RM-01 robOS 板上机架操作系统 (重构版)

🚀 项目概览

这是RM-01板上机架操作系统的全面重构版本，采用完全模块化的组件架构设计。每个功能都是独立的组件，支持单独开发、测试和维护。

核心设计理念

完全模块化: 每个功能都是独立组件
控制台为核心: 统一的命令行交互接口
事件驱动: 组件间通过事件系统通信
平台级组件化: 连硬件抽象层也是独立组件
可扩展性优先: 为未来功能扩展预留接口

📚 项目文档

核心文档

项目进度记录 - 详细的开发进度和完成状态
技术架构文档 - 系统架构设计和技术决策
API参考文档 - 完整的API接口文档
代码规范 - 开发规范和最佳实践

新功能文档

温度集成指南 - AGX温度集成到风扇控制系统的完整指南
智能安全温度策略 - 分层安全温度保护机制设计文档
AGX监控更新 - AGX监控组件开发记录
AGX启动延时功能 - AGX系统启动保护机制

⭐ 项目状态

✅ 事件管理组件 - 9个测试用例全部通过
✅ 硬件抽象层组件 - 5个测试用例全部通过
✅ 控制台核心组件 - 8个测试用例全部通过
✅ 配置管理组件 - 统一NVS配置管理，支持多种数据类型
✅ 风扇控制组件 - 完整PWM控制，温度曲线，配置持久化，智能温度管理
✅ AGX监控组件 - WebSocket实时监控，CPU温度集成，静默运行模式
✅ Matrix LED组件 - 32x32 WS2812矩阵控制，支持像素绘图、动画播放
✅ 智能温度管理 - 多层次安全保护，AGX数据集成，调试模式兼容
📋 系统监控组件 - 待开发

🏗️ 项目架构

组件化架构

robOS/
├── components/                    # 独立功能组件
│   ├── console_core/             # 控制台核心组件 🌡️
│   ├── hardware_hal/             # 硬件抽象层组件
│   ├── gpio_controller/          # GPIO通用控制组件 ⚡
│   ├── usb_mux_controller/       # USB MUX切换控制组件 ⚡
│   ├── hardware_commands/        # 硬件控制台命令组件 ⚡
│   ├── config_manager/           # 配置管理组件
│   ├── fan_controller/           # 风扇控制组件 🌡️
│   ├── agx_monitor/              # AGX监控组件 🔍
│   ├── touch_led/                # 触摸LED控制组件 ✨
│   ├── matrix_led/               # 矩阵LED控制组件 ✨
│   ├── board_led/                # 板载LED控制组件 ✨
│   ├── color_correction/         # 色彩校正组件 🎨
│   ├── ethernet_manager/         # 以太网管理组件
│   ├── storage_manager/          # 存储管理组件
│   ├── power_monitor/            # 电源监控组件
│   ├── device_manager/           # 设备管理组件
│   ├── system_monitor/           # 系统监控组件
│   └── event_manager/            # 事件管理组件
├── main/                         # 主应用程序
├── docs/                         # 项目文档
└── tools/                        # 开发工具

组件职责

console_core: 🌡️ UART接口、命令解析器、帮助系统、智能温度管理
hardware_hal: GPIO、PWM、SPI、ADC、UART等底层接口抽象
gpio_controller: ⚡ 通用GPIO控制、安全操作、引脚管理
usb_mux_controller: ⚡ USB-C接口切换、ESP32S3/AGX/N305目标管理
hardware_commands: ⚡ GPIO和USB MUX控制台命令接口
config_manager: 统一NVS配置管理、多数据类型支持、自动提交
fan_controller: 🌡️ PWM风扇控制、温度曲线、多模式运行、配置持久化、智能温度集成
agx_monitor: 🔍 AGX系统监控、WebSocket连接、CPU温度数据推送、静默运行
matrix_led: 32x32 WS2812 LED矩阵控制，像素绘图、动画播放、亮度调节
color_correction: 🎨 WS2812 LED色彩校正，白点/伽马/亮度/饱和度优化，配置管理
ethernet_manager: W5500控制、DHCP服务器、网关功能
storage_manager: TF卡管理、文件系统操作、NVS配置管理
power_monitor: 电压监测、电源芯片通信、功率监控
device_manager: AGX、Orin、N305等设备电源控制和状态监控
system_monitor: ESP32S3系统状态、内存使用、温度监控
event_manager: 事件驱动的组件间通信和状态同步机制

板上机柜设备

板载 LED: GPIO 42，28颗WS2812阵列 - 系统状态指示和装饰照明
触控 LED: GPIO 45，1颗状态指示WS2812 - 用户交互反馈
矩阵 LED: GPIO 9，32x32 WS2812矩阵 (1024颗LED) - 显示屏和图形界面
风扇控制: GPIO 41，25kHz PWM频率，10位分辨率 - 智能温控散热
USB MUX控制: GPIO 8/48 - 多设备USB接口切换
以太网控制器: W5500 - 网络通信和管理
TF卡存储: 配置文件和数据存储
供电电压监测: 实时电源状态监控
供电芯片: 电源管理和保护

🎨 LED 系统架构

robOS 配备了三个独立的 LED 子系统，每个都有专门的用途和完整的控制接口：

1. Touch LED (触摸 LED)

硬件: GPIO 45，单颗 WS2812 LED
用途: 用户交互反馈，系统状态指示
特性: 触摸检测、全彩显示、多种动画模式
控制: led touch 命令系列

2. Board LED (板载 LED)

硬件: GPIO 42，28颗 WS2812 LED 灯带
用途: 系统装饰照明，环境氛围营造
特性: 独立像素控制、丰富动画效果、亮度调节
控制: led board 命令系列

3. Matrix LED (矩阵 LED)

硬件: GPIO 9，32x32 WS2812 LED 矩阵 (1024颗)
用途: 图形显示、信息展示、数据可视化
特性: 像素级绘图、图像导入导出、动画播放、SD卡存储
控制: led matrix 命令系列

