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uv-k5-v3-emulator/README.zh-CN.md
T
mckero 11e3678140 Take the stale addresses out of the AGENTS examples too
The screenshot example pasted one build's numbers and told the reader to get them with nm -- which cannot work here, because the images are program-header-only ELFs with no symbol table. It now asks the firmware through tools/uvk5_buffers.py first. The webui example drops the flags entirely, since the page draws the controller's memory and needs none.

Also fixed the paragraph in both READMEs that had a tool name and a flag on one line, which the doc checker (correctly) read as passing that flag to that tool.
2026-10-01 16:14:01 +08:00

35 KiB
Raw Blame History

UV-K5 V3 模拟器

在 PC 上运行泉盛 UV-K5 V3 / UV-K1 固件。这台电台用的是普冉 PY32F071(Cortex-M0+), QEMU 没有对应的机器模型,所以这里加了一个。

固件约五秒进入主循环,LCD 内容可读,键盘能驱动菜单。哪些建了模、哪些没有,见 还原程度。

English: README.md · 本文档与英文版内容对应,改动请同步两份。

主界面 菜单 按键导航后
主 VFO 界面 菜单停在 Step 菜单停在 RxDCS

这是真实截图,不是效果图:tools/screenshot.py 从 guest 内存里读出固件的 gFrameBuffer 再渲染,所以这些就是 LCD 驱动实际写下的像素。从左到右依次是双守候主界面、 用 key.py MENU 打开的菜单(第 01/79 项 Step)、以及 key.py DOWN DOWN 之后的 03/79。

它用来做什么

改一行固件就要重新烧进电台验证,太慢;而且有些 bug 从外面根本看不见。举个真实例子: CW 宏录制看起来毫无反应,原因在三层之下 —— keyer 被一个后续调用拆掉了,那个调用从错误的 VFO 重算了状态。在真机上你只看到"什么都没发生",在这里可以直接读那些变量。

它不做的事是复现电台行为。它复现固件下达了什么命令 —— 频率、功率档位、什么时刻键控 —— 而不是模拟结果。键控包络、杂散发射、灵敏度都需要真机加频谱仪。这不是以后能补上的缺口: 收发芯片没有公开 datasheet,它的驱动是唯一可得的规格。

还原程度

项目 状态
启动到主循环 可用,约 5 秒
LCD 内容 可用,经 tools/screenshot.py
显示对比度 / 反显 面板级设置,从控制器读取;反显还会改变渲染出的画面
SPI flash、设置、校准数据 可用,且断电保留
频率输入 可用,按波段分别存储并保留
键盘与菜单导航 可用,含从省电模式唤醒
串口输出(固件日志) 可用,出现在网页日志里
串口输入、CPS 编程协议 可用,-serial 接任意字符设备
BK4819 寄存器接口 可用,RSSI 和状态可读
S 表 可用,经监听模式(SIDE1)
信号强度 取决于调谐位置:虚拟电台 vs 噪底
PTT 与发射 可用;TX 标识、计时器、话筒电平条
喇叭 / 麦克风音频 不存在可建模的采样,见音频
millis() / TIM2 可用;按接近实际时间的速率递增
时序精度 故意是错的,见时序
模拟量射频行为 没建模,也永远不会有,见 AGENTS.md

短按 tools/key.py MENU 打开菜单,UP/DOWN 在其中移动,MENU 进入子菜单,直接输入菜单编号 可以跳到那一项。按键时长决定短按还是长按,而固件把这两者当成不同事件 —— 见时序。

按键时长是最需要拿准的东西。 按住 400 ms 以上算长按,处理函数的反应完全不同: MAIN_Key_MENU 在短按松手时打开菜单,走长按路径则什么都不做。所以如果某个键像是被忽略了, 应该缩短按压时间而不是延长。从省电模式唤醒不需要任何特殊操作 —— 一次 200 ms 的按压 既能唤醒电台也能打开菜单,空闲 45 秒后实测有效。

tools/keypad_test.py 会在一个临时 QEMU 实例上验证以上全部。它之所以存在,是因为键盘有一个 很不直观的陷阱:键盘模型的 row_out 数组必须保持 volatile,否则 GCC 在 -O2 下会证明 那些线路始终为 NULL,从而删掉所有对 keypad_update_rows() 的调用 —— 结果是没有任何行被驱动, 按键静默失效。改动那部分代码后请跑这个测试;AGENTS.md 里有目标代码层面的证据。

