项目分享：把亿佰特 E22-433M30S LoRa 评估板演示固件从裸机移植到 Zephyr 4.4， 并在其上实现两块开发板的温湿度（SHT30）实时互联。

1. 项目简介

本项目在两块 STM32F103C8T6 + E22-433M30S（SX1268，433MHz LoRa） 开发板上实现：

• 图形化菜单（SSD1306 OLED，u8g2 图形库 + MultMenu 菜单框架）： LoRa 参数设置（SF/BW/CR/频率/功率/包数）、Tx/Rx 收发测试（含 RSSI、丢包统计）

• 双机温湿度互联：每块板通过 SHT30 采集本地温湿度，经 LoRa 周期性互发； OLED 上实时显示互联状态（Online/Offline）、本地/对端温湿度、对端信号强度 RSSI、 收发包计数

• USB CDC 虚拟串口控制台（诊断日志）、LED 收发指示、蜂鸣器按键音

整个系统运行在 Zephyr RTOS 4.4 上，由 AI 代理辅助完成移植与调试。

2. 硬件平台与接线

2.1 开发板资源（板载，无需接线）

2.2 外接 SHT30（至少一块板）

板载硬件 I2C 引脚均被占用或未引出，SHT30 使用软件模拟 I2C：

• 模块 ADDR 脚接法不限（0x44/0x45 固件自动探测）

• 只靠芯片内部上拉即可工作；若读数不稳定，SCL/SDA 各加 4.7kΩ 上拉到 3.3V

3. 功能演示指南

1. 两块板上电 → OLED 显示 logo → 进入菜单首页

2. 菜单操作：上/下/确认三键（PB4/PB9/PB7），按键有蜂鸣提示音

3. TH Link 页（双机互联主界面）：

Link : Online          ← 双机互联状态（6s 内收到对端包）
Local: 25.3C  48.2%    ← 本机 SHT30
Peer : 24.9C  50.1%    ← 对端温湿度（无传感器显示 --）
RSSI : -45dBm  2s ago  ← 对端最近一包信号强度/距今时间
TX/RX: 123/45          ← 本板已发包数 / 已收对端包数

实物图：

4. 系统架构

4.1 线程模型

main 线程：设备检查 → key/led/e22/th_link 初始化 → 创建菜单线程
菜单线程（1536B 栈）：key_scan_tick() + Menu_Task()，2ms 节拍
互联线程（1536B 栈）：每 2.0~2.8s（周期由芯片 UID 决定）读 SHT30 → LoRa 发包 → 挂接收
系统工作队列（2048B 栈）：LoRa 接收回调（只做校验+数据更新）

4.2 代码结构（D:\luglZephyrproject\app\e22_433m30s_demo）

src/
  main.c        入口
  e22_demo.c    LoRa 应用层（Zephyr lora API：lora_config/send/recv_async）
  th_link.c     双机互联：SHT30 采集、数据包协议、收发调度、状态判定
  sw_i2c.c      自写软件 I2C 主机（GPIO bit-bang，方向切换式）
  key.c/led.c/buzzer.c/u8g2_hal.c   平台移植层
MultMenu/       菜单框架 + 应用回调（原工程代码，最小改动）
u8g2Lib/        u8g2 图形库（原工程裁剪版，零改动）
boards/stm32_min_dev_stm32f103xb.overlay   全部硬件描述（设备树）

4.3 互联协议

• 数据包（8 字节，__packed）：'T','H' | seq | temp×100(int16) | hum×100(int16) | CRC8

• CRC-8 多项式 0x31 初值 0xFF（与 SHT30 相同），覆盖 crc8 之前所有字段

• 传感器无效时发哨兵值 INT16_MAX：互联状态与传感器解耦，Link 照样 Online

• 接收回调校验 magic + CRC，通过才更新对端数据与 RSSI

5. 关键技术点

1. Zephyr LoRa 子系统：内核自带 SX1268 驱动（LBM 后端），TCXO 电压/射频开关/ 复位时序全部在设备树里声明，应用层只需 lora_config/lora_send/lora_recv_async

2. u8g2 + MultMenu 整体复用：只重写约 100 行 I2C 移植层，几千行界面代码零改动

3. 软件 I2C（方向切换式 bit-bang）：STM32F1 硬件 I2C 全部被占用， PB15/PB14 上 GPIO 模拟，开漏语义用"输入带上拉=释放 / 输出低=拉低"实现

4. 双机免同步错频：发包周期用 STM32 96 位唯一芯片 ID 派生（每片不同）， 两台设备的发送窗口持续滑动，无需任何握手即可避免持续对撞

5. 射频仲裁：进菜单 Tx/Rx 测试时后台互联自动挂起，退出自动恢复

6. 调试历程（踩坑记录）

这次开发中最有价值的部分——四个真实踩到的坑：

坑 1：J-Link 拒绝烧录（器件型号 64KB 限制）

Zephyr 按板型给 J-Link 传 STM32F103C8（标称 64KB），86KB 固件越界被拒。 解决：手动指定 STM32F103CB（128KB 兼容型号）烧录。C8 芯片实际多有 128KB， 设备树里把 flash0 扩到 128KB 即可。