LED 系统特性

全彩支持: 每个 LED 支持 1677万色彩 (RGB 24位)
独立控制: 三个子系统完全独立，可同时运行不同效果
配置持久化: 所有设置自动保存到 NVS 闪存
颜色校正: 统一的颜色校正系统，支持亮度和饱和度调节
文件支持: Matrix LED 支持图像文件导入导出 (SD卡)
线程安全: 支持多任务环境下的安全操作

主要功能

GPIO通用控制 ⚡

支持引脚: ESP32S3所有可用GPIO引脚（0-21, 26, 33-48）
安全操作: 避免输出状态干扰的设计
控制模式:
- 输出控制: 设置GPIO高/低电平输出
- 输入读取: 安全的输入模式切换和状态读取
- 引脚验证: 自动验证引脚可用性
控制台命令: gpio <pin> high|low|input
线程安全: 支持多线程环境下的安全操作

风扇控制功能

PWM引脚: GPIO 41 - 风扇PWM控制信号
PWM规格: 25kHz频率，10位分辨率 (0-1023)
控制模式:
- 手动模式 (manual): 直接设置风扇转速百分比
- 自动温度模式 (auto): 基于系统温度传感器自动调节 (待完整实现)
- 自定义曲线模式 (curve): 基于用户定义的温度曲线控制
- 关闭模式 (off): 风扇完全停止
温度曲线: 支持2-10个温度控制点，线性插值
配置持久化: 所有设置自动保存到NVS闪存
错误恢复: 自动检测并恢复LEDC初始化错误

工作模式详细说明

1. 手动模式 (manual)

风扇以固定转速运行
用户直接设置转速百分比 (0-100%)
不受温度影响，适合测试和固定负载场景

2. 自动温度模式 (auto)

🚧 开发状态: 接口已定义，等待温度传感器集成
设计原理: 根据系统实际温度传感器读数自动调节转速
预期功能: 使用内置温度曲线，温度高时转速增加，温度低时转速降低
当前限制: 需要集成ESP32S3内部温度传感器或外部温度传感器

3. 自定义曲线模式 (curve)

根据用户定义的温度-转速曲线控制
支持2-10个温度控制点，线性插值计算中间值
可使用测试温度进行调试: test temp <温度值>
配置持久化，重启后自动恢复
最灵活的控制方式，适合精确温度管理

4. 关闭模式 (off)

风扇完全停止，PWM输出为0
可用于节能模式或维护时关闭风扇

风扇控制命令详解

基本状态查看

fan status              # 显示所有风扇状态
fan                     # 同上，显示风扇状态概览

风扇速度控制

fan set <fan_id> <speed>   # 设置手动速度 (0-100%)
fan set 0 75              # 设置风扇0为75%速度

风扇模式控制

fan mode <fan_id> <mode>   # 设置工作模式
fan mode 0 manual         # 手动模式 - 固定转速
fan mode 0 auto           # 自动温度模式 - 根据系统温度自动调节(预留)
fan mode 0 curve          # 自定义曲线模式 - 用户定义温度曲线
fan mode 0 off            # 关闭风扇

风扇开关控制

fan enable <fan_id> <state>  # 启用/禁用风扇
fan enable 0 on             # 启用风扇0
fan enable 0 off            # 禁用风扇0

GPIO引脚配置

fan gpio <fan_id> <pin> [channel]  # 配置GPIO和PWM通道
fan gpio 0 41                      # 配置风扇0使用GPIO41
fan gpio 0 41 1                   # 配置风扇0使用GPIO41，PWM通道1

配置管理

fan config save [fan_id]     # 保存配置到NVS（包含运行状态）
fan config save              # 保存所有风扇配置
fan config save 0            # 保存风扇0配置

fan config load [fan_id]     # 从NVS加载配置
fan config load              # 加载所有风扇配置
fan config load 0            # 加载风扇0配置

fan config show [fan_id]     # 显示当前配置
fan config show              # 显示所有风扇配置概览
fan config show 0            # 显示风扇0详细配置

温度曲线配置

fan config curve <fan_id> <temp1:speed1> [temp2:speed2] ...
# 配置温度曲线（2-10个控制点）
fan config curve 0 30:20 50:30 70:40 80:100
# 设置风扇0曲线：30°C->20%, 50°C->30%, 70°C->40%, 80°C->100%

帮助信息

fan help                # 显示完整命令参考

配置显示格式

状态概览 (fan status)：

Fan Controller Status:
======================
Fan 0: Enabled, Auto-Curve, Speed: 45%, Temp: 32.5°C

详细配置 (fan config show 0)：

Fan 0:
  Hardware Configuration:
    GPIO Pin: 41
    PWM Channel: 0
    PWM Timer: 0
    PWM Inverted: No
  Current Status:
    Mode: Auto-Curve
    Speed: 45%
    Enabled: Yes
    Temperature: 32.5°C
    Fault: No
  Temperature Curve:
    Enabled: Yes (4 points)
    30.0°C -> 20%
    50.0°C -> 30%
    70.0°C -> 40%
    80.0°C -> 100%

使用场景示例

场景1：基础手动控制

fan gpio 0 41           # 配置GPIO41
fan enable 0 on         # 启用风扇
fan set 0 60           # 设置60%转速
fan config save        # 保存配置

场景2：温度曲线自动控制

fan config curve 0 30:20 50:30 70:40 80:100  # 配置温度曲线
fan mode 0 curve                             # 启用曲线模式
test temp 45                                 # 设置测试温度45°C（调试用）
fan config save                             # 保存配置

场景3：自动温度模式（待完整实现）

# 当温度传感器集成完成后的使用方式：
fan mode 0 auto                             # 启用自动温度模式
fan config curve 0 30:20 50:30 70:40 80:100 # 设置系统默认温度曲线
fan config save                             # 保存配置
# 系统将根据实际温度传感器读数自动调节风扇转速

场景4：系统重启后自动恢复

# 系统重启后会自动：
# 1. 从NVS加载保存的配置
# 2. 恢复GPIO引脚配置
# 3. 恢复工作模式和转速
# 4. 恢复温度曲线设置
# 5. 恢复启用/禁用状态

开发状态说明

✅ 已完成功能

手动模式控制 - 完全实现
自定义曲线模式 - 完全实现，支持测试温度
GPIO配置和PWM控制 - 完全实现
配置持久化 - 完全实现
错误恢复机制 - 完全实现

