背景

工作中涉及与不同接口的模块通讯，比如QSFP-DD光模块是i2c接口的，相干OCM模块是SPI接口的，ITLA模块又是串口接口的。在做开发过程中，总是需要usb转这些通讯接口，多了不易收纳。而且外购的一些模块一次性通讯容量较小，比如相干OCM模块的SPI接口需要最大为128KByte的一次性通讯能力；还需要有线链接，搬着笔记本过去调试。于是，萌发了自己设计一个wifi转各种接口的模块工具，后续想想不如更进一步，让接口之间互相转换，自由选择组合和搭配。

功能

当前阶段，以USART、WIFI、SPI、IIC这几个外设之间的互相转换为目标，USB作为后续的开发考虑，工作上的需求不迫切；其他的外设，后续有想法了再添加

设计

首先，我们思考最顶层如何设计：

1. 上位机需要执行哪些动作？

思考这个问题，我们首先想想上位机知晓哪些信息。

(1) 发送数据大小 (2) 通讯接口 (3) 开始发送数据的起始时刻 (4) 有的场景可能知道需要接受的数据大小

然后，思考上位机想要的信息

(1) 返回数据的大小 (2) 返回的数据

那上位机的大概动作就是:

(1) 发送数据 (2) 指定通讯接口 (3) 给出触发信号 (4) 轮询等待结束 (5) 读取数据大小 (6) 读取数据

2. 上位机和单片机的数据应该是什么样子的?

由于usart、wifi是没有同步时钟信号的，如果没有额外的信息，不能知道一次通讯数据的具体开始和结束。spi、i2c是有同步时钟信号，这两组之间的转化，不能直接数据搬移。所以需要进行两件事，(1)开辟一个空间足够大比如我们需要的128K空间 (2) 设计帧格式，用来知道数据什么时候开始、结束、大小、传输的正确性。

可占时拟定为： 开始帧+数据长度+命令标识+数据+校验和+结束帧。

3. 单片机的任务设计应该是什么样子？

接下来，我们思考一下，单片机内部应该进行哪些事件，如何划分任务。

根据上面说的，(1) 需要有个消息处理的功能 (2) 需要有各个模块的监听功能，比如网络通讯、串口通讯、iic和spi如果是从机模块也需要有监控，主机模块式不需要 (3) 内部状态的监控功能，监控内部温度空间、等到超时等状态，这个不是特别重要，但是一般预留一个；也可以把这个任务当做告警管理器，所有的告警向这个任务对应的队列中发送，这个任务去取数据，然后汇总

4. 消息命令的设计需要有哪些功能？

上面可以看到，里面最重要的功能就是消息命令的处理。这里可以对应上位机的动作，一一进行盘点：(1) 数据下发的功能 (2) 数据触发的功能 (3) 状态轮询 (4) 数据读取 (5) 其他告警辅助功能

那到此为止，基本框架就设计完毕，下面就是进行功能实现和验证。

开发安排

功能这么多，总是轻重缓急之分。一般而言是分以下步骤：

1. 硬件驱动的验证

编写基本的驱动单元，比如ii2、spi、usart、wifi的最小单元代码，验证一下硬件是否ok、代码的初始化配置是否正确

2. 任务框架

按设计，先把线程和内存分配占住，然后把基本驱动和任务关联起来，这样就能够和上位机进行通讯了

3. 消息功能接口实现

上述任务中，最核心的消息处理的机制编写一下，当前简要设计就用表驱动的形式。

4. 上位机的配套开发

消息功能的开发中离不开上位机的调试支撑，所以这一步其实和上一步是交替进行的

5. 告警功能的开发

6. 在线升级的功能开发

硬件选型

这里就不进行具体选型对比了，手头刚好有esp32s3的开发板，就拿这个用了。

开发环境选择

esp32的开发方式也有3种选择：idf、arduino、micropython 。验证功能的话，其实后面两个更方面，有开发经验的话就推荐idf开发方式。

我们就选择idf的方式，配合VSCODE就够了。

代码待开发、验证完毕后，再给链接。

本章就到此OVER