# USB2LoraBleBridge

**Repository Path**: NOP404_admin/usb2-lora-ble-bridge

## Basic Information

- **Project Name**: USB2LoraBleBridge
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-06-28
- **Last Updated**: 2026-08-15

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 基于STC8H8K64U的双模无线通信网关

# 需求说明与使用说明文档（最终完整版）

**版本：V7.0**  
**日期：2026年6月28日**


## 目录

1. [项目概述](#1-项目概述)
2. [硬件设计说明](#2-硬件设计说明)
3. [引脚分配总表](#3-引脚分配总表)
4. [功能需求说明](#4-功能需求说明)
5. [指示灯状态定义](#5-指示灯状态定义)
6. [按键操作逻辑](#6-按键操作逻辑)
7. [软件架构设计](#7-软件架构设计)
8. [性能指标](#8-性能指标)
9. [使用说明](#9-使用说明)
10. [开发与测试计划](#10-开发与测试计划)
11. [附录](#11-附录)


## 1. 项目概述

### 1.1 项目名称
基于STC8H8K64U的双模无线通信网关

### 1.2 项目背景
设计一款基于STC8H8K64U微控制器的双模无线通信网关设备，集成E22-400T22S LoRa模块与HLK-B26蓝牙模块，实现LoRa与蓝牙间的数据桥接及USB转双串口功能。

### 1.3 设计目标

| 序号 | 目标 | 说明 |
|:---:|:---|:---|
| 1 | 双模无线通信 | 同时集成LoRa（E22-400T22S）和蓝牙（HLK-B26） |
| 2 | USB转双串口 | PC通过USB同时与两个无线模块独立通信 |
| 3 | 桥接模式 | LoRa与蓝牙之间双向数据透明转发 |
| 4 | 简洁交互 | 1个按键 + 2颗指示灯 |
| 5 | 纯常亮指示 | 指示灯均为常亮（除短按切换目标时瞬时闪烁反馈） |
| 6 | E22开关控制 | 通过串口发送开机/关机指令 |
| 7 | 日志输出 | 通过USB虚拟串口输出状态日志，便于调试 |


## 2. 硬件设计说明

### 2.1 主控MCU：STC8H8K64U

#### 2.1.1 时钟系统

使用内部高速IRC时钟，必须配置为 **24MHz**。USB模块需要48MHz时钟，由PLL倍频产生（24MHz × 2）。

> ⚠️ 系统时钟必须为24MHz，否则USB无法工作。

#### 2.1.2 串口资源分配

| 串口 | 用途 | 引脚 | 配置 |
|:---|:---|:---|:---|
| UART1 | 与E22通信 | P3.6(RxD_2), P3.7(TxD_2) | `P_SW1 \|= UART1_S2;` |
| UART2 | 与B26通信 | P1.0(RxD2), P1.1(TxD2) | `P_SW2 \|= UART2_S1;` |
| USB | PC连接（双串口） | P3.1(DP), P3.0(DM) | 硬件专用 |

### 2.2 E22-400T22S LoRa模块

工作频率410~493MHz，发射功率22dBm。

| 模块引脚 | MCU引脚 | 说明 |
|:---|:---:|:---|
| VCC/GND | 3.3V/GND | 供电 |
| TXD/RXD | P3.6/P3.7 | UART1 |
| M0/M1 | P3.5/P3.4 | 模式选择 |
| NRST | P3.3 | 复位（低有效） |
| AUX | 悬空 | 不使用 |

**E22工作模式：**

| 模式 | M1(P3.4) | M0(P3.5) | 灯色 | 说明 |
|:---|:---:|:---:|:---:|:---|
| 透传模式 | 0 | 0 | 🟢绿 | 数据透传 |
| 配置模式 | **1** | **0** | 🔵蓝 | AT指令配置（波特率9600） |
| 开关模式 | 0 | 0 | 🟡黄 | 短按发开机/关机指令 |

> **注意**：
> - 配置模式与透传模式引脚不同（M1=1），通过引脚电平切换
> - 开关模式与透传模式M0/M1相同（0,0），通过**黄色灯色**区分
> - 模式切换后需等待 ≥10ms 再发送串口数据
> - **配置模式波特率固定为9600**，退出配置模式后恢复为CDC设置值