✅ 新增智能温度管理功能

智能温度源优先级系统 - 手动模式、AGX自动模式、默认保护
AGX CPU温度自动集成 - 实时温度数据推送到风扇控制
分层安全保护策略 - 启动保护、离线保护、数据过期保护
温度管理命令系统 - temp 命令替代 test temp，提供完整温度控制

🔧 技术细节

使用 temp set <值> 命令设置手动测试温度（兼容原 test temp）
使用 temp auto/manual 命令在AGX自动模式和手动模式间切换
使用 temp status 命令查看当前温度源和安全状态
曲线模式智能选择温度源：手动 > AGX实时 > 安全默认
分层安全温度：启动75°C，离线85°C，过期65°C，备用45°C
所有模式都支持线性插值算法，保证平滑的转速变化
fan config 和 fan help 命令正确返回成功状态码

AGX监控功能 🔍

连接协议: WebSocket over Socket.IO
服务器地址: ws://10.10.99.98:58090/socket.io/
数据更新频率: 1Hz实时监控
启动保护: 45秒AGX系统启动延迟
静默运行: 完全静默模式，不干扰控制台操作

AGX监控数据

CPU信息: 多核心使用率、频率监控
内存信息: RAM和SWAP使用情况
温度监控: CPU、SoC0-2、Junction温度
功耗监控: GPU+SoC、CPU、系统5V、内存功耗
GPU信息: 3D GPU频率监控

AGX监控命令

基本控制

agx_monitor start          # 启动AGX监控
agx_monitor stop           # 停止AGX监控  
agx_monitor status         # 显示连接状态

数据查看

agx_monitor data           # 显示完整监控数据
agx_monitor config         # 显示配置信息
agx_monitor stats          # 显示统计信息
agx_monitor debug          # 显示调试信息

实时温度集成

自动数据推送

AGX CPU温度自动推送到风扇控制系统
1秒更新频率，确保温度响应及时
线程安全的数据同步机制

温度源优先级（由 temp 命令管理）

手动模式 - temp set 45 设置测试温度
AGX自动 - 使用实时AGX CPU温度
安全保护 - 多层安全温度策略

智能安全策略

# 系统启动60秒内：75°C高温保护
# AGX离线未连接：85°C紧急保护  
# AGX数据过期>10s：65°C回退保护
# 正常运行：实际AGX CPU温度

静默运行特性

完全静默设计

WebSocket连接过程静默
数据解析过程静默
重连机制静默执行
只在关键错误时输出日志

日志级别控制

AGX监控组件：DEBUG级别
WebSocket库：NONE级别（完全静默）
不干扰控制台正常操作

连接管理

自动重连机制

连接丢失时自动重连
3次快速重试（1秒间隔）
后续固定间隔重连（3秒）
45秒AGX启动保护延迟

连接状态监控

agx_monitor status
# 输出：
# Connection Status: Connected
# Server: 10.10.99.98:58090
# Uptime: 5 minutes 23 seconds
# Data Updates: 323 received

配置管理

默认配置

server_url = "10.10.99.98";
server_port = 58090;
reconnect_interval = 3000ms;
startup_delay = 45000ms;  // AGX启动保护
heartbeat_timeout = 10000ms;

配置持久化

所有配置自动保存到NVS
支持运行时配置修改
重启后自动恢复设置

开发状态

✅ 已完成功能

WebSocket连接和数据接收
完整数据解析（CPU、内存、温度、功耗、GPU）
静默运行模式
自动重连机制
温度数据自动推送到风扇控制
控制台命令系统

🔧 技术特性

事件驱动架构
线程安全数据访问
内存优化设计
错误处理和恢复
与风扇控制系统深度集成

智能温度管理系统 🌡️

温度命令系统

temp set 45        # 设置手动测试温度
temp get           # 获取当前有效温度  
temp auto          # 切换到AGX自动模式
temp manual        # 切换到手动测试模式
temp status        # 显示详细温度状态

温度源优先级策略

1. 手动模式（最高优先级）

触发：temp set <温度> 命令
用途：调试和测试风扇曲线
兼容：支持原有 test temp 命令

2. AGX自动模式（智能分层保护）

启动保护：系统启动60秒内使用75°C
离线保护：AGX从未连接时使用85°C
过期保护：AGX数据>10秒时使用65°C
正常运行：使用实时AGX CPU温度

3. 系统备用（最低优先级）

互斥锁超时等异常情况使用45°C

安全保护机制

时间戳追踪

系统启动时间记录
AGX数据更新时间戳
智能状态判断和切换

状态监控显示

temp status
# 输出示例：
# Temperature Mode: AGX Auto
# Effective Temperature: 75.0°C
# Temperature Source: Startup Protection (High temp for 60s startup safety)
# System Uptime: 45 seconds
# AGX Data: Never received

USB MUX控制

MUX1引脚: GPIO 8 - USB MUX1选择控制
MUX2引脚: GPIO 48 - USB MUX2选择控制
支持切换USB-C接口连接目标：
- ESP32S3: mux1=0, mux2=0 (默认)
- AGX: mux1=1, mux2=0
- N305: mux1=1, mux2=1
控制台命令: usbmux esp32s3|agx|n305|status

触摸LED控制功能 ✨

LED数据引脚: GPIO 8 - WS2812 LED灯条数据线
触摸传感器引脚: GPIO 4 - 电容式触摸传感器
LED规格: 支持WS2812/WS2812B可编程LED灯条，最多256个LED
工作模式:
- 触摸交互: 触摸时LED变绿，释放后恢复蓝色
- 长按模式: 长按1秒以上启动彩虹动画
- 双击模式: 双击切换亮度等级
- 呼吸动画: 默认蓝色呼吸效果