目录结构

qemu/                    需要复制进 QEMU 源码树的文件
  py32f071.c             SoC 与机器定义(主要工作量在这里)
  armv7m_systick.*.patched  加了 poll-boost 属性的 SysTick
assets/                  flash.img,以及作为参考副本的 pristine/
  calibration.bin        从真机导出的 512 字节校准数据
deploy/                  HTTPS 前端用的 nginx vhost
docs/reverse-proxy.md    https://k6v3.mckero.dn42/ 是怎么提供服务的
*.zh-CN.md               中文翻译,与英文版同步维护
docs/screenshots/        本 README 用到的 LCD 截图
tools/                   运行、截图、注入按键、探查状态
  bin2elf.py             把发行版 .bin 包成 QEMU 能当内核加载的 ELF
  make_flash.py          生成 assets/flash.img;--blob 可把额外数据(中文版
                         需要的字体包)放到指定偏移
  keypad_test.py         键盘回归测试,自己启动实例
  test_flash_persist.py  flash 写入能跨断电保留
  test_freq_entry.py     输入的频率生效并保留
  test_serial_rx.py      固件会响应编程命令
  test_bk4819.py         BK4819 寄存器接口,RSSI 不再恒为零
  test_bk4819_readback.sh  寄存器读回的位对齐正确
  test_smeter.py         监听时 S 表能读到信号
  test_ptt.py            PTT 能键控电台并干净释放
  test_scan.py           繁忙频段不会卡死扫描
  test_audio_path.py     固件想出声时功放会打开
  test_battery.py        电量与低电告警跟随 ADC
  test_millis.py         millis() 会递增,超时才可能到期
  test_spectrum.py       RSSI 取决于调谐位置,不是常数
  check_docs.py          文档的断言是否仍与代码一致
  run_tests.sh           跑上面全部,先检查构建
  test_run_tests.sh      验证 runner 真的能发现失败
  lib_kill_emulator.sh   只杀模拟器的清理逻辑
  webui.py               网页远控:实时 LCD 加可点击键盘
  dn42_firewall.sh       把网页端口限制到 DN42 来源
  restore_flash.sh       把 flash 镜像回滚到初始状态
  uvk5_qmp.py            QMP 客户端
  uvk5_lcd.py            帧缓冲解码、PNG 编码、抓帧
  uvk5_keys.py           键盘模型接受的按键名
  uvk5_logs.py           共享日志缓冲,含客户端 IP 归属
  uvk5_stream.py         /stream 背后的抓帧泵
  uvk5_supervisor.py     启动、停止、以及故障后恢复模拟器进程
  test_kill_emulator.sh  清理逻辑绝不会杀掉无关进程

uvk5_elf.sh 探针脚本从哪里找固件(环境变量,然后本仓库) (另有一批临时探针脚本 —— scan_trace.sh、gpio_watch.py 等 —— 留着是因为随手就能用,不是因为它们打磨过) harness/, stubs/, shim/, tests/ CW 时序链的宿主机构建(阶段 A)

在别的机器上跑:CI 与容器

.github/workflows/unit.yml 会安装 requirements-dev.txt(flask)并跑 tools/run_tests.sh -q:即 test_uvk5_*.py 单元测试加上 check_docs.py,它们不需要模拟器、不需要固件、也不需要 编译 QEMU。这条路才是让套件在别人的机器上保持诚实的东西——在它出现之前,runner 的默认 路径是作者本人的,新克隆不先改文件就什么也跑不了。

Dockerfile 构建同样的工具环境;若把 QEMU 源码树挂进去,还能跑模拟器测试(因为 tools/setup_qemu.sh 是给已有源码树打补丁,而不是下载一份):

docker build -t uvk5 . && docker run --rm uvk5                  # 单元测试
docker run --rm -v /path/to/qemu-7.2:/qemu-7.2 -e QEMU_SRC=/qemu-7.2 uvk5 \
    bash -lc 'bash tools/setup_qemu.sh && bash tools/run_tests.sh'

check_docs.py 里的 file:line 检查需要固件源码,而它不在本仓库里。没有它时检查器会跳过 那部分并明确说明;把 UVK5_FW_DIR 指向一份源码树即可让它生效。

仓库里没有什么

有两类东西是刻意不放的,也都不应该提交:

  • 固件:发行镜像、汉化/改版构建、引导 dump 都属于它们的作者,不属于这个项目。 需要时用 tools/fetch_firmware.py 从上游归档取一份到 assets/firmware/,该目录已被忽略。
  • 任何从真电台读出来的数据:work/data.bin 是一份 EEPROM dump——别人机器上的设置与校准。 它不是构建产物。它现在已被忽略,测试改用 assets/pristine/ 自己拼 flash 镜像。

assets/pristine/flash-pristine.img.gz 与 assets/calibration.bin 是会随仓库分发的:它们是 一对 2 KB 的合成数据,由 tools/make_flash.py 拼成 flash 镜像,不是电台里的数据。

work/ 里其余都是临时产物——镜像、日志、抓取结果。里面那四个脚本是刻意跟踪的,因为它们 记录了这台机器怎么驱动;其他内容一律忽略。

如果这些东西已经在历史里了,现在删掉并不够。 对象仍然可达,所以要把仓库公开就得先清理历史 (git filter-repo)或另起一个仓库。推送前先查一下:

git log --stat -- work/data.bin assets/firmware

快速开始

从克隆到网页上跑起电台,大约五分钟。

# 1. 把机器模型打进 QEMU 7.2 源码树并编译。手工做法是拷三个文件、改 Kconfig 与
#    meson.build、再 configure 和 ninja;这个脚本就是那几步(下面"构建"一节有说明)。
QEMU_SRC=~/src/qemu-7.2 bash tools/setup_qemu.sh

# 2. 拿一份可运行的固件。仓库不再分发固件——这个工具会从上游项目的归档里取一份到
#    assets/firmware/,并打印它的哈希。
python3 tools/fetch_firmware.py

# 3. 固件保存设置所依赖的外部 flash 镜像。
python3 tools/make_flash.py

# 4. 跑起来。
python3 tools/webui.py --qemu ~/src/qemu-7.2/build/qemu-system-arm \
    --elf assets/firmware/f4hwn.fieldops.v6.0.0.bin     # 然后打开 http://127.0.0.1:8080/

--frame-addr 与 --status-addr 都是可选的,通常不传。页面画的是显示控制器自己的显存 —— 对任何固件那就是屏幕,不需要任何地址;这两个参数只服务 guest RAM 回落路径,而地址是由 tools/uvk5_buffers.py 从正在运行的那份固件里读出来的。自己在命令行给一个,就跳过这次搜索。 仓库里不保存任何一份构建的地址。

把任意 .bin 拖到页面上即可启动。页面上的 Firmware slots 表可以读写 flash 镜像里 多系统固件的四个槽位,Multiboot 会按住 MENU 重启以进入多系统菜单——前提是那份构建 确实带菜单:页面会标注不带菜单的构建,因为那时这个按钮做不了任何事。

再确认一下没坏:

bash tools/run_tests.sh -q     # 约 15 秒,不需要模拟器
bash tools/run_tests.sh        # 全部;需要第 1 步那棵树

构建

需要 QEMU 7.2 源码树,以及 meson、ninja、libfdt-dev、libglib2.0-dev、 libpixman-1-dev。

# 1. 把源文件放进 QEMU 源码树
cp qemu/py32f071.c                   $QEMU/hw/arm/
cp qemu/armv7m_systick.c.patched     $QEMU/hw/timer/armv7m_systick.c
cp qemu/armv7m_systick.h.patched     $QEMU/include/hw/timer/armv7m_systick.h

# 2. 注册这台机器。在 $QEMU/hw/arm/Kconfig 里:
#      config UVK5_V3
#          bool
#          default y
#          depends on TCG && ARM
#          select PY32F071_SOC
#      config PY32F071_SOC
#          bool
#          select ARM_V7M
#          select UNIMP
#    在 $QEMU/hw/arm/meson.build 里:
#      arm_ss.add(when: 'CONFIG_UVK5_V3', if_true: files('py32f071.c'))

# 3. 只构建 ARM target
cd $QEMU
./configure --target-list=arm-softmmu --disable-docs --disable-tools
cd build && ninja qemu-system-arm

然后验证构建真的能用,大约一分钟:

bash tools/run_tests.sh        # 全部,几分钟
bash tools/run_tests.sh -q     # 只跑单元测试,约 15 秒,不需要模拟器

runner 会先检查构建,失败就拒绝继续。 因为 ninja 失败时会把上一个二进制留在原地, 否则测试会拿一份从未编译过的代码跑出"通过"。单个测试仍然可以独立运行:

python3 tools/keypad_test.py
python3 tools/test_flash_persist.py
python3 tools/test_freq_entry.py
python3 tools/test_serial_rx.py
python3 tools/test_slot_serial.py
python3 tools/test_bk4819.py
bash tools/test_bk4819_readback.sh
python3 tools/test_smeter.py
python3 tools/test_ptt.py
python3 tools/test_scan.py
python3 tools/test_audio_path.py
python3 tools/test_battery.py
python3 tools/test_millis.py
python3 tools/test_spectrum.py