### 2.3 HLK-B26蓝牙模块

BLE5.3主从一体透传模块，主频96MHz。

| 模块引脚 | MCU引脚 | 说明 |
|:---|:---:|:---|
| VBAT/GND | 3.0V/GND | 供电 |
| UART0_TX/RX | P1.0/P1.1 | UART2 |
| RST | P5.4 | AT控制（低有效） |

**控制逻辑：**

| 模式 | RST引脚 | 灯色 | 说明 |
|:---|:---|:---:|:---|
| 透传模式（空闲） | **低电平** | 🟢绿 | 默认状态 |
| 进入AT模式 | **拉高100ms → 拉低** | 🔵蓝 | 脉冲触发进入 |
| 退出AT模式 | 发送 `AT+TS=1\r\n` | 🟢绿 | 串口命令退出 |
| 强制复位 | 拉高 >4s | 🟢绿 | 硬件复位 |

> **时序说明**：
> - 空闲时 RST 保持低电平
> - 进入AT：拉高100ms后拉低（脉冲触发），无需保持高电平
> - 退出AT：发送串口命令 `AT+TS=1\r\n`
> - 复位：拉高 >4s 后拉低

### 2.4 WS2812指示灯

| 编号 | 对应模块 | 引脚 |
|:---|:---|:---|
| WS2812_1 | E22 | P1.3 |
| WS2812_2 | B26 | P1.3 |

> 两颗LED级联，共用数据线。所有状态均为**常亮**。

### 2.5 用户按键

| 功能 | 引脚 | 有效电平 | 消抖 |
|:---|:---:|:---:|:---:|
| KEY | P3.2 | 低电平 | ≥20ms |


## 3. 引脚分配总表

### 3.1 MCU引脚分配

| MCU引脚 | 功能 | 方向 | 说明 |
|:---|:---|:---:|:---|
| **P3.0** | USB_D- | 专用 | **不可用作GPIO** |
| **P3.1** | USB_D+ | 专用 | **不可用作GPIO** |
| P3.6 | UART1_RXD_2 | 输入 | 接E22的TXD |
| P3.7 | UART1_TXD_2 | 输出 | 接E22的RXD |
| P1.0 | UART2_RXD | 输入 | 接B26的UART0_TX |
| P1.1 | UART2_TXD | 输出 | 接B26的UART0_RX |
| P3.3 | E22_NRST | 输出 | E22复位 |
| P5.4 | B26_RST | 输出 | B26 AT控制 |
| P3.4 | E22_M1 | 输出 | E22模式选择 |
| P3.5 | E22_M0 | 输出 | E22模式选择 |
| P1.3 | WS2812_DATA | 输出 | 指示灯数据线 |
| P3.2 | KEY | 输入 | 用户按键 |

### 3.2 硬件连接速查表

| 模块 | 模块引脚 | MCU引脚 | 功能 |
|:---|:---|:---:|:---|
| **E22** | TXD | P3.6 | UART1_RXD_2 |
| | RXD | P3.7 | UART1_TXD_2 |
| | M0 | P3.5 | GPIO输出 |
| | M1 | P3.4 | GPIO输出 |
| | NRST | P3.3 | GPIO输出 |
| | AUX | 悬空 | — |
| **B26** | UART0_TX | P1.0 | UART2_RXD |
| | UART0_RX | P1.1 | UART2_TXD |
| | RST | P5.4 | GPIO输出 |
| **WS2812** | DATA | P1.3 | GPIO输出 |
| **KEY** | 输出 | P3.2 | GPIO输入 |


## 4. 功能需求说明

### 4.1 系统工作模式

| 模式 | 说明 | 上电默认 |
|:---|:---|:---:|
| **USB转双串口** | PC通过USB分别控制两个模块 | ✅ |
| **桥接模式** | E22与B26双向数据透明转发 | — |