触摸LED工作模式详细说明

1. 触摸响应模式

默认状态：柔和蓝色呼吸效果 (亮度50)
触摸时：立即切换为绿色 (亮度150)
释放时：恢复蓝色并重启呼吸动画
响应延迟：<50ms，实时触摸反馈

2. 长按功能

长按检测：触摸时间 >1000ms
长按效果：启动彩虹循环动画
动画速度：中等速度 (100/255)
持续时间：直到下次触摸或系统重置

3. 双击亮度切换

检测逻辑：两次快速触摸 (间隔<500ms)
亮度级别：低亮度30 ↔ 高亮度200
智能切换：基于当前亮度自动选择目标亮度

4. 动画效果系统

呼吸动画: 正弦波亮度变化，营造自然呼吸感
彩虹动画: HSV色彩空间循环，每个LED不同相位
渐变动画: 颜色平滑过渡
脉冲效果: 快速闪烁效果

硬件配置

LED灯条配置

led_gpio = GPIO_NUM_8;         // WS2812数据线
led_count = 16;                // LED数量
max_brightness = 200;          // 最大亮度
led_pixel_format = GRB;        // 像素格式
resolution_hz = 10MHz;         // RMT时钟频率

触摸传感器配置

touch_gpio = GPIO_NUM_4;       // 触摸传感器引脚
touch_threshold = 1000;        // 触摸检测阈值
touch_invert = false;          // 触摸逻辑 (false=低电平有效)
sampling_rate = 20Hz;          // 采样频率

使用场景示例

场景1：系统状态指示

启动时：柔和蓝色呼吸，表示系统正常运行
错误时：红色闪烁，表示系统异常
更新时：紫色脉冲，表示固件更新中

场景2：用户交互反馈

触摸操作：绿色确认反馈
长按功能：彩虹动画娱乐模式
双击调节：智能亮度适应环境

场景3：环境适应

白天模式：高亮度(200)，清晰可见
夜间模式：低亮度(30)，温和不刺眼
自动调节：双击快速切换亮度级别

技术特性

🎨 色彩支持

全彩RGB控制，1677万色彩
预定义色彩常量：红、绿、蓝、白、黄、青、品红、橙、紫
HSV色彩空间支持，方便渐变和动画

⚡ 性能优化

硬件PWM驱动，CPU占用率低
多任务安全，互斥锁保护
内存优化：仅2KB基础占用 + LED缓冲区

🔧 开发友好

丰富的API接口，支持单个和批量LED控制
事件回调机制，支持自定义触摸响应
线程安全设计，支持多任务调用

⚠️ 当前限制

硬件依赖：需要外接WS2812灯条和触摸传感器
引脚冲突：GPIO 8可能与其他功能冲突，需要硬件配置协调
触摸精度：受环境湿度和电磁干扰影响

触摸LED控制台命令

基本状态查看

led touch status                  # 显示LED状态和配置信息
led touch help                    # 显示完整命令参考

LED颜色控制

led touch set <color>             # 设置LED颜色(单个LED)
led touch set red                 # LED设为红色
led touch set FF6600              # 使用RGB十六进制(橙色)
led touch brightness <level>      # 设置亮度(0-255)
led touch clear                   # 关闭LED

动画控制

led touch animation start <mode> [speed] [color1] [color2]
led touch animation start rainbow 150   # 快速彩虹动画
led touch animation start breathe 50 green  # 缓慢绿色呼吸
led touch animation stop          # 停止动画

触摸传感器控制

led touch sensor enable           # 启用触摸检测
led touch sensor disable          # 禁用触摸检测
led touch sensor threshold <value> # 设置触摸阈值(0-4095)

使用场景示例

场景1：系统状态指示

led touch set blue                # 系统正常-蓝色
led touch animation start breathe 30 blue  # 待机呼吸效果
led touch set red                 # 系统异常-红色闪烁

场景2：用户交互测试

led touch sensor threshold 800    # 设置中等灵敏度
led touch set green               # 设置确认颜色
led touch animation start rainbow 100   # 娱乐模式

场景3：亮度适应

led touch brightness 200          # 白天模式-高亮度
led touch brightness 30           # 夜间模式-低亮度
led touch set white               # 工作照明

Matrix LED控制功能 ✨

LED矩阵引脚: GPIO 9 - 32x32 WS2812矩阵数据线
矩阵规格: 32x32像素，共1024颗可编程RGB LED
驱动方式: RMT硬件驱动，支持DMA加速
颜色深度: 24位真彩色，支持1600万种颜色
显示功能:
- 像素级控制: 单个像素精确设置和读取
- 几何绘图: 直线、矩形、圆形等基本图形
- 图案显示: 测试图案、自定义图像
- 动画播放: 彩虹、波浪、呼吸、旋转等动态效果

Matrix LED工作模式详细说明

1. 静态显示模式 (static)

显示固定的图像或图案
支持像素级精确控制
适合状态指示、图标显示
内存占用低，性能稳定

2. 动画播放模式 (animation)

支持多种预置动画效果
可配置动画速度、颜色、循环次数
实时动画渲染，流畅播放
支持动画的播放、暂停、停止控制

3. 自定义模式 (custom)

支持加载外部动画文件
灵活的动画编程接口
适合复杂的显示需求
可扩展的动画系统

4. 关闭模式 (off)

完全关闭LED矩阵显示
节能模式，降低功耗
可用于夜间或待机状态

Matrix LED控制命令详解

基本状态和控制

led matrix status                    # 显示矩阵状态信息
led matrix enable on|off             # 启用/禁用矩阵显示
led matrix brightness 50             # 设置亮度(0-100%)

像素和图形操作

led matrix clear                     # 清空所有像素
led matrix fill 255 0 0              # 填充红色(RGB格式)
led matrix pixel 10 15 0 255 0       # 设置像素(10,15)为绿色
led matrix test                      # 显示测试图案

几何图形绘制

led matrix draw line 0 0 31 31 255 255 255      # 绘制白色对角线
led matrix draw rect 5 5 10 8 255 0 255 fill    # 绘制填充紫色矩形
led matrix draw circle 16 16 8 0 255 255 fill   # 绘制填充青色圆形