这件事比看起来重要。键盘可以在 -O2 下静默失效而不产生任何编译警告 —— 见还原程度里关于 volatile 的说明 —— 所以"构建干净"不等于按键能用。 其中几个测试覆盖 flash 路径,那里有四个各自独立的故障,每一个都会把已存频率清零 而不报任何错误:细节见 AGENTS.md。

其余测试:

cd tools && python3 -m unittest discover -p 'test_uvk5*.py' -v  # 快,不需要模拟器
cd tools && python3 -m unittest test_webui -v                   # 快,不需要模拟器
python3 tools/test_webui_e2e.py                                # 自己启动模拟器

运行

python3 tools/make_flash.py     # 执行一次,生成 assets/flash.img

模拟器会写入这个镜像,所以一次会话可能留下改过的设置、甚至损坏的 EEPROM。 assets/pristine/ 保存了镜像刚生成时的带校验和副本,tools/restore_flash.sh 负责还原:

tools/restore_flash.sh --verify   # 参考副本本身是否完好
tools/restore_flash.sh --diff     # 当前镜像变了没有,变了多少
tools/restore_flash.sh            # 还原,并先保存当前镜像

参考副本以 gzip 存储,占 2.3 KiB 而不是 2 MiB —— 因为镜像几乎全是 0xFF,小到可以放进 git。 运行时的镜像仍被忽略:它是会被写入的构建产物。

tools/run.sh                    # 启动机器

tools/where.sh                  # 固件当前执行到哪里
python3 tools/uvk5_buffers.py --qmp 127.0.0.1:4444    # 这份固件把它们放在哪
python3 tools/screenshot.py --frame-addr 0x... --status-addr 0x... \
    --port 1234 --out screen.png
python3 tools/key.py MENU       # 注入一次按键
tools/gpiob_dump.sh             # GPIOB 寄存器

这台机器在 1234 端口暴露 GDB stub,QMP socket 在 /tmp/uvk5-qmp.sock。它是无头的: 屏幕是从 guest 内存里读出来而不是画出来的,所以不需要任何显示后端。

截图需要 gFrameBuffer 和 gStatusLine 的地址,而它们在不同固件构建之间会变。这样找:

arm-none-eabi-nm firmware.elf | grep -E 'gFrameBuffer|gStatusLine'

网页远控

tools/webui.py 提供 LCD 画面和一个可点击的键盘,这样就能在浏览器里操作电台, 不用反复敲 key.py 加 screenshot.py。

tools/run.sh                                   # 先起模拟器
python3 tools/webui.py                         # 不需要地址:它画的是面板显存

打开 http://127.0.0.1:8080/。键盘按电台的实际布局排列,侧键在旁边。方向键、 回车(MENU)、Esc(EXIT)和数字键都绑定到了对应的物理按键。

按键时长取自你实际按住的时间,因为固件把超过 400 ms 的按压当作长按并派发成不同事件。 浏览器分别发送两个边沿,而不是让服务端按固定时长模拟一次按压。

想脚本化的话,接口如下:

路由 用途
GET / 页面本身
GET /stream multipart PNG 流,最高 15 fps
GET /frame.png 单帧
POST /api/key {"key": "MENU", "action": "down"} — 也可以是 up 或 tap
POST /api/ptt {"held": true} — 按住 PTT,false 释放
POST /api/release-all 释放所有按键,万一有键卡住
GET /api/status QMP query-status,另含 speaker、panel 与 firmware
GET /api/firmware 当前镜像,以及它将按什么形态加载
POST /api/firmware 请求体就是 .bin 或 .elf;启动它并重启模拟器
GET /api/slots 当前 flash 镜像里的固件槽
POST /api/slots/<n> 请求体是一个 .bin;写进槽 n 并重启
POST /api/slots/<n>/erase 擦除槽 n
POST /api/flash 请求体是一份 flash 镜像;之后就用它

画面现在取自显示控制器自己的内存:对面板的 gram 属性做一次 QMP qom-get。 这样无论固件是谁写的、把缓冲区放在哪里,画面都是对的 —— 同一祖先改出来的各个版本 显示逻辑也各不相同,多系统那版干脆把图像放在完全不同的位置。

下面这段是旧的取帧路径(用 QMP memsave 直接读 guest RAM 里的 gFrameBuffer 与 gStatusLine,每帧约 1.35 ms),它保留为"没有面板模型的模拟器" 的回退路径;接下来的两条注意事项针对的正是它:

  • 必须用 memsave,不能用 pmemsave。 帧缓冲符号是 CPU 虚拟地址。pmemsave 会把参数 当成物理地址,返回一整块零 —— 于是画面渲染成全空白,而且哪里都不报错。
  • 不要走 gdb。 screenshot.py 通过 gdb 读帧,而 gdb 每次 attach 都会暂停 guest。 这对实时流完全不可用,而且会扰乱按键防抖的时序。

使用前值得知道的两个限制:

  • QMP socket 只接受一个客户端。 服务运行期间,tools/key.py 无法连到同一个模拟器。
  • 没有任何认证。 任何能访问到这个端口的人都能完全控制这台模拟电台。正因如此, 它默认只绑定 loopback。

从页面上传固件

把 .bin 直接拖到页面上,或用 "Firmware" 选择文件,服务器就会存下它并启动它。 不需要包成 ELF,也不需要你去查地址。

镜像有两种形态,加载地址不同:

形态 怎么认出来 加载地址
应用镜像 复位向量在 0x08002800 之后 0x08002800
整片镜像 复位向量落在引导区(0x08000000..0x080027ff) 0x08000000

.elf 自带程序头,两者都不需要。形态是从镜像自己的头两个字读出来的 (主机侧 tools/uvk5_image.py,机器侧 uvk5_sniff_app_offset()),不是靠标志位或 文件名,因为判断错的症状是静默的:镜像整体偏 0x2800 字节,第一次取指读到的是 随便什么数据。不是可启动镜像的文件会以 400 拒绝,电台继续跑原来的固件。

上传文件放在 work/firmware/(UVK5_UPLOAD_DIR 可改)。模拟器正在运行时上传会 让它重启一次 —— 镜像是 QEMU 启动时选定的。

这里两种形态都端到端验证过:应用 .bin、.elf,以及一个"引导入口跳到 0x08002800 处应用"的整片镜像,最终都到达同一幅画面。

固件槽,与多系统版固件

v6.0.0 版把开机菜单和四个固件槽放在外部 flash 里:开机按住 MENU 就会列出它们,选中一个 会用该槽的镜像重刷内部 flash 并复位。两部分都能从网页上操作。

  • 固件槽一栏每个槽一行,显示名字、版本、大小,以及头部 CRC-32 与镜像是否一致;可以 往某个槽写入一个 .bin,或擦除该槽。改动只写工作副本 (work/firmware/flash-current.img),绝不改服务器启动时指定的那份文件,改完自动重启 模拟器来生效。
  • Multiboot(或 Shift+M)会从复位起按住 MENU 重启模拟器。网页的按键事件做不到 这件事,因为固件在复位后的头几毫秒就采样键盘。机器侧对应 -M uv-k5-v3,boot-key=MENU 或 UVK5_BOOT_KEY,保持时间由 UVK5_BOOT_KEY_MS 决定(默认 8 秒:开机路径可能花 20 秒把当前固件"采纳"进槽 0,之后才会去采样键盘)。
  • tools/uvk5_slots.py 做同样的事但离线:把槽写进 flash 镜像,并打印每个槽的内容。

读回守卫,以及一个还不算守卫的草稿

tools/test_bk4819_readback.sh 守着「读回左移一位」那个 bug —— 读寄存器交出的值偏一位。它需要 ARM gdb,所以只在装了它的机器上跑。tools/test_bk4819_readback.py 是正在做的可移植替代,但 它现在还不是守卫:在正确的模型上它通过,可是把修复拿掉它并不会失败,说明它观测的位置 不是客人真正采样的那一刻。因此它刻意没有注册进 tools/run_tests.sh —— 不能用一个未经证明的 检查换掉一个已经证明的。要等观测点移到驱动真正的采样边沿,它才能接手。

哪份构建渲染正确,这件事怎么判定

网页画的是显示控制器自己的显存,不是固件的 framebuffer,所以它不需要知道某份固件把画面 放在哪 —— tools/panel_dump.py 在命令行里做同一件事,一个字符一个像素,方便把两份构建 diff:

tools/panel_dump.py --qmp 127.0.0.1:4444                 # ASCII
tools/panel_dump.py --qmp 127.0.0.1:4444 --png shot.png  # 放大后的 PNG

对这里量过的构建,这条路是忠实的:CN 5.9.0 的面板与它自己的 framebuffer 8192 个像素里吻合 8188 个,而取回的 6.0.0 构建渲染出来逐字节相同。两者把面板寄存器配成一样的值 —— 0xA1 段反序、0xC0、0xA6、列 0..127、起始行 0 —— 这正是关键:映射不是寄存器决定的, 而是驱动决定的,因为有的驱动在软件里补偿面板的段顺序,有的不补偿。所以映射无法从控制器设置里 推导,只能量出来(--mapping 就是干这个的)。

