □ | Web/FTP可下载 | +| 版本确认 | □ | 硬件、软件、配置、校准版本一致 | + +### 6.5 多波束集成与安装校准 + +| 项目 | 要求 | +|---|---| +| IMU坐标系 | 明确X/Y/Z方向，与外壳丝印、软件坐标系一致 | +| 船体坐标系 | 建议采用右手坐标系，明确船艏、右舷、下方向 | +| 声呐坐标系 | 明确声呐换能器安装角和参考点 | +| 杆臂测量 | IMU→主天线、IMU→副天线、IMU→声呐参考点必须实测 | +| 安装偏角 | Roll/Pitch/Yaw Boresight必须记录 | +| Patch Test | 支持外场Patch Test校准Roll/Pitch/Yaw安装误差 | +| 多点输出 | 支持至少3个VRP输出，如IMU点、声呐点、船体参考点 | +| 线缆接线 | 电源、COM、PPS/Event、Ethernet、GNSS天线必须有接线图 | +| 集成检查 | 与HYPACK/HYSWEEP、Qimera、CARIS等软件联调时应确认协议、时间、坐标系 | + +--- + +## 7. 环境与可靠性规格 + +| ID | 项目 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| ENV-001 | 防护等级 | IP67，水深1m浸泡30min；长期浸泡另定义IP68 | 气密/浸水 | +| ENV-002 | 工作温度 | -40℃～+85℃或按型号定义 | 高低温循环 | +| ENV-003 | 存储温度 | -40℃～+85℃或更宽 | 温箱 | +| ENV-004 | 湿热 | 满足船载高湿环境 | 湿热试验 | +| ENV-005 | 振动 | 符合IEC 60945或项目定义 | 振动台 | +| ENV-006 | 冲击 | 满足运输、安装、拍浪冲击 | 冲击测试 | +| ENV-007 | 盐雾 | 海洋环境适用 | 盐雾测试 | +| ENV-008 | 长稳运行 | 室温/高温/低温长时间运行无严重异常 | 24h/72h/168h | +| ENV-009 | EMC预扫 | 样机阶段完成关键接口预扫 | EMC预扫 | +| ENV-010 | 线缆可靠性 | 防水、防松、屏蔽、拉力满足外场要求 | 线缆测试 | + +--- + +## 8. 认证与合规规格 + +### 8.1 目标认证清单 + +| ID | 认证项 | 目标要求 | 阶段 | +|---|---|---|---| +| CERT-001 | CE | EMC、安全、RoHS等 | 产品发布 | +| CERT-002 | EMC | 辐射、传导、静电、浪涌、EFT、抗扰度 | 样机/定型 | +| CERT-003 | IEC 60945 | 船用电子环境、电磁、振动等 | 船载版本 | +| CERT-004 | IP67/IP68 | 防水防尘等级 | 结构定型 | +| CERT-005 | RoHS/环保 | 物料环保合规 | 量产 | +| CERT-006 | 海洋测绘适配 | IHO S-44、GB 12327、GB/T 42640、JT/T 790等 | 产品验证 | +| CERT-007 | 软件质量 | MISRA C、静态分析、单元测试、版本追溯 | 软件发布 | +| CERT-008 | 计量/校准 | IMU/GNSS/姿态/升沉校准报告 | 出厂/交付 | +| CERT-009 | FCC/国内无线相关 | 仅当包含相关无线模块时适用 | 选配 | + +### 8.2 认证与预认证设计输入 + +| 认证风险 | 设计要求 | +|---|---| +| EMC不过 | 电源入口、串口、网口、PPS、GNSS RF设计ESD/滤波/屏蔽 | +| 防水不过 | 外壳、密封圈、连接器、防水堵头、气密测试前置 | +| 振动不过 | IMU、连接器、大器件、线缆固定抗振 | +| 静电损坏 | 所有外部接口必须有ESD保护 | +| 认证样机不一致 | 原理图、PCB、BOM、结构、线缆、固件版本冻结 | +| 资料不完整 | 说明书、电气原理图、BOM、关键器件认证、测试报告齐备 | + +--- + +## 9. 