显示模式控制

led matrix mode static               # 切换到静态显示模式
led matrix mode animation            # 切换到动画播放模式
led matrix mode off                  # 关闭矩阵显示

动画播放控制

led matrix animation rainbow 70      # 播放彩虹动画，速度70%
led matrix animation wave 50         # 播放波浪动画，速度50%
led matrix animation breathe 60      # 播放呼吸动画，速度60%
led matrix animation rotate 40       # 播放旋转动画，速度40%
led matrix animation fade 30         # 播放渐变动画，速度30%
led matrix stop                      # 停止当前动画

配置管理

led matrix config save              # 保存当前配置到NVS
led matrix config load              # 从NVS加载配置
led matrix config reset             # 重置为默认配置

配置显示格式

状态概览 (led matrix status)：

Matrix LED Status:
  Initialized: Yes
  Enabled: Yes
  Mode: 1 (Animation)
  Brightness: 75%
  Pixel Count: 1024
  Frame Count: 1520
  Current Animation: rainbow_70

使用场景示例

场景1：系统状态指示

led matrix clear                     # 清空显示
led matrix fill 0 255 0              # 绿色表示正常状态
led matrix brightness 30             # 设置适中亮度

场景2：信息可视化

led matrix clear
led matrix draw rect 0 0 32 8 255 0 0 fill      # 红色区域表示CPU使用率
led matrix draw rect 0 8 24 8 255 255 0 fill    # 黄色区域表示内存使用率
led matrix draw rect 0 16 16 8 0 0 255 fill     # 蓝色区域表示网络状态

场景3：装饰效果

led matrix animation rainbow 60      # 彩虹循环效果
# 或
led matrix animation breathe 40      # 柔和的呼吸灯效果

场景4：测试和调试

led matrix test                      # 显示测试图案验证硬件
led matrix pixel 0 0 255 0 0         # 测试左上角像素
led matrix pixel 31 31 0 0 255       # 测试右下角像素

技术特性

🎨 丰富的显示功能

1024个独立控制的RGB LED像素
101级亮度调节(0-100%)
预定义颜色常量和RGB/HSV颜色空间转换
颜色插值和亮度应用算法

⚡ 高性能渲染

RMT硬件驱动，CPU占用率低
DMA传输，支持高帧率显示
双缓冲机制，避免显示撕裂
优化的几何图形绘制算法

🔧 灵活的控制

多种显示模式和动画效果
实时动画参数调节
配置持久化存储
完整的控制台命令接口

🛡️ 可靠性保证

线程安全的并发访问
完整的错误处理机制
硬件状态监控和恢复
全面的单元测试覆盖

开发状态说明

✅ 已完成功能

基础像素控制 - 完全实现
几何图形绘制 - 完全实现
动画播放系统 - 完全实现
亮度和模式控制 - 完全实现
配置持久化 - 完全实现
控制台命令接口 - 完全实现
颜色工具函数 - 完全实现

🚧 开发中功能

文本渲染 - 基础框架已实现，字体库待完善
自定义动画加载 - 接口已定义，文件解析待实现
高级特效 - 基础效果已实现，更多效果开发中

🔧 技术细节

使用Bresenham算法进行直线绘制
采用中点圆算法进行圆形绘制
支持HSV和RGB颜色空间的双向转换
实现了平滑的颜色插值算法
配置数据通过NVS进行持久化存储

网络管理功能 (W5500以太网) 🌐

SPI接口: SPI2_HOST
引脚配置:
- RST: GPIO 39 - 复位信号
- INT: GPIO 38 - 中断信号
- MISO: GPIO 13 - SPI数据输入
- SCLK: GPIO 12 - SPI时钟
- MOSI: GPIO 11 - SPI数据输出
- CS: GPIO 10 - SPI片选
网络配置:
- 默认IP: 10.10.99.97
- 子网掩码: 255.255.255.0
- 网关: 10.10.99.100（某些文档中为10.10.99.1）
- DNS: 8.8.8.8
DHCP服务器:
- IP池范围: 10.10.99.100 - 10.10.99.101（可扩展到110）
- 默认租期: 24小时
- 最大客户端数: 10
- 支持客户端跟踪和管理
功能特性:
- 静态IP配置和动态DHCP
- 内置DHCP服务器功能
- 网络活动日志记录
- 网络状态统计和监控
- 网络接口控制和重置
- NVS配置持久化
- 网络调试和诊断工具
- 完整的控制台命令接口
参考项目 https://github.com/thomas-hiddenpeak/rm01-esp32s3-bsp

网络管理命令详解

基础状态和控制

net                       # 显示所有网络管理命令帮助
net status                # 显示网络接口状态（链路、IP配置、统计信息）
net start                 # 启动网络接口
net stop                  # 停止网络接口  
net reset                 # 重置网络接口

网络配置管理

# 配置查看和管理
net config                # 显示当前网络配置
net config show           # 显示当前网络配置（同上）
net config save           # 保存配置到NVS存储
net config load           # 从NVS存储加载配置
net config reset          # 重置为默认配置

# 网络参数设置
net config set <参数> <值>  # 设置网络参数

可配置的网络参数

net config set ip <x.x.x.x>              # 设置静态IP地址
net config set netmask <x.x.x.x>         # 设置网络掩码
net config set gateway <x.x.x.x>         # 设置网关地址
net config set dns <x.x.x.x>             # 设置DNS服务器
net config set dhcp_pool_start <x.x.x.x> # 设置DHCP池起始IP
net config set dhcp_pool_end <x.x.x.x>   # 设置DHCP池结束IP
net config set dhcp_lease_hours <n>      # 设置DHCP租期（小时，1-8760）
net config set dhcp_max_clients <n>      # 设置最大DHCP客户端数（1-50）

配置示例

net config set ip 10.10.99.97            # 设置IP地址
net config set dns 8.8.8.8               # 设置DNS服务器
net config set dhcp_lease_hours 24       # 设置24小时租期
net config save                          # 保存配置
net reset                                # 应用配置