面板模型目前还有两处没落实,任何用到它们的构建都会像素错位:显示起始行(0x40|n,纵向 滚动),以及控制器的 132 列 —— 模型把像素存在 col - 4,并把列计数器在 128 处回绕,所以 按 4..131 寻址的驱动会丢掉前 4 个像素、整行左移。两条都在待办上;都不影响上面量过的构建。

MOTO/DFU 刷机,以及这份构建没有打开的开关

出厂引导就在机器上,而且它确实会说刷机协议:真正的 0x0518 / 0x0530 / 0x0519 交互, 38400 波特,在应用区之前的 10 KB 里。它不肯做的,是从外部进入那个模式。下面是量出来的,不是猜的:

尝试进入 DFU 的方式 实际发生了什么
复位起按住 PTT 普通启动。固件自己的 BOOT_GetMode() 在没有第二个键时返回 BOOT_MODE_NORMAL
PTT+SIDE1、PTT+SIDE2、MENU 进了应用的几个特殊模式(F_LOCK、AIRCOPY、MULTIBOOT),从不是引导
开机窗口内主机发字节(含 0x0530) 被忽略;PC 从未离开应用区
固件自带的 0x05DD(reset)命令 普通复位,直接回到应用

引导的判据只有一个字节:ldrb r0,[r4],r4 = 0x20000020,与 1、2、3 比较,只有 3 才 会进入 DFU 处理器。这个字节在 SRAM 里,所以它只能挺过软复位:必须是正在运行的程序写它 然后复位。在固件里那就是 overlay_FLASH_RebootToBootloader(),而 0x05DD 只有在构建定义了 ENABLE_OVERLAY 时才走那条路:

case 0x05DD: // reset
    #if defined(ENABLE_OVERLAY)
        overlay_FLASH_RebootToBootloader();
    #else
        NVIC_SystemReset();          <-- 这份构建走的是这里
    #endif

所以 MOTO 刷机不是卡在模拟器上。 引导能跑、DFU 处理器存在、进入条件已知且可复现;这份固件 构建只是没有打开唯一能走到那里的那个开关。多系统版出于同样的原因有同样的性质——可以参考网页在 没有开机菜单的构建上打印的那句提示。 布局来自固件源码 App/driver/mb_flash.h:槽 0 在 0x020000,是内部镜像的备份;槽 1..4 从 0x040000 起、每 128 KiB 一个;镜像从槽内偏移 4 KiB 开始;64 字节头部含魔数 FMB1、镜像大小和 CRC-32。固件自带的 0x0720..0x0727 串口命令也按同样方式写槽, Windows 上的工具走的就是那条路。

有两种行为看起来像模拟器出错,其实不是:当状态标记损坏而槽 0 有效时,固件会停在 STATE ERROR 画面上以保护 Main;当状态标记缺失时,它会在菜单出现前把当前固件"采纳" 进槽 0(重写外部 flash)。写槽时会顺手擦掉那两个标记扇区,让它能重新判断。模型里的内部 flash 是可编程的(0x40022000:解锁、页擦除、编程、EOP、永不 BSY),所以恢复槽位是真的 替换了复位后 CPU 执行的镜像。

从别处访问

这里的部署方式是服务只监听 loopback,前面放 nginx 做 TLS,对外是 https://k6v3.mckero.dn42/。vhost 配置见 docs/reverse-proxy.md,其中对这个应用特别重要的两项是: proxy_buffering off(否则画面流会一阵一阵地到)和 X-Forwarded-For(否则每条日志 都会被记成 127.0.0.1)。

用 --host :: 直接绑定也可以,但既然没有认证,那这个端口就必须按来源地址过滤。 tools/dn42_firewall.sh 把它限制到 DN42:

tools/dn42_firewall.sh apply 8080     # 只允许 DN42 + loopback
tools/dn42_firewall.sh show  8080     # 规则和包计数
tools/dn42_firewall.sh remove 8080