### 4.2 USB转双串口模式

```
PC (USB-CDC0) ←→ UART1 ←→ E22
PC (USB-CDC1) ←→ UART2 ←→ B26
```

PC端通过串口工具分别对两个模块进行AT指令配置或数据收发。

### 4.3 桥接模式

```
E22 ←→ UART1 ←→ 缓冲区 ←→ UART2 ←→ B26
```

**桥接模式下强制状态：**

- E22：透传模式（M0=0, M1=0）
- B26：透传模式（RST低电平）
- 指示灯：双灯白色常亮
- KEY短按：屏蔽（无响应）
- KEY长按：退出桥接，返回USB模式

### 4.4 模块控制

#### 4.4.1 E22控制

| 操作 | M1 | M0 | NRST | 灯色 | 波特率 |
|:---|:---:|:---:|:---|:---:|:---:|
| 透传 | 0 | 0 | 高 | 🟢绿 | CDC设置值 |
| 配置 | **1** | **0** | 高 | 🔵蓝 | **9600** |
| 开关 | 0 | 0 | 高 | 🟡黄 | CDC设置值 |
| 复位 | 不变 | 不变 | 拉低≥10ms | — | — |

> **配置模式波特率说明**：E22-400T22S 在配置模式下串口波特率固定为 **9600bps**。进入配置模式时MCU自动将UART1波特率切换为9600，退出时恢复为CDC设置值。

#### 4.4.2 B26控制

| 操作 | RST | 灯色 |
|:---|:---|:---:|
| 透传（空闲） | 低电平 | 🟢绿 |
| 进入AT模式 | 高100ms→低 | 🔵蓝 |
| 退出AT模式 | 发送 `AT+TS=1\r\n` | 🟢绿 |
| 强制复位 | 高>4s→低 | 🟢绿 |

#### 4.4.3 异常检测

AUX引脚悬空，完全依赖串口通信超时：

| 模式 | 方式 | 超时 | 判定 |
|:---|:---|:---:|:---|
| 配置/AT模式 | 发送AT测试指令 | 200ms | 连续3次无响应 |
| 透传/开关模式 | 不主动检测 | — | — |

**恢复流程：** 异常 → 灯变红 → 硬件复位 → 恢复则恢复正常灯色。


## 5. 指示灯状态定义

### 5.1 颜色规则

| 颜色 | 含义 |
|:---:|:---|
| 🟢 绿 | 透传模式 |
| 🔵 蓝 | 配置/AT模式 |
| 🟡 黄 | E22开关待机 |
| 🟣 紫 | E22已发开机 |
| 🟠 橙 | E22已发关机 |
| 🔴 红 | 模块异常 |
| ⚪ 白 | 桥接模式 |

> 所有状态均为**常亮**，无呼吸/渐变。

### 5.2 E22指示灯（WS2812_1）

| 状态 | 灯色 | M0/M1 |
|:---|:---:|:---:|
| 透传 | 🟢绿 | 0,0 |
| 配置 | 🔵蓝 | 0,1 |
| 开关待机 | 🟡黄 | 0,0 |
| 已发开机 | 🟣紫 | 0,0 |
| 已发关机 | 🟠橙 | 0,0 |
| 异常 | 🔴红 | — |
| 桥接强制 | ⚪白 | 0,0 |

### 5.3 B26指示灯（WS2812_2）

| 状态 | 灯色 |
|:---|:---:|
| 透传 | 🟢绿 |
| AT | 🔵蓝 |
| 异常 | 🔴红 |
| 桥接强制 | ⚪白 |

### 5.4 双灯组合总览

| 系统模式 | WS2812_1 | WS2812_2 |
|:---|:---:|:---:|
| 双透传 | 🟢 | 🟢 |
| 双配置/AT | 🔵 | 🔵 |
| E22开关待机 | 🟡 | 🟢 |
| E22已发开机 | 🟣 | 🟢 |
| E22已发关机 | 🟠 | 🟢 |
| E22配置 + B26透传 | 🔵 | 🟢 |
| E22透传 + B26 AT | 🟢 | 🔵 |
| E22异常 | 🔴 | 保持 |
| B26异常 | 保持 | 🔴 |
| **桥接** | ⚪ | ⚪ |