DHCP服务器管理

net dhcp                  # 显示DHCP服务器状态
net dhcp enable           # 启用DHCP服务器
net dhcp disable          # 禁用DHCP服务器

网络活动日志

# 基础日志查看
net log                   # 显示16条最近的网络活动日志
net log all               # 显示所有存储的日志条目（最多32条）
net log verbose           # 显示详细信息
net log count=N           # 显示N条最近的日志（1-32）
net log help              # 显示日志命令帮助

# 日志选项组合示例
net log verbose all       # 显示所有日志的详细信息
net log count=5           # 显示5条最近的日志

网络调试工具

# DHCP调试命令
net debug                 # 显示DHCP调试命令帮助
net debug reset          # 重置DHCP调试计数器
net debug timing         # 显示DHCP时序分析
net debug force-restart  # 强制重启DHCP客户端
net debug status         # 显示调试状态

网络状态信息说明

net status 显示的信息包括：

网络接口状态：初始化状态、启动状态、链路状态
MAC地址：硬件MAC地址
IP配置：IP地址、网关、子网掩码、DNS服务器
DHCP服务器配置：启用状态、IP池范围、租期、最大客户端数
网络统计：收发包数、字节数、错误数

net log 显示的信息包括：

网络接口启动/停止事件
链路状态变化
DHCP事件和IP地址分配
网络错误和警告

使用场景示例

场景1：基本网络设置

net status                         # 检查当前状态
net config set ip 10.10.99.98      # 设置新IP
net config set gateway 10.10.99.1  # 设置网关
net config save                    # 保存配置
net reset                          # 应用配置

场景2：DHCP服务器配置

net config set dhcp_pool_start 10.10.99.100    # 设置DHCP池起始
net config set dhcp_pool_end 10.10.99.110      # 设置DHCP池结束  
net config set dhcp_lease_hours 48             # 设置48小时租期
net dhcp enable                                # 启用DHCP服务器
net config save                                # 保存配置

场景3：网络故障排除

net status                    # 检查接口状态
net log                       # 查看最近活动
net debug status              # 检查调试信息
net reset                     # 尝试重置接口
system reboot                 # 如需要可重启系统

场景4：网络监控和维护

net log verbose all           # 查看详细网络活动历史
net debug timing              # 分析网络性能
net status                    # 实时状态监控

开发状态说明

✅ 已完成功能

完整的网络配置管理系统
DHCP服务器和客户端支持
网络状态监控和统计
活动日志记录和查看
配置持久化存储
完整的控制台命令接口
网络调试和诊断工具

🔧 技术特性

W5500硬件以太网控制器支持
SPI通信接口优化
线程安全的网络操作
事件驱动的状态管理
与系统其他组件的深度集成

TF卡存储功能 (SDMMC 4-bit)
接口类型: SDMMC 4-bit模式
时钟频率: 40MHz (高速模式)
引脚配置:
- CMD: GPIO 4 - 命令线
- CLK: GPIO 5 - 时钟线
- D0: GPIO 6 - 数据线0
- D1: GPIO 7 - 数据线1
- D2: GPIO 15 - 数据线2
- D3: GPIO 16 - 数据线3
文件系统: FAT32格式
功能特性:
- 自动挂载和卸载
- 文件和目录完整操作
- 空间监控和管理
- 格式化支持
- 19个专用控制台命令
- POSIX文件操作兼容

电源监控功能

供电电压监测: GPIO 18 (ADC2_CHANNEL_7)
- 分压比: 11.4:1，支持高电压检测
- 实时电压监控和阈值报警
- 后台任务持续监控
电源芯片数据接收: GPIO 47 (UART1_RX)
- 波特率: 9600，8N1配置
- 数据格式: [0xFF帧头][电压][电流][CRC] (4字节)
- 实时读取电压、电流、功率数据
- 支持协议分析和调试
功能特性:
- 电压变化阈值触发
- UART通信状态监控
- 数据协议深度分析
- 完整的调试工具套件
- 10个专用控制台命令

🚀 快速开始

1. 系统状态检查

help                    # 查看系统概览和可用命令
status                  # 显示控制台状态
temp status             # 检查温度管理状态

2. AGX监控启动

agx_monitor start       # 启动AGX系统监控
agx_monitor status      # 检查连接状态
agx_monitor data        # 查看监控数据

3. 智能风扇控制

fan status              # 查看风扇状态
temp auto               # 启用AGX温度自动控制
fan mode 0 curve        # 设置风扇为曲线模式
fan config curve 0 40:20 50:40 60:70 70:100  # 配置温度曲线

4. 手动调试模式

temp manual             # 切换到手动模式
temp set 50             # 设置测试温度50°C
fan status              # 查看风扇响应
temp auto               # 切换回自动模式

5. LED 系统快速体验

# 触摸 LED - 用户交互指示
led touch set blue                    # 设置触摸LED为蓝色
led touch animation start rainbow 100 # 启动彩虹动画

# 板载 LED - 系统装饰照明
led board all 255 100 0              # 设置所有板载LED为橙色
led board anim breathe 0 255 0 50     # 启动绿色呼吸动画

# 矩阵 LED - 图形显示
led matrix fill 255 0 255            # 矩阵填充紫色
led matrix draw circle 16 16 8 255 255 0 fill  # 画一个黄色实心圆
led matrix anim wave 60               # 启动波浪动画

6. LED 配置保存

led touch config save               # 保存触摸LED配置
led board config save               # 保存板载LED配置  
led matrix config save              # 保存矩阵LED配置

7. 网络管理快速配置

# 检查网络状态
net status                          # 显示当前网络状态
net log                             # 查看网络活动日志

# 基础网络配置
net config set ip 10.10.99.98       # 设置新IP地址
net config set gateway 10.10.99.1   # 设置网关
net config set dns 8.8.8.8          # 设置DNS服务器
net config save                     # 保存配置

# DHCP服务器配置
net config set dhcp_pool_start 10.10.99.100  # 设置DHCP池起始
net config set dhcp_pool_end 10.10.99.110    # 设置DHCP池结束
net dhcp enable                              # 启用DHCP服务器

