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- 固件：新增 link_control / stream_control，覆盖运行中 Wi-Fi 断线恢复、取帧节拍、 温控与质量/帧率减载；UDP 发送增加有界重试预算与帧期限，PSRAM JPEG 直发减少拷贝。 - 协议：重组器严格校验分片布局，统计未收齐、超时与完全缺失的帧，处理帧号回绕与设备重启。 - 桌面端：视频改 latest-value 通道并前置帧时间标记，拒绝积压和慢解码的过期画面；新增 延迟标记页与 --latency-report 校准，完善录制、服务端与退出流程。 - 文档与脚本：新增硬件、开发、延迟、功耗、实时性、稳定性文档和改动记录，重写根 README； 新增构建、性能、延迟与串口长测脚本，以及长测客户端脚本。 - 构建：固定 esp-1.97.0.0 工具链，分区表随构建复制，更新 sdkconfig 与忽略规则。
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# 发射功率、断连距离与拥塞分析（2026-10-18）
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当前交付请求 `WIFI_TX_POWER_DBM=15`，实板驱动回读 **15.00 dBm**。根据用户的距离与拥塞反馈，从 17 dBm 回退；启动和 Wi-Fi 重连后应用同一设置，压缩与温控控制器不自动降低发射功率。三缓冲、VGA 彩色、AE 目标 45、约 20 ms 曝光上限和 PLL 时钟保持不变。
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这里的数值是驱动配置的发射功率上限。API 回读不能代替功率计，不能认为所有 PHY 速率下、每个数据包的天线端输出都恰好相同。
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## 先前 17 dBm 记录说明了什么
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| 记录 | 时间 | 原生接收帧率 | 原生帧损失率 | 板端发送失败 / 应用重试 / 放弃目标帧 |
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| 17 dBm 第一轮 | 视频 30 s / 串口 75 s | 29.78 fps | 0.667% | 90 / 80 / 10（整段串口） |
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| 17 dBm 第二轮，增加周期回读 | 视频 30 s / 串口 75 s | 27.92 fps | 6.889% | 498 / 446 / 52（整段串口） |
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两轮的发射上限相同，曝光与缓冲参数相同，但无线状态、场景内容和时间并未锁定，且第二轮多了周期功率读数。因此这些记录不构成严格 A/B 对照，不能单凭它们断定“增加 3 dB 必然导致某个百分比的丢帧”。用户反馈是回退依据，日志用于定位失败发生在哪一层。
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第二轮内部空闲堆最少 120039 字节、最大连续块最少 43008 字节，温度 57–58°C，无温控限帧、复位或采集错误，只有一个 UDP 订阅者。出现发送失败时伴有 `errno 12 / ENOMEM`，优先指向网络发送资源的瞬时耗尽。堆仍有余量不能排除受配额限制的 Wi-Fi TX 缓冲已满，也不能把这个错误直接当成内存泄漏。
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ESP-IDF 明确说明，UDP 连续 `send/sendto` 可以因底层驱动 TX 缓冲全部占用而返回 `ENOMEM`。目前日志中的“446 次重试”是**应用调用 sendto 的重试**，不是已测得的 802.11 空口重传次数。来源：[ESP-IDF v5.5.5 lwIP 文档](https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v5.5.5/esp32s3/api-guides/lwip.html#limitations)。
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## 为什么距离改善不明显
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1. **功率差只有 3 dB。** 14→17 dBm 的配置上限约为两倍功率，不是两倍距离。按简化路径损耗模型 `距离倍率 = 10^(3/(10n))`，自由空间 `n=2` 时约 1.41 倍，假设室内 `n=3–4` 时约 1.19–1.26 倍。这只是模型估算，不是本次测得的距离。
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2. **收发链路必须同时成立。** 增强板卡发射不能增强板卡接收；AP 信标、应答、订阅和数据回程仍依赖另一方向。ESP-IDF 的断连说明包含持续丢失信标等原因。当前记录没有最远点的断连 reason、AP 侧接收强度或重传统计，不能确定距离边界由哪一方向限制。来源：[ESP-IDF 断连事件说明](https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v5.5.5/esp32s3/api-guides/wifi.html#wifi-event-sta-disconnected)。
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3. **回读是上限，RSSI 有方向。** 板端日志里的 RSSI 是板卡接收到 AP 的信号，不是 AP 接收到板卡的信号。17 dBm 第二轮 RSSI 为 −25 至 −14 dBm，属于近距离记录，不能拿来证明远距离的上行链路已经改善。
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## 为什么拥塞仍会加重
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已确认的应用行为是：每约 33 ms 取得一张 JPEG，再把它拆成多个数据报连续提交，分片间隔为 0；成功返回只表示本地网络栈接受，不能证明 AP 或电脑已经收到。每帧 8 ms 重试预算和 25 ms 持有期限限制应用等待，但不能撤回已经进入 SDK 的旧分片。
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提高发射上限不会增加信道带宽或路由器的排队能力。若空口竞争、速率回退或重传使驱动排空变慢，突发提交仍会填满 TX 缓冲。这是与日志一致的机制推断；本次没有 CCA 忙占比、MAC 重传、实际发送 MCS 或 AP 队列数据，尚不能把它们中的某一项确认为功率变化造成的根因。来源：[ESP-IDF TX 数据路径与缓冲说明](https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/v5.5.5/esp32s3/api-guides/wifi.html#how-to-improve-wi-fi-performance)。
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更高功率改变干扰覆盖、射频线性度或供电瞬态，也可能间接影响链路，但这里没有相应测量，不将“接收端过载”“功放饱和”或“电压跌落”写成已确认原因。无 Brownout 记录也不能证明射频供电完全没有瞬态变化。