生产制造、出厂校准与交付 + +### 9.1 生产制造规格 + +| ID | 项目 | 规格要求 | 验收方式 | +|---|---|---|---| +| MFG-001 | 烧录 | 支持固件烧录、Boot配置、版本校验 | 产测工装 | +| MFG-002 | 配置加载 | 支持出厂配置、IMU标定参数、GNSS参数、网络参数写入 | 配置校验 | +| MFG-003 | 序列号 | 每台设备唯一SN、硬件版本、软件版本、校准版本 | 标签/系统查询 | +| MFG-004 | 出厂测试 | 电源、IMU、GNSS、PPS、COM、Ethernet、存储全检 | 出厂报告 | +| MFG-005 | 标定 | IMU误差参数、安装角、温补、杆臂默认值 | 标定报告 | +| MFG-006 | 老化 | 常温/高温老化按产品等级定义 | 老化记录 | +| MFG-007 | 包装运输 | 防潮、防震、防静电、运输标识 | 包装检验 | +| MFG-008 | 交付清单 | 主机、天线、电源线、数据线、网线、安装件、说明书、校准报告 | 交付检查 | + +### 9.2 出厂校准证书要求 + +| 校准项 | 内容 | +|---|---| +| 设备信息 | SN、硬件版本、软件版本、BOM版本、校准日期 | +| IMU标定 | 零偏、比例因子、非正交、温度补偿参数 | +| 安装角 | 设备坐标系与IMU坐标系偏差 | +| GNSS基线 | 主/副天线基线长度与方向 | +| 姿态校准 | Roll/Pitch/Heading验证结果 | +| 升沉校准 | 摇摆台或标准数据集验证结果 | +| 时间同步 | PPS/PTP测试结果 | +| 出厂结论 | 合格/不合格、限制说明、签字 | + +### 9.3 交付与包装清单 + +| 类别 | 交付物 | +|---|---| +| 主设备 | 姿态系统主机 | +| 天线 | GNSS主天线、GNSS副天线 | +| 线缆 | 电源线、COM线、以太网线、PPS/Event线、GNSS天线线缆 | +| 安装件 | 安装支架、螺钉、防水堵头、标识贴 | +| 文档 | 产品说明书、安装配置手册、接口控制文档、协议说明书 | +| 软件 | Web配置工具、固件升级工具、日志解析工具、后处理导出工具 | +| 证书 | 出厂测试报告、校准证书、合格证 | +| 包装 | 防震箱、防静电袋、防潮包、装箱单 | + +### 9.4 维护升级与服务支持 + +| 项目 | 规格要求 | +|---|---| +| 固件升级 | 支持Web/维护口升级，升级失败可回滚或恢复 | +| 配置备份 | 支持导出/导入配置 | +| 日志导出 | 支持按时间、模块、错误等级导出日志 | +| 故障诊断 | 提供错误码表、状态灯说明、Web诊断页面 | +| 返修数据 | 支持SN、硬件版本、软件版本、运行日志、配置文件导出 | +| 维护手册 | 单独形成《故障诊断与维护手册》 | + +--- + +## 10. 测试与验收规格 + +### 10.1 测试层级 + +| 层级 | 测试对象 | 测试内容 | +|---|---|---| +| 单元测试 SWE.4 | 算法、BSP、协议、文件系统 | 函数级、模块级正确性 | +| 板级测试 | 原理图/PCB/接口 | 上电、功耗、信号、电源、通信 | +| HIL测试 | 嵌入式系统 | 传感器模拟、数据回放、状态机、异常注入 | +| 实验室测试 | 转台/摇摆台/温箱 | 姿态、升沉、温度、时间同步 | +| 外场测试 | 车载/船载/正式 | GNSS、RTK、航向、升沉、声呐联调 | +| 认证测试 | EMC/IP/振动/环境 | 合规验证 | +| 回归测试 | 版本发布前 | 缺陷修复和核心功能复测 | +| 出厂测试 | 量产设备 | 供电、接口、传感器、协议、存储、校准 | + +### 10.2 核心测试矩阵 + +| 需求ID | 测试项 | 工具/环境 | 通过标准 | +|---|---|---|---| +| SYS-PERF-001 | 姿态精度 | 转台/光纤惯导真值 | RMS满足指标 | +| SYS-PERF-002 | 航向精度 | 双天线基线场/跑船 | 满足基线对应指标 | +| SYS-PERF-003 | 实时升沉 | 六自由度摇摆台 | 5cm或5% | +| SYS-PERF-009 | PPS时间同步 | 示波器/逻辑分析仪 | ≤5µs | +| SYS-PERF-010 | PTP时间同步 | PTP主钟/从钟 | 目标≤1µs | +| HW-IMU-007 | IMU连续性 | 长稳采集脚本 | 无未解释丢帧/时间戳回退 | +| SWE-LOG-005 | 掉电保护 | 可控电源/写入负载 | 文件系统不损坏 | +| HW-GNSS-002 | 双天线定向 | RTK/双天线环境 | 航向稳定 | +| SWE-PROT-001 | 协议输出 | 串口抓包/协议解析器 | 字段、频率、校验正确 | +| CERT-002 | EMC | EMC实验室 | 满足目标标准 | +| ENV-001 | 防水 | 气密/浸水 | 无进水、无异常 | + +### 10.3 正式测试准入清单 + +| 类别 | 准入条件 | 是否必须 | +|---|---|---| +| 硬件 | 原理图V2评审完成，P0关闭，P1有结论 | 必须 | +| 电源 | 输入保护、供电稳定、无异常发热 | 必须 | +| 防护 | 外壳、连接器、线缆、防水堵头确认 | 必须 | +| IMU | 数据连续、时间戳单调、无未解释跳帧 | 必须 | +| GNSS | 双天线、RTK状态、PPS输出正常 | 必须 | +| PPS | 捕获稳定，有示波器/逻辑分析仪记录 | 必须 | +| COM | 至少一路姿态/POS输出稳定 | 必须 | +| 网络 | Web/FTP/Ping可用，日志可下载 | 必须 | +| 存储 | Raw/POS数据可保存，断电不损坏 | 必须 | +| 日志 | 能观察状态、错误码、时间戳、算法输出 | 必须 | +| 软件 | 文件系统、COM配置、数据打包输出基本可用 | 必须 | +| 算法 | 升沉/松组合可基础联合运行并有log | 必须 | +| 风险 | 遗留问题有负责人、风险接受和回退方案 | 必须 | + +### 10.4 原理图评审清单 + +| 模块 | 必查项 | 通过标准 | +| ------- | ----------------------------------------- | ------------ | +| 需求追溯 | 每个关键电路来源于PRD/HRS/RTM/问题单 | 无来源设计需补依据 | +| MCU最小系统 | 电源、复位、BOOT、时钟、SWD、VBAT完整 | 可稳定启动、烧录、调试 | +| IMU接口 | ADIS16488、STIM300、SCH1633供电、接口、电平、复位、同步明确 | 每种IMU接入路径清晰 | +| GNSS模块 | 双天线、PPS、RTK/PVT/ERR、串口完整 | 支持定位、定向、状态监测 | +| PPS | 接入MCU定时器捕获通道 | 不仅是普通GPIO | +| PTP | ETH MAC/PHY硬件能力明确 | 不明确则列风险 | +| 串口COM | RS232/RS422/RS485模式、默认配置、终端匹配明确 | 可配置、可测试 | +| 电源输入 | 9–36V、反接、保险、浪涌、TVS、滤波完整 | 满足船载环境 | +| 掉电保护 | 掉电检测、保持供电、文件安全关闭链路完整 | 支持数据记录安全 | +| 存储 | eMMC供电、接口、写入能力满足需求 | 支持Raw/PPK记录 | +| 外部接口 | FPC、RJ45、串口、PPS、Event、GNSS天线定义清楚 | 线缆和结构可落地 | +| ESD/EMC | 外部接口具备保护设计 | 保护器件靠近接口侧 | +| 调试/产测 | SWD、Debug UART、电源测试点、PPS测试点保留 | 可调试、可产测 | + +### 10.5 PCB评审清单 + +| 模块 | 必查项 | 通过标准 | +|---|---|---| +| IMU布局 | 靠近机械安装基准，远离DCDC、PHY、高热器件 | 降低热、振动、噪声影响 | +| IMU坐标轴 | PCB、外壳、软件坐标系一致 | 丝印和文档一致 | +| GNSS射频 | RF走线50Ω阻抗控制，远离噪声源 | RF路径短、直、参考地连续 | +| PPS/Event | 走线短，远离高速线和开关电源 | 有测试点，回流路径完整 | +| 以太网 | RMII、差分线、网络变压器、RJ45符合规范 | 差分阻抗、长度、地参考满足 | +| 高速存储 | eMMC/SDRAM走线满足长度、阻抗、参考平面要求 | 无明显高速信号风险 | +| 电源布局 | DCDC回路紧凑，敏感电源滤波隔离 | 纹波和EMI可控 | +| 地平面 | 无关键回流路径中断 | 关键信号下方连续地 | +| 外部接口 | 连接器方向、间距、防呆、防水符合结构 | 装配无干涉 | +| 测试点 | 3V3、5V、1V8、PPS、SPI、UART、DRDY、Reset可测 | 探针可接触 | +| 热设计 | MCU、PHY、电源、eMMC有散热路径 | 不影响IMU/GNSS | + +--- + +## 11. 