## 6. 按键操作逻辑

### 6.1 操作总览

| 操作 | 功能 | 适用场景 |
|:---|:---|:---|
| 短按 | 切换操作目标（E22↔B26） | USB模式，E22非开关 |
| 短按 | 交替发送开机/关机指令 | USB模式，E22开关 |
| 长按 | E22循环切换模式（透传→配置→开关→透传） | USB模式，目标E22，非开关 |
| 长按 | B26切换透传↔AT | USB模式，目标B26 |
| 长按 | 退出开关模式 | USB模式，E22开关 |
| 长按 | 退出桥接，返回USB | 桥接模式 |
| 短按 | 无响应（屏蔽） | 桥接模式 |

### 6.2 E22模式切换顺序

```
🟢透传 (M0=0, M1=0) → 🔵配置 (M0=0, M1=1) → 🟡开关 (M0=0, M1=0) → 🟢透传 → …
```

### 6.3 B26模式切换

```
🟢透传 ↔ 🔵AT
```

### 6.4 开关模式操作

进入开关模式后，WS2812_1为**黄色常亮**（M0=0, M1=0），短按KEY交替发送指令：

| 短按 | 动作 | 灯色变化 |
|:---:|:---|:---:|
| 第1次 | 发开机 | 🟡黄 → 🟣紫 |
| 第2次 | 发关机 | 🟣紫 → 🟠橙 |
| 第3次 | 发开机 | 🟠橙 → 🟣紫 |

长按KEY（≥2s）退出开关模式，恢复透传，灯变绿。

### 6.5 操作流程图

```
上电默认：USB模式，目标=E22，E22=透传 (M0=0, M1=0)
    │
    ├─ 短按（非开关）→ 切换目标 E22↔B26，对应灯闪1次
    │
    ├─ 长按（目标=E22，非开关）→ E22循环切换模式
    │   透传(M0=0,M1=0) → 配置(M0=0,M1=1) → 开关(M0=0,M1=0) → 透传
    │
    ├─ 长按（目标=B26）→ B26切换 透传↔AT
    │
    ├─ 开关模式（黄灯，M0=0,M1=0）
    │   ├─ 短按 → 发开机/关机指令，灯变紫/橙
    │   └─ 长按 → 退出开关，恢复透传（绿）
    │
    └─ 桥接模式（双白）
        ├─ 短按 → 屏蔽
        └─ 长按 → 退出桥接，返回USB
```


## 7. 软件架构设计

### 7.1 核心数据结构

```c
// 系统工作模式
typedef enum {
    MODE_USB_TO_2UART = 0,    // USB转双串口模式（上电默认）
    MODE_BRIDGE               // 桥接模式
} SystemMode_t;

// E22工作模式（三种）
typedef enum {
    E22_MODE_TRANSPARENT = 0, // 透传模式 (M0=0, M1=0)
    E22_MODE_CONFIG,          // 配置模式 (M0=0, M1=1)
    E22_MODE_SWITCH           // 开关模式 (M0=0, M1=0)
} E22Mode_t;

// B26工作模式
typedef enum {
    B26_MODE_TRANSPARENT = 0, // 透传模式 (RST低)
    B26_MODE_AT               // AT命令模式 (RST高100ms脉冲)
} B26Mode_t;

// 操作目标（短按切换）
typedef enum {
    TARGET_E22 = 0,           // 当前操作E22
    TARGET_B26                // 当前操作B26
} Target_t;
```

### 7.2 模块功能划分

| 模块 | 功能 | 优先级 |
|:---|:---|:---:|
| 系统初始化 | 时钟、GPIO、串口、中断配置 | — |
| UART驱动 | 串口收发（中断+FIFO） | 高 |
| USB-CDC驱动 | USB枚举与双串口通信 | 高 |
| E22控制 | M0/M1/NRST引脚控制 + 开关模式 + 波特率切换 | 中 |
| B26控制 | RST引脚控制（脉冲进入AT，命令退出） | 中 |
| 桥接引擎 | 双串口数据转发 | 高 |
| 按键处理 | 扫描、去抖、长短按识别 | 低 |
| WS2812驱动 | LED颜色控制（纯常亮） | 低 |
| 模式管理 | 模式切换与状态维护 | 中 |
| 日志输出 | 通过USB虚拟串口输出状态日志 | 低 |