# 应用配置
net reset                           # 重置网络接口应用配置
net status                          # 验证配置是否生效

8. 色彩校正快速优化

# 查看当前色彩校正状态
color status                        # 显示所有校正参数

# 标准显示优化 (推荐新手)
color enable                        # 启用色彩校正
color gamma 2.2                     # 设置标准伽马
color saturation 1.1                # 轻微增强饱和度

# 环境适应性调节
color whitepoint 0.9 1.0 1.1        # 冷色调环境
color brightness 1.2                # 提高整体亮度

# 一键重置和备份
color export /sdcard/my_color.json  # 备份当前配置
color reset                         # 重置为默认值

📋 命令参考

🌡️ 温度管理命令

命令	说明	示例
`temp status`	显示温度管理状态	`temp status`
`temp get`	获取当前有效温度	`temp get`
`temp set <value>`	设置手动测试温度	`temp set 45`
`temp auto`	切换到AGX自动模式	`temp auto`
`temp manual`	切换到手动测试模式	`temp manual`

🔍 AGX监控命令

命令	说明	示例
`agx_monitor start`	启动AGX监控	`agx_monitor start`
`agx_monitor stop`	停止AGX监控	`agx_monitor stop`
`agx_monitor status`	显示连接状态	`agx_monitor status`
`agx_monitor data`	显示监控数据	`agx_monitor data`
`agx_monitor config`	显示配置信息	`agx_monitor config`
`agx_monitor stats`	显示统计信息	`agx_monitor stats`

🌪️ 风扇控制命令

命令	说明	示例
`fan status`	显示风扇状态	`fan status`
`fan set <id> <speed>`	设置风扇转速	`fan set 0 75`
`fan mode <id> <mode>`	设置工作模式	`fan mode 0 curve`
`fan enable <id> <on/off>`	启用/禁用风扇	`fan enable 0 on`
`fan config curve <id> <points>`	配置温度曲线	`fan config curve 0 30:20 50:40`
`fan config save`	保存配置	`fan config save`

⚡ GPIO控制命令

命令	说明	示例
`gpio <pin> high`	设置GPIO高电平	`gpio 42 high`
`gpio <pin> low`	设置GPIO低电平	`gpio 42 low`
`gpio <pin> input`	设置为输入模式	`gpio 42 input`
`usbmux <target>`	切换USB MUX	`usbmux agx`

🎨 LED 控制命令

robOS 系统包含三个 LED 子系统，每个都有独立的控制命令：

🔸 Touch LED 命令 (单个 WS2812 触摸 LED)

命令	说明	示例
`led touch status`	显示 LED 状态和配置	`led touch status`
`led touch help`	显示完整命令参考	`led touch help`
`led touch set <color>`	设置颜色	`led touch set red`
`led touch set <RRGGBB>`	使用 RGB 十六进制设置	`led touch set FF6600`
`led touch brightness <0-255>`	设置亮度	`led touch brightness 128`
`led touch clear`	关闭 LED	`led touch clear`
`led touch animation start <type> [speed] [color]`	启动动画	`led touch animation start rainbow 100`
`led touch animation stop`	停止动画	`led touch animation stop`
`led touch sensor threshold <value>`	设置触摸阈值	`led touch sensor threshold 500`
`led touch sensor enable/disable`	启用/禁用触摸检测	`led touch sensor enable`
`led touch config save/load/reset`	配置管理	`led touch config save`

动画类型: rainbow, breathe, fade, pulse, sparkle

🔸 Board LED 命令 (28颗 WS2812 板载 LED)

命令	说明	示例
`led board help`	显示帮助信息	`led board help`
`led board on`	打开所有 LED（白色）	`led board on`
`led board off`	关闭所有 LED	`led board off`
`led board clear`	清除所有 LED	`led board clear`
`led board all <R> <G> <B>`	设置所有 LED 颜色	`led board all 255 0 0`
`led board set <index> <R> <G> <B>`	设置特定 LED 颜色	`led board set 5 0 255 0`
`led board brightness <0-255>`	设置亮度	`led board brightness 100`
`led board anim stop`	停止动画	`led board anim stop`
`led board anim fade <R> <G> <B> [speed]`	淡入淡出动画	`led board anim fade 255 0 0 50`
`led board anim rainbow [speed]`	彩虹动画	`led board anim rainbow 80`
`led board anim breathe <R> <G> <B> [speed]`	呼吸动画	`led board anim breathe 0 0 255 30`
`led board anim wave <R> <G> <B> [speed]`	波浪动画	`led board anim wave 255 255 0 60`
`led board anim chase <R> <G> <B> [speed]`	追逐动画	`led board anim chase 255 0 255 70`
`led board anim twinkle <R> <G> <B> [speed]`	闪烁动画	`led board anim twinkle 255 255 255 40`
`led board anim fire [speed]`	火焰动画	`led board anim fire 50`
`led board anim pulse <R> <G> <B> [speed]`	脉冲动画	`led board anim pulse 0 255 0 80`
`led board anim gradient <R1> <G1> <B1> <R2> <G2> <B2> [speed]`	渐变动画	`led board anim gradient 255 0 0 0 0 255 60`
`led board config save/load/reset`	配置管理	`led board config save`

🔸 Matrix LED 命令 (32x32 WS2812 LED 矩阵)