需求追溯与风险闭环 + +### 11.1 需求ID规则 + +| 分类 | ID前缀 | 示例 | +|---|---|---| +| 系统性能 | SYS-PERF | SYS-PERF-001 | +| 软件 | SWE | SWE-ALG-001 | +| BSP/驱动 | BSP | BSP-SPI-001 | +| 硬件 | HW | HW-IMU-001 | +| 电气 | EE | EE-PWR-001 | +| 机械 | MECH | MECH-001 | +| 环境 | ENV | ENV-001 | +| 认证 | CERT | CERT-001 | +| 制造 | MFG | MFG-001 | +| 测试 | TEST | TEST-SYS-001 | + +### 11.2 RTM追溯字段 + +| 字段 | 要求 | +|---|---| +| PRD需求ID | 全局唯一 | +| 需求分类 | SYS/SWE/BSP/HW/EE/MECH/ENV/CERT/MFG/TEST | +| 功能描述 | 描述物理表现或业务目的，不写代码逻辑 | +| 核心性能/约束指标 | 必须量化，有单位 | +| 优先级 | P0/P1/P2 | +| 所属子系统 | 算法、BSP、硬件、电源、通信、存储等 | +| 运行核心 | CM4/CM7/双核/N/A | +| 依赖硬件接口 | 具体外设、管脚、接口 | +| 详细设计文档 | 对应文档章节 | +| 测试阶段 | 单元测试、HIL、转台、外场、认证 | +| 测试用例ID | 对应测试管理平台 | +| 验收标准DoD | 触发条件 + 动作 + 可观测断言 | +| 风险点 | 架构师/负责人视角列出最担心的问题 | + +### 11.3 风险清单 + +| 风险ID | 风险描述 | 等级 | 应对措施 | 关闭标准 | +|---|---|---|---|---| +| RISK-001 | STIM300存在跳帧/粘包风险 | 高 | 独立接口、帧解析、连续采集统计 | 24h无未解释丢帧 | +| RISK-002 | PTP 1µs目标未硬件验证 | 高 | 确认MAC/PHY硬件时间戳能力 | PTP测试报告 | +| RISK-003 | eMMC掉电损坏风险 | 高 | 掉电检测+保持供电+flush/sync | 断电测试通过 | +| RISK-004 | COM默认协议不清 | 中 | 输出COM矩阵并冻结默认配置 | 串口抓包通过 | +| RISK-005 | 9–36V电源保护不足 | 高 | 增加反接、浪涌、保险、滤波 | 电源测试通过 | +| RISK-006 | IMU坐标轴/安装角不清 | 高 | 坐标轴图+安装表+标定流程 | 安装评审通过 | +| RISK-007 | GNSS天线供电/保护不足 | 高 | 明确供电、电流、短路保护、ESD | 天线测试通过 | +| RISK-008 | 原理图与测试点不足 | 中 | 建立测试点清单并PCB落实 | 板级测试通过 | + +--- + +## 12. 配套文档与附录体系 + +### 12.1 配套文档包 + +| 文档 | 作用 | +|---|---| +| 《硬件需求规格书 HRS》 | 细化主控、IMU、GNSS、电源、接口、结构、认证、产测 | +| 《软件需求规格书 SRS》 | 细化双核架构、BSP、算法、协议、日志、质量要求 | +| 《接口控制文档 ICD》 | 定义所有连接器、Pin、协议、帧格式、电平、时序 | +| 《安装与配置手册》 | 定义安装基准、杆臂、天线、GAMS、Web配置 | +| 《协议输出说明书》 | 定义NMEA、PASHR、PRDID、TSS1、Binary POS | +| 《Web/网络配置指南》 | 定义IP、端口、Web页面、FTP、PTP、NTRIP | +| 《出厂测试与校准规范》 | 定义产测、标定、老化、SN、交付报告 | +| 《故障诊断与维护手册》 | 定义错误码、状态灯、日志导出、升级、返修定位 | +| 《认证与合规计划》 | 定义EMC、IP67、振动、温度、RoHS、船用标准验证 | +| 《正式测试方案》 | 定义外场/船测目标、步骤、数据记录和回退方案 | + +### 12.2 附录列表 + +| 附录 | 内容 | +|---|---| +| 附录A | 系统总体框图 | +| 附录B | 软件架构图 | +| 附录C | 硬件框图 | +| 附录D | 电源树 | +| 附录E | 接口定义表 | +| 附录F | COM口协议输出矩阵 | +| 附录G | IMU兼容矩阵 | +| 附录H | GNSS天线与基线安装说明 | +| 附录I | PPS/PTP/Event时间同步链路图 | +| 附录J | 环境与认证测试矩阵 | +| 附录K | 出厂测试清单 | +| 附录L | RTM需求追溯矩阵 | +| 附录M | 风险清单与TBD项 | +| 附录N | 竞品指标对标表 | +| 附录O | 原理图评审清单 | +| 附录P | PCB评审清单 | +| 附录Q | 正式测试准入清单 | +| 附录R | 安装参数记录表 | +| 附录S | 连接器Pinout | +| 附录T | Web配置页面需求 | +| 附录U | 二进制协议包分类 | + +--- + +## 13. 自定义二进制协议包分类建议 + +> 说明：不照搬任何竞品私有协议，仅借鉴“状态包、配置包、原始数据包、导航结果包、诊断包”的分类方法。 + +| 包类型 | 内容 | 用途 | +|---|---|---| +| System State | 系统状态、错误码、滤波状态、BIT状态 | 诊断/监控 | +| Time | UTC/GPS时间、PPS状态、PTP状态 | 时间同步 | +| Raw IMU | 角速度、加速度、温度、状态、时间戳 | 算法回放 | +| GNSS PVT | 经纬高、速度、RTK状态、星数、DOP | 导航输入/输出 | +| GNSS Orientation | 双天线航向、基线长度、航向状态 | 航向融合 | +| Attitude | Roll/Pitch/Heading、标准差 | 实时输出 | +| Velocity | N/E/D速度、船体系速度 | 导航输出 | +| Heave | 实时升沉、延迟升沉、垂向速度 | 多波束补偿 | +| Vessel Motion | 多参考点运动状态 | VRP输出 | +| Raw GNSS | 原始观测值、星历、RTCM | PPK/后处理 | +| DVL | 水下速度、状态、质量 | 可选扩展 | +| Config | COM、网络、杆臂、安装角、GNSS配置 | 参数管理 | +| Diagnostics | 丢帧、CRC、存储、PTP、PPS、温度 | 现场诊断 | + +--- + +## 14. 正式发布冻结条件 + +| 阶段 | 冻结条件 | +|---|---| +| 规格冻结 | P0/P1需求清晰，TBD项不影响当前阶段 | +| 原理图冻结 | P0问题关闭，P1有结论或风险接受 | +| PCB冻结 | 关键布局、阻抗、ESD、电源、RF、IMU位置完成评审 | +| 软件版本冻结 | 静态扫描、单元测试、核心功能测试通过 | +| 测试版本冻结 | 正式测试前准入清单通过 | +| 产品发布冻结 | 认证、出厂测试、用户手册、交付清单完成 | + +--- diff --git a/未命名.canvas b/未命名.canvas index b07e788..43e4d84 100644 --- a/未命名.canvas +++ b/未命名.canvas @@ -1,8 +1,21 @@ { - "nodes":[], + "nodes":[ + {"id":"bb696d59fa2ed683","type":"group","ratio":1.7777777777777777,"x":-280,"y":-200,"width":921,"height":518,"label":"BSP"}, + { + "id":"63ca838e48585a74", + "type":"text", + "text":"IO", + "styleAttributes":{"textAlign":"center"}, + "x":-240, + "y":-160, + "width":120, + "height":60 + } + 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