## 8. 性能指标

| 项目 | 指标 |
|:---|:---|
| 供电 | 5V (USB Type-C) |
| 工作电流 | <300mA |
| 串口波特率 | 默认115200bps（E22配置模式自动切换9600） |
| USB通信 | USB 2.0 Full Speed，CDC双串口 |
| 桥接延迟 | <10ms |
| 工作温度 | -20℃ ~ +70℃ |


## 9. 使用说明

### 9.1 硬件连接

1. 通过 **USB Type-C** 线缆连接网关和电脑
2. 确认设备管理器中出现两个 **USB 串行设备 (COMx)** 端口
3. E22-400T22S 和 HLK-B26 模块已正确插入对应插座

### 9.2 串口工具配置

| 参数 | 设置 |
|:---|:---|
| 波特率 | 115200（默认）/ 9600（E22配置模式） |
| 数据位 | 8 |
| 停止位 | 1 |
| 校验位 | None |
| 流控 | None |

**CDC0**：对应 E22-400T22S（LoRa模块）  
**CDC1**：对应 HLK-B26（蓝牙模块）

### 9.3 基本操作

#### 9.3.1 开机/关机

1. 短按 KEY 将目标切换到 E22（WS2812_1 闪烁）
2. 长按 KEY 进入开关模式（WS2812_1 变为 **黄色**）
3. 短按 KEY 发送开机指令（灯变 **紫色**）
4. 再次短按 KEY 发送关机指令（灯变 **橙色**）
5. 长按 KEY 退出开关模式（灯恢复 **绿色**）

#### 9.3.2 配置 E22 模块

1. 短按 KEY 将目标切换到 E22（WS2812_1 闪烁）
2. 长按 KEY 进入配置模式（WS2812_1 变为 **蓝色**）
   - UART1 波特率自动切换为 **9600**
   - PC 端串口工具需切换到 9600 波特率
3. 发送 AT 指令进行配置
4. 长按 KEY 退出配置模式（恢复透传，灯变 **绿色**）
   - UART1 波特率自动恢复为 CDC 设置值
   - PC 端串口工具需切回原波特率

#### 9.3.3 配置 B26 模块

1. 短按 KEY 将目标切换到 B26（WS2812_2 闪烁）
2. 长按 KEY 进入 AT 模式（WS2812_2 变为 **蓝色**）
   - RST 引脚产生 100ms 高电平脉冲后恢复低电平
3. 发送 AT 指令进行配置
4. 长按 KEY 退出 AT 模式（WS2812_2 恢复 **绿色**）
   - 自动发送 `AT+TS=1\r\n` 退出 AT 命令模式

#### 9.3.4 桥接模式

1. 在 USB 模式下**长按 KEY** 进入桥接模式
   - 双灯变为 **白色**，E22 和 B26 强制进入透传模式
   - 短按 KEY 无响应（防误触）
   - E22 和 B26 之间数据自动双向转发
2. 在桥接模式下**长按 KEY** 退出桥接模式
   - 双灯恢复各自状态色，返回 USB 模式

### 9.4 指示灯说明

#### 9.4.1 WS2812_1（E22 状态灯）

| 颜色 | 含义 | M0/M1 |
|:---|:---|:---:|
| 🟢 绿 | 透传模式 | 0,0 |
| 🔵 蓝 | 配置模式 | 0,1 |
| 🟡 黄 | 开关模式待机 | 0,0 |
| 🟣 紫 | 已发送开机指令 | 0,0 |
| 🟠 橙 | 已发送关机指令 | 0,0 |
| 🔴 红 | 模块异常 | — |
| ⚪ 白 | 桥接模式强制 | 0,0 |

#### 9.4.2 WS2812_2（B26 状态灯）

| 颜色 | 含义 |
|:---|:---|
| 🟢 绿 | 透传模式 |
| 🔵 蓝 | AT 命令模式 |
| 🔴 红 | 模块异常 |
| ⚪ 白 | 桥接模式强制 |