坑 2：F1 内部上拉在输出模式无效（SHT30 读不到）

软 I2C 初版用"开漏输出 + 内部上拉"，结果 SHT30 完全无应答。 根因：STM32F1 的内部上拉电阻只在输入模式生效（RM0008）， 开漏输出模式下释放总线 = 引脚悬空。 解决：改为方向切换式——释放总线切成"输入+上拉"，拉低切成"输出低"。

坑 3：双机持续对撞（偶尔收到一包）

两板都是固定 2s 发包周期，节拍接近时每轮都在同一瞬间发射， 发射期间收不到对方，只有晶振误差让相位慢慢漂开才偶尔收到一包 （现象：RSSI 有值但 "111s ago"）。 第一版修复（失败）：(启动时刻 + 序号×397) % 800 抖动——两板序号同步递增， 若上电时刻接近，抖动同步变化，依然对撞。 最终修复：用芯片唯一 ID 派生不同的基础周期（如 2.1s vs 2.45s）， 发送窗口持续滑动，必然频繁错开。

坑 4：结构体填充字节毁掉 CRC（RX 恒为 0）

数据包结构体没加 __packed，编译器在 uint8 seq 和 int16 temp 之间插了 1 字节填充。发送方算 CRC 时把未初始化的填充字节和 crc 字段本身的垃圾值 算了进去，接收方用收到的真实 crc 值重算——必然不匹配，几乎每包都被丢弃 （约 1/256 概率碰巧对上，正好解释了"偶尔能收到"）。 解决：__packed + 零初始化 + CRC 长度用 offsetof(crc8)。 教训：跨设备协议结构体必须 packed，CRC 覆盖范围要用 offsetof 显式表达， 不要依赖 sizeof 的巧合。

调试方法论

• 固件里主动埋诊断：串口日志（每周期一条：发送计数/传感器错误码/ 收到对端包）+ OLED 上直接显示 TX/RX 包计数，不用串口也能分诊

• 解耦排查：传感器无效也照常发包（哨兵值），把"射频通不通"和 "传感器通不通"拆成两个独立问题

• 计数器分诊：TX 不涨=没发出、TX 涨 RX 不涨=收不到、RX 涨=通了

7. 构建与烧录

# 构建（Git Bash）
cd /d/luglZephyrproject
ZEPHYR_TOOLCHAIN_VARIANT=zephyr \
ZEPHYR_SDK_INSTALL_DIR='D:\luglZephyrproject\zephyr-sdk-1.0.1\zephyr-sdk-1.0.1' \
west build -b stm32_min_dev/stm32f103xb app/e22_433m30s_demo -p always

# 烧录（J-Link，注意用 STM32F103CB 型号）
"C:\Program Files\SEGGER\JLink\JLink.exe" -nogui 1 -if swd -speed 4000 \
    -device STM32F103CB -CommanderScript jlink_flash.jlink
# jlink_flash.jlink 内容：r / h / loadfile ...zephyr.hex / r / g / q

USB 串口（115200 8N1）可查看诊断日志：TH: SHT30 found at 0x44、 TH: local=25.3C/48.2% sent#12、TH: peer packet rssi=-45 等。

8. 资源占用

SRAM 余量仅约 300B，为塞进 20KB 做的裁剪：主栈/中断栈各 1024、菜单与互联线程 各 1536、系统工作队列 2048（LoRa 接收回调需要）、CDC FIFO 256/256、USB 缓冲池 256。

9. 已知限制

1. Zephyr LoRa 驱动只支持标准同步字（私有 0x1424），与原 Keil 固件（0x14）不互通； 两块 Zephyr 板之间互通

2. 菜单 Tx/Rx 测试与后台互联共用射频，进入测试页时互联暂停（TH Link 显示 Offline 属正常），退出后自动恢复

3. 软 I2C 约 50kHz，只服务 SHT30（每 2 秒约 1ms 事务），不影响显示与射频

4. SRAM 余量小，如需加功能优先考虑砍 USB CDC（可省约 7.5KB RAM）

10. 总结

• 移植：裸机 → Zephyr，换来驱动生态（LoRa/USB/PWM 现成）、硬件描述与代码解耦、 安全的并发模型；代价是资源开销与底层控制力下降

• 互联：8 字节小包 + CRC + UID 错频 + 状态解耦，用最简单的机制实现了 免配置的双机数据互通

• 调试：四个坑（烧录型号、F1 上拉、双机对撞、结构体填充）覆盖了嵌入式开发中 工具链、硬件特性、分布式时序、C 语言内存布局四类典型问题，值得复盘