docs: 整理项目文档并统一界面表述
将项目说明按主题集中到 docs,补齐根目录 README 和 AGENTS,移除弃用方案并保留有效测试记录与未实现提案。同步文档索引、引用及改动日志生成路径,README 增加 GitHub Markdown 导航和 Mermaid 图。 - fix(client): 统一状态与操作文案,录制和截图成功后再显示完成提示 - test(client): 按文件名核对媒体类型,避免依赖时间戳排序 验证:23 份项目文档、144 处本地引用、27 条外链、2 张 Mermaid 图;前端构建和 12 项测试;截图与录制的 4 条异步反馈路径;Windows Rust 编译检查和后端测试。后端 40 项返回成功,其中 3 项 ffmpeg 集成用例因本机缺少工具而未实际执行。
This commit is contained in:
+6
-238
@@ -1,243 +1,11 @@
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# protocol
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摄像头 UDP 图传的线路格式,**固件与两端客户端共用**。
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图传与装甲板共用的 UDP 线路格式及帧重组库,不依赖 ESP-IDF,可在主机上测试。
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```
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protocol/ 线路格式 + 帧重组 (23 个单元测试,无 ESP-IDF 依赖)
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. 固件 -> ESP32-S3 (交叉编译,Xtensa)
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desktop/ 桌面客户端 (RMIC::2026,Tauri v2 + React + Rust,两种身份)
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在本目录执行,Windows MSVC 示例:
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```powershell
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cargo +stable test --locked --target x86_64-pc-windows-msvc --config 'unstable.build-std=[]'
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```
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这是本仓库里最该被测试的部分:帧重组和编码都极易出微妙错误,而这两件事都无法
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在固件上验证——你只会看到"不出画面"。
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因此它为宿主架构编译,与 ESP-IDF 完全无关:
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```sh
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cd protocol && cargo test
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```
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非 macOS / Apple Silicon 主机上,`protocol/.cargo/config.toml` 里钉住的 target 不适用,需按 [DEVELOPMENT.md](../DEVELOPMENT.md) 用 `--target <宿主三元组> --config 'unstable.build-std=[]'` 覆盖。本机实测:
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```
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23 passed
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```
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## 拓扑
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```text
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┌──────────────────────────────┐
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│ RMIC::2026 桌面端(仅显示) │
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│ 队伍一 + 队伍二 + 双方血量 │
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└───────────────┬──────────────┘
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│ 同一个局域网,广播可用
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┌────────────────────┼────────────────────┐
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│ │ │
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┌───────┴───────┐ ┌───────┴───────┐ ┌───────┴───────┐
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│ 图传板 A │ │ 图传板 B │ │ 装甲板 ×4 │
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│ (队伍一) │ │ (队伍二) │ │ (已实现) │
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└───────────────┘ └───────────────┘ └───────────────┘
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```
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两块板子不区分队伍——它们只知道自己是谁(MAC 派生的 id),"哪一边"由客户端决定。
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烧同一份固件即可,配置在客户端一侧。
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## 线路格式
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每个数据报 = 27 字节头 + 至多 1400 字节载荷:
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```text
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0 1 2 3
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
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+-------------------------------+-------+-----------------------+
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| magic (u32) | type | version (u16) |
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+-------------------------------+-------+-----------------------+
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| sender_id (u32) | frame_id (u32) |
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+-------------------------------+-------+-----------------------+
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| frag_index (u16) | frag_count (u16) |
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+-------------------------------+-------+-----------------------+
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| total_len (u32) | width (u16) | height (u16) |
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+-------------------------------+---------------+---------------+
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| payload (0..=1400) |
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+---------------------------------------------------------------+
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```
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全部整数**小端**——ESP32-S3(Xtensa)和所有桌面架构都原生如此,编解码就是
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`to_le_bytes` / `from_le_bytes`,没有字节序转换步骤。
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`msg_type` 决定同一端口上的字节如何解释,这是视频、发现、装甲板能共用一个端口的
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前提:
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| type | 方向 | 用途 |
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|---|---|---|
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| 1 `Video` | 板子 → 客户端 | 一帧 JPEG 的第 N 个分片 |
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| 2 `Subscribe` | 客户端 → 板子 | "我是这个角色,请给我画面" |
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| 3 `Hello` | 板子 → 客户端 | "我在线,我是谁" |
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| 4 `Heartbeat` | 板子 → 客户端 | 同上,心跳形式 |
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| 5 `ArmorHealth` | 装甲板 → 客户端 | 血量(已实现) |
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### 四个设计决定
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**27 字节不凑整。** 头只占每个 1427 字节数据报的 1.9%,而为对齐在固件和客户端两侧
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各写一段手写偏移常量,更容易引入静默错位。
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**`sender_id` 是多路的前提。** 裁判终端同时收两块板子,靠它在同一端口上区分来源。
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**`width`/`height` 每个分片都重复携带**(不只是第 0 个),这样每个数据报都能独立
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解析,中途加入的接收端也能立刻知道分辨率。
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**`version` 不匹配就拒收**,而不是按错误布局继续解析——后者会表现为随机崩溃或画面
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错乱,比拒绝连接难查得多。
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## 通告里的版本信息
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`Hello` / `Heartbeat` 的负载是**向后兼容的一截**,现在 10 字节:
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```text
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相对 HEADER_LEN 的偏移
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0 2 6 8 10
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+-----+-----+-----+-----+
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| fw | ver | bld |proto| fw: u16 旧字段(老客户端还读它)
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+-----+-----+-----+-----+ ver: u32 major<<16|minor<<8|patch
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bld: u16 构建号(git 提交数)
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proto: u16 板子编译进去的线路协议
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```
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三个决定:
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- **旧的 2 字节 `fw` 保留不动**。老客户端只读它,多余的字节不看,所以一次固件更新
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不会把还在用旧客户端的机器踢下线。
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- **新客户端接受只有 2 字节的老固件**:版本与构建号回到 0("未知"),协议号退回帧头里
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的那个。界面显示"版本未知",而不是一个看起来像真值的 `0.0.0`。
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- **通告用宽松的帧头解析,视频帧不用**。见下一条。
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### 为什么通告允许协议不匹配
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严格解析会把 `version != PROTOCOL_VERSION` 的数据报全部丢掉。对视频帧这是对的——按错的
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布局去解读一段 JPEG 只会得到垃圾。但对**通告**,那意味着一块烧了别的协议版本的板子在
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客户端看来根本不存在,现场看到的现象只有"没有画面"。
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所以 `Hello::decode` 走 `decode_header_lenient`:魔数、长度、字段照常校验,只是不看版本。
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读出 `proto` 之后,客户端就能直接说"板子是协议 2,客户端是协议 1,画面会被丢弃,请重新
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烧录",而不是让人去猜。
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这不削弱边界:视频、订阅、装甲板上报仍然走严格解析。
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## 为什么视频走 UDP 而不是 TCP
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实测(VGA 640x480,传感器产出 22 fps):
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| | TCP(HTTP MJPEG) | UDP |
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|---|---|---|
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| 传感器实际产出 | 22 fps | 22 fps |
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| 客户端实际收到 | **1.9 fps** | **20.8 fps** |
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| 实际吞吐 | 0.28 Mbit/s | 1.72 Mbit/s |
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TCP 那一栏只用了链路能力的 1% 左右(ESP32-S3 在良好 2.4GHz 链路上 TCP 实测上限
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约 20–30 Mbit/s)。**链路是空的**,帧却堵在队头阻塞后面等一个实时画面等不起的
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重传计时器。
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UDP 没有重传与确认:缺了分片的帧整个丢弃,下一帧顶上。这换来低延迟,也把本来就
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有的带宽真正用起来了——但即便如此也只用掉 6–9%,说明瓶颈从头到尾都不在带宽上。
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## 接收端的取舍
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`FrameAssembler` 的策略就是全部要点:**一张帧只有所有分片都到齐才交付,且最新的
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帧永远优先。**
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UDP 不保证跨数据报的顺序与到达,所以试图"补洞"的接收端做的功比"等下一张完整帧"
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更多——而且补的过程中会显示撕裂的画面。
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### 按发送方分开
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**每个发送方必须有自己的重组器。** 两块板子的 `frame_id` 各自独立计数,塞进同一个
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重组器会让它们互相顶掉,两路都出不来。
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### 重复分片必须去重
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`FrameAssembler` 按分片下标记录是否收到,重复的直接跳过且不计数,并显式确认最后一个
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分片确实到过。