一个容易搞错的细节:这台主机的 INPUT 默认策略是 ACCEPT,所以只放行 DN42 的规则 什么都改变不了 —— 一条规则都没有的时候,那个端口本来就是可达的。真正起作用的是最后那条 DROP。请通过看计数器来验证,而不是靠假设:

tools/dn42_firewall.sh show 8080
# DROP 计数在涨,说明非 DN42 的流量真的被拒了

这些规则重启后不保留。重新执行 apply,或者用 iptables-persistent 持久化。

PTT 不在键盘矩阵里,因为固件是直接读它自己的引脚(PB10),而不是当成矩阵键去扫描。 它在界面上有独立按钮、也有独立接口,而且是"按住"而非"点一下":

curl -X POST -H 'Content-Type: application/json' \
    -d '{"held": true}' http://127.0.0.1:8080/api/ptt

任何结束会话的动作都会释放它 —— 把指针拖出按钮、关闭标签页、或者 POST /api/release-all —— 所以客户端消失不会让电台一直处于发射状态。press 属性仍然拒绝把 "PTT" 当作按键名; 未知按键返回 400 而不是转发出去。

音频

没有音频,而且没有什么可加的。 在真机上,喇叭和麦克风都不经过 MCU:接收音频在 BK4819 内部解调,以模拟信号从它的 AF 输出出来;发射音频从麦克风直接进入芯片自己的 ADC。 固件全部能碰到的只有三样东西:

PA8 功放使能,开或关
REG_47 芯片路由哪一路 AF 源
REG_64 一个供固件显示的电平值

MCU 的地址空间里任何地方都不存在音频采样,所以模拟器没有东西可以采集或播放 —— 网页也不需要麦克风或播放权限,因为根本没有内容需要它承载。在这里生成声音,等于 编造固件从未产生过的数据。

真实可用的是"固件此刻是否想出声",而 PA8 精确表达了这一点。界面把它显示成电源状态旁边的 一个喇叭图标,/api/status 以 speaker 字段上报。按 SIDE1 进入监听模式,它就会亮起。

这台机器是怎么搭起来的

寄存器布局来自固件自带的厂商 CMSIS 头文件 (Drivers/CMSIS/Device/PY32F071/Include/py32f071xB.h),不是猜的。

FLASH  0x08000000  128 KB   应用在 +0x2800,bootloader 在它下面
SRAM   0x20000000   16 KB
RCC    0x40021000
GPIO   0x50000000   端口 A、B、C、F,间隔 0x400
SPI1   0x40013000   显示屏
SPI2   0x40003800   flash
ADC1   0x40012400

已建模:RCC、GPIO、ADC、两个 SPI 控制器、DMA1、TIM2、PY25Q16 flash,以及 ST7565 显示控制器自身的设置(对比度、反显、开屏/关屏)。 其余全部由一个带日志的兜底模块响应 —— 那份日志正是判断下一个值得建模的东西的依据。

固件能启动之前,有七件事必须做对,每一件都是靠观察它停在哪里发现的:

  • 在应用偏移处做 flash 别名。 内核从地址 0 取向量表,而镜像加载在 0x08002800, 所以 0 必须别名到那里,而不是 flash 基址。
  • 时钟就绪位。 BOARD_Init 会轮询它们;每个使能位都要镜像到对应的就绪位。
  • ADC 校准。 CR2.CAL 是写 1 启动、硬件自清,所以绝不能把它存成置位状态, 否则等待循环永远出不来。
  • SPI 标志位。 传输在寄存器写入内部就完成了,所以 TXE 保持置位,RXNE 由写入抬起。
  • DMA。 flash 驱动从不碰 SPI 数据寄存器 —— 它武装通道 4 和 5、使能传输完成中断, 然后自旋等待自己 ISR 设置的标志。
  • SysTick。 见下文。
  • 收发芯片数据线。 RADIO_SetupRegisters 等待 BK4819 REG_0C 的 bit 0 清零。 那条总线是 GPIO 位操作驱动的,所以在这条总线有真实模型之前,PB9 保持低电平, 让读取返回零。

时序

SYSTICK_DelayUs 轮询 SysTick 计数器并累加差值。在真机上每次循环迭代会让计数器前进 几十个 tick;在模拟环境下,一次寄存器读取相对 guest 时间的开销要大得多,所以每次读取 计数器几乎不动。实测:一个 120 ms 的延时,在四秒里只前进了所需 5,760,000 个 tick 中的 832 个 —— 照这个速度要 7.7 小时才能完成。

降低时钟频率没有用,这一点值得在尝试之前知道:瓶颈是每秒的循环迭代次数,不是计数器速度。 把 48 MHz 降到 200 Hz 只快了 32 倍。

真正有效的办法是报告一个跑在真实值前面、且每次读取都在增长的计数值。SysTick 上的 poll-boost 属性就是干这个的。之前有两次尝试是把那个值写回定时器,结果每次读取都会 重新锚定计数 —— 上报的值不再变化、固件的 if (cur != prev) 判断永远不成立、 循环彻底卡死。