### 9.5 日志功能

系统通过 **USB-CDC0** 虚拟串口输出状态日志，格式如下：

| 日志示例 | 说明 |
|:---|:---|
| `[KEY] Target -> E22` | 按键切换目标到E22 |
| `[KEY] Long Press -> E22 Toggle` | 长按切换E22模式 |
| `[E22] Config Mode (M0=0, M1=1, Blue)` | E22进入配置模式 |
| `[E22 SW] Power ON (Yellow -> Purple)` | 发送开机指令 |
| `[B26] Transparent -> AT (Green -> Blue)` | B26进入AT模式 |
| `[BRIDGE] Bridge Mode Active (White LED)` | 进入桥接模式 |

> 使用串口工具打开 CDC0 即可查看实时日志，波特率设置为 115200。


## 10. 开发与测试计划

### 10.1 开发阶段

| 阶段 | 内容 | 周期 |
|:---|:---|:---:|
| 1 | 硬件设计 | 2周 |
| 2 | 基础驱动开发 | 1周 |
| 3 | USB-CDC双串口 | 1周 |
| 4 | E22控制模块 | 1周 |
| 5 | B26控制模块 | 1周 |
| 6 | 指示灯+按键 | 1周 |
| 7 | 桥接引擎+集成 | 1周 |
| 8 | 整机测试优化 | 1周 |

### 10.2 测试要点

| 序号 | 测试项 |
|:---:|:---|
| 1 | UART收发可靠性、波特率准确性 |
| 2 | PC正确识别CDC0/CDC1 |
| 3 | E22透传↔配置↔开关循环，灯色同步，M0/M1电平正确 |
| 4 | E22配置模式波特率自动切换为9600，退出恢复 |
| 5 | E22开关：短按发开机/关机，灯色紫/橙切换 |
| 6 | E22退出开关：长按恢复透传（绿） |
| 7 | E22复位功能 |
| 8 | B26透传↔AT切换（脉冲进入，命令退出），灯色同步 |
| 9 | 桥接双向透传，无丢包 |
| 10 | WS2812各状态颜色正确 |
| 11 | 按键短按/长按功能正常 |
| 12 | 模块故障时灯变红 |
| 13 | 日志输出正常 |


## 11. 附录

### 11.1 参考文档

| 文档 |
|:---|
| STC8H8K64U数据手册 |
| E22-400T22S用户手册 |
| HLK-B26使用手册 |
| WS2812数据手册 |

### 11.2 关键控制逻辑总结

| 模块 | 操作 | 控制方式 | 波特率 |
|:---|:---|:---|:---|
| E22 | 透传→配置 | M0=0, M1=0 → M0=0, M1=1 | CDC → 9600 |
| E22 | 配置→开关 | M0=0, M1=1 → M0=0, M1=0（灯变黄） | 9600 → CDC |
| E22 | 开关→透传 | 长按退出，灯变绿 | CDC |
| E22 | 开关模式短按 | 发开机/关机指令，灯变紫/橙 | CDC |
| B26 | 透传→AT | RST拉高100ms→拉低（脉冲） | — |
| B26 | AT→透传 | 发送 `AT+TS=1\r\n` | — |
| B26 | 复位 | RST拉高>4s→拉低 | — |

### 11.3 注意事项

| 序号 | 说明 |
|:---:|:---|
| 1 | P3.0/P3.1为USB专用，不可用作GPIO |
| 2 | 系统时钟必须为24MHz，否则USB无法工作 |
| 3 | E22的AUX未连接，异常检测靠串口超时 |
| 4 | 开关模式与透传模式M0/M1相同（0,0），通过灯色区分（黄 vs 绿） |
| 5 | E22配置模式M0=0, M1=1，波特率固定9600 |
| 6 | E22模式切换后等待≥10ms再发数据 |
| 7 | B26空闲RST为低电平；进入AT为100ms高脉冲；退出AT用串口命令 |
| 8 | WS2812时序基于24MHz，不可更改时钟 |
| 9 | 按键消抖≥20ms |
| 10 | 上电默认：USB模式，E22透传（绿），B26透传（绿） |
| 11 | 所有指示灯均为纯常亮，仅短按选择目标时有100ms瞬时闪烁 |
| 12 | 日志通过CDC0输出，波特率115200，如需禁用可注释 `SendLog()` 调用 |


**文档结束**