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用单一计数 `seen >= expected` 判断收齐不够健壮:一个丢失的分片若能被某个分片的副本
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凑数,计数就达标了,而缓冲区里留着空洞,交出去一张尾部是 0 的 JPEG。两个测试专门覆盖
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它(`a_duplicate_cannot_complete_a_frame_with_a_hole`、
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`a_gap_that_is_never_filled_never_yields_a_frame`)。
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**在实测链路上一次重复投递都没出现过。** 一到两个订阅者、20 秒 2000+
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个分片,重复数为 0(固定端口与临时端口两种订阅方式都试过)。所以这层防护是为了正确
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性,不是为了修一个正在发生的故障。
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它防的是"哪天真的重复了"——那时症状是**帧率完全正常、没有任何报错线索**,只有偶尔
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几张图解不出来,比一次崩溃难查得多。
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### 按 frame_id 隔离,换帧即放弃
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每个 `FrameAssembler` **按 `frame_id` 隔离**状态:`frame_id` 一变就重置,之前那帧的半
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成品直接丢掉。
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不隔离的后果很具体——某帧丢了分片之后,下一帧的分片会接着往同一个计数器里凑,凑够
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了就交出去一张**混着两帧**的 JPEG。
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这个坑我踩过:`scripts/udp_probe.py` 最初只按 `sender_id` 存重组状态,于是 10 秒里报出
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34 张"JPEG 不完整"。那个数字看起来像丢包或重复分片的证据,我据此给 `protocol` 写了一
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个"修复重复分片"的提交和一段因果说明——**结论是错的**,那段归因比它揭示的 bug 更值得
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记下来。修掉之后同样 14 秒内是 0 张。
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探到坏帧时,先怀疑测量工具。
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### 有界超时
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发送方在帧中途死掉时,半截缓冲会永远留在重组器里。`expire()` 堵住这个。
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### 发送端的复用
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`Fragment::encode_into()` 追加写入而不分配:发送端对每帧的每个分片复用同一个缓冲。
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22 fps 下这是每秒约 250 次分配,省掉它们在这块同时要抢内部 RAM 的芯片上很实在。
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`fragment_frame()` 从 JPEG 长度推出分片数,因此调用方不可能产出与自身矛盾的集合。
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## 拒收条件
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`Fragment::decode` 会挡掉这些,`FrameAssembler` 不必再操心:
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| 条件 | 为什么 |
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|---|---|
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| `magic` 不符 | 同端口上可能有别的协议 |
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| `version` 不符 | 按错误布局解析比拒收难查 |
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| 长度不足 27 字节 | 可能是存活探测包(1 字节) |
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| `frag_count == 0` | 自相矛盾 |
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| `frag_index >= frag_count` | 自相矛盾 |
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| 载荷比 `total_len` 还长 | 损坏,且在造成大额分配之前就该挡住 |
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## 不变量
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- 一个数据报不超过 `HEADER_LEN + MAX_FRAGMENT_PAYLOAD` = **1427 字节**,低于典型
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以太网的 1500 MTU。
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这一点比看起来重要:超 MTU 的数据报要么被 AP 丢弃,要么被 IP 分片,两种情况的
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丢包都**记在应用账上**而不是网络账上——后者本来更容易排查。
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- VGA 下每帧约 17 个分片。
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- `DEFAULT_PORT` = 5600,两端共用同一个常量。
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- `ARMOR_PORT` = 5601,装甲板血量上报。
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## 身份
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`id_from_mac()` 用固定长度输入的 FNV-1a 从 MAC 派生 `sender_id`。
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**用 MAC 而不是 IP**,因为客户端要把绑定存进配置文件并在重启后继续有效——DHCP 换
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地址是常态,MAC 不会变。用 MAC 也意味着烧同一份固件即可,不需要任何"我是谁"的配置。
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返回值避开 0,那是裁判终端的保留值。哈希有测试保证稳定性与不撞车。
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## 独立核对
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`scripts/udp_probe.py` 手写了这里的每一个常量,**不依赖本 crate**。
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这正是它的价值:如果本 crate 的编码有错,脚本仍按文档解析,会立刻报出不一致。反面
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例子也有——它的 `role` 字节曾多填 12 个零字节,固件按偏移严格读取因而拒收,表现为
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"板子在线但 0 clients subscribed"。改协议时记得同步它。
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## 装甲板
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`ArmorHealth` 占 `MsgType` 的 5 号。装甲板主板向 `ARMOR_PORT` 广播,`desktop/core/src/armor.rs`
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里的 `ArmorHealthStore` 负责接收。收不到上报时界面显示占位符而不是 0——**0 看起来像真值,
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现场看到会以为对方已经没血了**。
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其他平台换成对应的宿主 target。字段布局、版本兼容、重组策略与拒收条件见[UDP 协议](../docs/protocol/udp.md),测试方法见[开发与验证](../docs/development/firmware.md#主机测试)。
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Reference in New Issue
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