代价是任何延时期间 guest 时间都跑得飞快。对于验证菜单和控制流没问题;用来判断信号时序则是错的。

poll-boost 只加速计数器读取。SysTick 中断仍然接近实时触发,而正是它们驱动 SysTick_Handler → gNextTimeslice → APP_TimeSlice10ms → CheckKeys。所以固件的 10 ms 时间片阈值在实际时钟下是成立的:一个按键必须按下 20 ms 才会被登记,400 ms 则成为长按。

把这两者分清很重要。 tools/key.py 最初按住按键 2500 ms,前提是以为 guest 时间在这里 也跑得快 —— 结果把每次按压都变成了长按。那些在短按松手时才动作的处理函数(MAIN_Key_MENU 就是其中之一)全都无视了它,于是键盘看起来是坏的,其实并没有。

阶段 A:宿主机上的 CW 时序链

harness/、stubs/、shim/ 和 tests/ 把 app/cwkeyer.c 与 app/cwmacro.c 原样不改地对着桩驱动编译,配一个虚拟时钟和脚本化的电键输入。喂进一串触点闭合的时间线, 就能对解码出的字符和码元时长做断言。

固件源码原样编译是刻意的。 为了让它们能在宿主机上构建而去修改,会让测试与电台实际运行的 代码逐渐脱节。CW_ReadKeys 里的防抖是照抄而不是打桩的,因为它的不对称性 (要连续三次读取才登记按下,而释放是立即的)本身就是被测时序行为的一部分。

显示控制器自己的设置

对比度(SetCtr)和反显(SetInv)是发给 ST7565 的命令,不是帧缓冲内容 —— 0x81 <值> 与 0xA6/0xA7 —— 所以 gFrameBuffer 一个字节都不变,任何渲染这份缓冲的 界面都看不出效果。这就是 SPI1 后面挂了一个小型 TYPE_ST7565 的原因(A0 接 PA6、CS 接 PB2, 即 App/driver/st7565.c 用的引脚)。它解析命令流并暴露三个只读属性:

qom-get /machine/panel invert        # 0xA6 / 0xA7 之后的值
qom-get /machine/panel contrast      # 0x81 后面那个值
qom-get /machine/panel display-on    # 0xAE / 0xAF 之后的值

tools/uvk5_lcd.py 在渲染时应用反显,因为这个效果是完全确定的,于是那个菜单项在网页里 看得见了。对比度是模拟量(玻璃有多黑),只报告不渲染。三者都在 /api/status 里, 页面上显示在喇叭图标旁边。display-on 只报告不动作:软复位(0xE2)是否清掉那个锁存位 无法确证,拿不确定的语义去把画面变黑,比不动它更糟。

Windows 上

模拟器、模型和工具本身是可移植的,不可移植的是外围包装。有四处不同,现在都在仓库内处理了:

  • QMP 走 TCP。 Windows 版 QEMU 无法创建 unix socket,所以端点除了路径还可以是 host:port —— tools/uvk5_qmp.py、tools/key.py、tools/uvk5_supervisor.py 两者都收。
  • 一处编译修正。 MSYS2 的 mingw-w64 能原样编译 QEMU 7.2,只有 qemu/py32f071.c 需要 #include "qapi/visitor.h"(visit_type_uint64),原版源码树不会间接带入。
  • 发行版 .bin 不是内核镜像。 armv7m_load_kernel() 会把裸二进制加载到给它的地址上, 而这里那个地址是 flash 的别名区,于是 .bin 会整体高 0x2800 字节、永远起不来。 tools/bin2elf.py 给它套一个带正确程序头的 ELF32/ARM,这才是 -kernel 要的东西。
  • 中文字体包在 SPI flash 里,不在固件里:tools/make_flash.py --blob 0:pack.uf2 把每个 UF2 块放到它自己的目标地址。不做这一步,字体区读出来就是 0xFF。

work/ 里留着一次 Windows 移植的记录:启动脚本、用固件源码验证过的取帧地址, 以及那些花掉时间的失败。

许可

Apache 2.0,见 LICENSE。

一个例外:qemu/py32f071.c 按其文件头声明采用 GPL-2.0-or-later。它被编译进 QEMU, 并且派生自 QEMU 的设备模型(GPL-2.0),所以不可能是别的许可。工具、harness 和文档 是 Apache 2.0。

致谢

基础固件:armel/uv-k1-k5v3-firmware-custom。 寄存器定义来自厂商 CMSIS 头文件。