命令	说明	示例
`led matrix status`	显示矩阵状态	`led matrix status`
`led matrix help`	显示完整帮助	`led matrix help`
`led matrix enable <on/off>`	启用/禁用矩阵	`led matrix enable on`
`led matrix brightness <0-100>`	设置亮度百分比	`led matrix brightness 80`
`led matrix clear`	清除所有像素	`led matrix clear`
`led matrix fill <r> <g> <b>`	用颜色填充	`led matrix fill 255 0 0`
`led matrix pixel <x> <y> <r> <g> <b>`	设置单个像素	`led matrix pixel 16 16 0 255 0`
`led matrix test`	显示测试图案	`led matrix test`
`led matrix draw line <x0> <y0> <x1> <y1> <r> <g> <b>`	画线	`led matrix draw line 0 0 31 31 255 255 0`
`led matrix draw rect <x> <y> <w> <h> <r> <g> <b> [fill]`	画矩形	`led matrix draw rect 10 10 12 8 0 255 255 fill`
`led matrix draw circle <x> <y> <radius> <r> <g> <b> [fill]`	画圆	`led matrix draw circle 16 16 8 255 0 255`
`led matrix anim <type> [speed]`	启动动画	`led matrix anim rainbow 60`
`led matrix stop`	停止动画	`led matrix stop`
`led matrix mode <static/animation/off>`	设置显示模式	`led matrix mode animation`
`led matrix config save/load/export/import`	配置管理	`led matrix config save`
`led matrix image export <file>`	导出当前显示	`led matrix image export /sdcard/image.json`
`led matrix image import <file> [name]`	导入图像文件	`led matrix image import /sdcard/image.json logo`
`led matrix storage status`	检查 SD 卡状态	`led matrix storage status`

矩阵动画类型: rainbow, wave, breathe, rotate, fade

🔸 颜色校正命令

robOS 提供了功能强大的色彩校正系统，专门为 WS2812 LED 设备设计，支持白点校正、伽马校正、亮度增强和饱和度增强等多种色彩处理功能。

命令	说明	示例
`color enable/disable`	启用/禁用色彩校正系统	`color enable`
`color status`	显示当前配置状态	`color status`
`color whitepoint <r> <g> <b>`	RGB通道白点校正 (0.0-2.0)	`color whitepoint 0.9 1.0 1.1`
`color gamma <value>`	伽马校正 (0.1-4.0)	`color gamma 2.2`
`color brightness <factor>`	亮度增强 (0.0-2.0)	`color brightness 1.2`
`color saturation <factor>`	饱和度增强 (0.0-2.0)	`color saturation 1.1`
`color export/import <file>`	配置文件导入导出	`color export /sdcard/color.json`
`color reset`	重置为默认设置	`color reset`

快速配置场景:

标准优化: color enable && color gamma 2.2 && color saturation 1.1
暖色调: color whitepoint 1.1 1.0 0.9 && color brightness 0.9
冷色调: color whitepoint 0.9 1.0 1.1 && color brightness 1.1
护眼模式: color whitepoint 1.0 0.95 0.85 && color brightness 0.7

�� 详细指南: 色彩校正系统完整指南

🌐 网络管理命令

命令	说明	示例
`net status`	显示网络接口状态	`net status`
`net start`	启动网络接口	`net start`
`net stop`	停止网络接口	`net stop`
`net reset`	重置网络接口	`net reset`
`net config show`	显示当前网络配置	`net config show`
`net config set <param> <value>`	设置网络参数	`net config set ip 10.10.99.97`
`net config save`	保存配置到NVS	`net config save`
`net config load`	从NVS加载配置	`net config load`
`net config reset`	重置为默认配置	`net config reset`
`net dhcp`	显示DHCP服务器状态	`net dhcp`
`net dhcp enable`	启用DHCP服务器	`net dhcp enable`
`net dhcp disable`	禁用DHCP服务器	`net dhcp disable`
`net log`	显示网络活动日志	`net log`
`net log all`	显示所有日志条目	`net log all`
`net log verbose`	显示详细日志信息	`net log verbose`
`net log count=N`	显示N条最近日志	`net log count=5`
`net debug status`	显示调试状态	`net debug status`
`net debug timing`	显示时序分析	`net debug timing`
`net debug reset`	重置调试计数器	`net debug reset`
`net debug force-restart`	强制重启DHCP客户端	`net debug force-restart`

可配置的网络参数:

ip - 静态IP地址 (x.x.x.x 格式)
netmask - 网络掩码 (x.x.x.x 格式)
gateway - 网关地址 (x.x.x.x 格式)
dns - DNS服务器 (x.x.x.x 格式)
dhcp_pool_start - DHCP池起始IP (x.x.x.x 格式)
dhcp_pool_end - DHCP池结束IP (x.x.x.x 格式)
dhcp_lease_hours - DHCP租期小时数 (1-8760)
dhcp_max_clients - 最大DHCP客户端数 (1-50)

🔧 系统命令

命令	说明	示例
`help`	显示系统概览和命令列表	`help`
`help <command>`	显示特定命令帮助	`help temp`
`version`	显示版本信息	`version`
`status`	显示控制台状态	`status`
`clear`	清屏	`clear`
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Touch LED 组件 - 触摸LED详细使用指南和API文档
Matrix LED 组件 - 32x32 LED矩阵控制和图形编程文档
Board LED 组件 - 板载LED灯带控制和动画效果文档
色彩校正组件 - WS2812 LED色彩校正和优化系统文档

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项目进度记录 - 详细的开发进度和完成状态
技术架构文档 - 系统架构设计和技术决策
API参考文档 - 完整的API接口文档
代码规范 - 开发规范和最佳实践

特性开发记录

AGX监控更新 - AGX监控组件开发记录
AGX启动延迟功能 - AGX系统启动保护机制
绝对静默模式 - AGX监控静默运行实现

项目版本: robOS v2.0.0
更新日期: 2025年10月5日
开发团队: robOS Team

Name		Name	Last commit message	Last commit date
Latest commit History 56 Commits
.github		.github
.vscode		.vscode
components		components
docs		docs
main		main
sdcard		sdcard
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.copilotignore		.copilotignore
.esp_config		.esp_config
.gitignore		.gitignore
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monitor.sh		monitor.sh
partitions.csv		partitions.csv
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RM-01 robOS 板上机架操作系统 (重构版)

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🚀 快速开始

1. 系统状态检查

2. AGX监控启动

3. 智能风扇控制

4. 手动调试模式

5. LED 系统快速体验

6. LED 配置保存

7. 网络管理快速配置

8. 色彩校正快速优化

📋 命令参考

🌡️ 温度管理命令

🔍 AGX监控命令

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🔸 Matrix LED 命令 (32x32 WS2812 LED 矩阵)

🔸 颜色校正命令

🌐 网络管理命令

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