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电脑当前通过 **5 GHz / 信道 161 / 802.11ac** 连接，摄像头使用 2.4 GHz。因此不能直接声称视频在同一个 2.4 GHz 信道被路由器重复发送了两次；摄像头上行、AP 转发、电脑接收与 TUN 处理仍可能分别排队，TUN 保持原样。
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## 还需区分本地跳帧
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17 dBm 第二轮视频区间中，原生接收了 838 张完整 JPEG，而辅助本地 WebSocket 观察器收到 582 张。两者不是同一个指标：后端采用最新帧覆盖和帧龄期限，慢消费者可能主动跳过已完整收到的帧；少收到的本地消息不能全部算成无线丢帧，更不能直接等同于真实屏幕绘制帧率。
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## 当前回退验证与后续定位
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测试期间用户补充观察：用手握持开发板时丢包明显增多。测试没有逐秒标记握持、位置和朝向，五分钟记录应视作现场连续性观察，不能当作固定摆位的功率 A/B 测试。人体靠近 PCB 天线导致的吸收、失谐或遮挡成为更值得优先排查的线索。
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本轮只改变功率上限到 15 dBm，保持其他图传参数与单 UDP 订阅，做五分钟收流观察；结果由交付包 `POWER-RESULT.json` 记录。之前的 17 dBm 记录保留为 `POWER-HISTORY-tx17.json`，14 dBm 的阻塞处理记录保留在 [REALTIME.md](REALTIME.md)。本轮不重新测量最远断连距离或物理屏幕端到端延迟。
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下一项值得单独对照的是**分片突发整形**：固定 15 dBm、曝光和 JPEG 策略，按发送回压逐步比较小批次提交与短暂让出调度，并同时看原生完整帧率、网络丢帧、主动跳帧和帧龄。不能仅通过增大缓冲或延长重试，把丢帧转化为持续排队延迟。若要确认距离瓶颈，需要同步记录远点断连原因、AP 侧板卡 RSSI、MAC 重传和信道忙占比。
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## 蛇形 PCB 天线的握持改善
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手接近天线会改变其周围的电磁环境，人体和外壳可使 PCB 天线失谐；人体也会吸收、遮挡部分射频能量。这是对用户观察的机制解释，本板尚未测量 S11、效率或握持前后的辐射图。TI 的 2.4 GHz PCB 天线实测例子显示，加入外壳并手持后匹配状态明显变化，需要在实际使用条件下匹配。来源：[TI 天线阻抗测量与匹配，章节 6](https://www.ti.com/lit/an/swra726/swra726.pdf)。
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建议按以下顺序改善：
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1. **先改善握持和摆位。** 用塑料支架或绝缘延长握柄固定，让蛇形天线端伸出、远离手掌；握住远离天线的一端。可先尝试让手与天线相距约 3–5 cm，再按实测增加距离，这不是保证性能的固定阈值。
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2. **留出天线净空。** Espressif 建议成品外壳中天线各方向至少 15 mm 净空；这不是“距离手 15 mm 就一定够”的保证。天线附近避开电池、金属支架、屏蔽片和紧贴的 USB 线或排线，外壳在天线区域使用非金属材料。来源：[ESP32-S3 PCB 天线布局指南](https://docs.espressif.com/projects/esp-hardware-design-guidelines/en/latest/esp32s3/pcb-layout-design.html#general-principles-of-pcb-layout-for-modules-positioning-a-module-on-a-base-board)。
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3. **固定朝向再比较。** 在同一位置和画面下，保持开发板朝向固定，比较“不接触 → 握远端 → 手靠近天线 → 移开手”，每段 30–60 秒，同时记录完整帧损失和板端 RSSI。单看 RSSI 不能覆盖上行质量，但可帮助区分朝向、遮挡与队列负载变化。
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4. **需要长期手持时，优先考虑外置天线版本。** `ESP32-S3-WROOM-1` 为 PCB 天线，`WROOM-1U` 为外置天线接口版本。选兼容摄像头接线、Flash/PSRAM 配置的板卡，将合适的 2.4 GHz 天线安放在握持区域之外；具体封装、接口和射频连接须按实际板卡核对。外置天线也应远离手和金属。来源：[Espressif 模组数据手册](https://documentation.espressif.com/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_en.pdf)。
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5. **必须贴近人体使用时，按最终结构调谐。** 外壳、支架、馈线和手持姿态都参与最终匹配，需要 VNA/射频测量后调整匹配网络。直接延长蛇形走线、随意焊线或并接两根天线不能代替调谐；在现板上先做可逆的机械隔离更容易验证。
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## 15 dBm 本轮结果
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当前 15 dBm 交付 App SHA-256：`a6092e4b0cf42819c04424e066651f285b8961312a73822d667532f800e46767`，应用分区 `0x70000`。COM8 烧录与三段独立校验通过；355.1 秒串口的 71 次功率回读均为 15.00 dBm。五分钟观察：原生完整接收 **29.68 fps**，丢帧 **1.045%**，本地 JPEG 通道 **28.23 fps**，31 张抽帧全部完整解码为 640×480 RGB，无无效 JPEG、设备离线、通道断开、复位或采集错误；仍有最长 1.646 秒到帧间隔，不能将此轮称为无卡顿。距离与拥塞分析、测试边界见 [POWER.md](POWER.md) 和制品 `POWER-RESULT.json`。
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按时间近似对齐的板端五分钟区间有 731 次发送失败、653 次应用重试、78 次目标帧放弃；温度 56–58°C，RSSI -35 至 -11 dBm。板端区间由五秒采样的结束时间选择，边界并非逐包精确对齐。与此前短测时长、现场无线状态和 JPEG 内容不同，不能将差值归因于功率这一项。
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