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FasterEdge MCU - C51 (8051)

FasterEdge 框架的 8051 单片机平台实现（Keil C51 版）

一、简介

本项目是 FasterEdge 框架在 8051（C51） 单片机平台上的实现。8051 为 8 位内核、内置 RAM 仅 128~256 字节，无网络、无操作系统，因此在 MCU-ESP32 / MCU-ESP8266 基础上进一步精简能力子集。

  • ✅ 仅 Keil C51 版（8051 无 Arduino 版，Keil C51 是其标准工具链）
  • ✅ 与主仓库同名同命令，云边协同对等编程
  • ✅ HMAC-SHA256 纯 C 零依赖（8 位机可运行）
  • ✅ 存储用 EEPROM 抽象（STC 内置 IAP / 外接 24C02）
  • ✅ 全工程 C89 兼容写法，可在 Keil C51 直接编译

二、已实现能力（8051 合理子集）

Ability（6 个）

名称 类别 命令
BaseAbility 基础 list_data_names / list_ability_names
RoleAbility 角色 describe / set_role / get_role
TimeAbility 时间 sync_manual / sync_system / get_time / configure_run（无 NTP）
OneKeyAbility 令牌 issue_token / verify_token / revoke_all / list_tokens / status / rotate（HMAC-SHA256）
SerialAbility 串口 open / close / write / read / is_open / set_config / get_config / list_ports
ModbusAbility Modbus set_unit_id / get_unit_id / read_holding / read_input / read_coils / read_discrete / write_holding / write_coil（RTU 从站）

Data（2 个）

名称 功能 命令
BaseData 框架元信息 logo / info
ConfigData KV 配置（EEPROM 持久化） get / set / delete / list / snapshot

三、排除项与理由

能力 排除原因
MQTTAbility / NetMapData 8051 无网络协议栈
EdgeRoleAbility 依赖网络心跳上报
ConfigFileAbility 与 ConfigData 重复，且无文件系统概念
KeyringData 与 OneKeyAbility 合并（同一 EEPROM 密钥存储）
TimeAbility.sync_ntp 无网络无法 SNTP 校时

四、目录结构

MCU-C51/
├── keil/                       # Keil C51 版（uVision 工程）
│   ├── MDK-ARM/                # FasterEdge-MCU-C51.uvproj（Keil C51 工程）
│   ├── Core/                   # fe.h / fe.c / fe_hmac_sha256.c（纯 C）
│   ├── Inc/                    # fe_ability.h / fe_data.h / fe_port.h
│   ├── Ability/                # ability_*.c（6 个）
│   ├── Data/                   # data_*.c（2 个）
│   └── User/                   # main.c / register.c / fe_port.c（移植层）
└── platformio_ide/             # VS Code + PlatformIO 插件工程（STC 平台 + SDCC）
    ├── platformio.ini          # stc / stc89c52rc（或 stc15f2k60s2）
    ├── .vscode/extensions.json # 推荐 PlatformIO IDE 插件
    ├── include/                # fe.h / fe_ability.h / fe_data.h / fe_port.h / fe_hmac_sha256.h
    └── src/                    # 复用 keil 裸机 C + SDCC 版 fe_port（8051 寄存器级实现）

C51 无 Arduino 版；两套裸机 C 工具链：keil/（Keil C51）与 platformio_ide/（SDCC，VS Code 插件），能力与命令完全一致。

五、使用说明

  1. 用 Keil C51（uVision）打开 keil/MDK-ARM/FasterEdge-MCU-C51.uvproj
  2. 在 User/fe_port.c 中完成平台移植：
    • UART：初始化定时器 1 波特率 + 串口中断（TODO 注释附代码骨架）
    • EEPROM：文件末尾附 STC89/STC15 内置 IAP 与 AT89S52 + 24C02 I2C 两套参考实现
    • 时间：定时器 0 秒中断计数
  3. 编译生成 HEX，烧录到 8051
  4. 通过串口（默认 115200）输入命令

串口命令示例：

help
ability_BaseAbility list_ability_names
ability_RoleAbility set_role edge
ability_TimeAbility sync_manual 1700000000
ability_OneKeyAbility issue_token sensor01
ability_ModbusAbility set_unit_id 3
ability_ModbusAbility write_holding 0,42
ability_ModbusAbility read_holding 0,4
ability_SerialAbility set_config 0,9600
ability_SerialAbility write hello
data_ConfigData set wifi.ssid=MyNet
data_ConfigData get wifi.ssid
data_BaseData info

六、C51 适配要点

差异点 ESP32/ESP8266 C51 (8051)
编译器 PlatformIO (GCC) / Keil MDK Keil C51
类型 uint32_t / size_t u8 / u16 / u32 / u64（long long）
int 位宽 32 位 16 位（代码避免依赖 int 位宽）
存储 NVS / Flash EEPROM（STC IAP 或 24C02）
网络 有 无（能力子集剔除网络项）

七、PlatformIO IDE 版使用（VS Code 插件）

platformio_ide/ 是 SDCC 编译器版 工程（PlatformIO STC 平台），复用 keil 版 C 代码，fe_port.c 为 SDCC 兼容的 8051 寄存器级实现（UART 轮询收发 / 波特率定时器 / TODO 留 EEPROM 与时间）。无需 Keil 即可在 VS Code 中编译烧录。

  1. VS Code 安装 PlatformIO IDE 插件（打开 platformio_ide/ 时自动提示）
  2. 打开 platformio_ide/ 目录
  3. 底部状态栏点击 Build / Upload / Serial Monitor（115200）
cd platformio_ide
pio run            # 编译（生成 HEX）
pio run -t upload  # 烧录
pio device monitor # 串口监视

换芯片：编辑 platformio.ini 将 board 改为 stc15f2k60s2 等其他 STC 板型；需要 %lu 长格式化时放开 -Dprintf=printf_large。串口命令与 keil 版完全一致。 | 内存 | KBMB | **128256B**（缓冲缩至 96B，大表放 xdata）| | C99 特性 | 可用 | C89 兼容（无复合字面量，静态模块表）|

八、MCU 专有模块

除主仓库对应能力外，本仓库提供 3 个 MCU 专有 模块（寄存器 / 端口 GPIO / 芯片信息）。C51 的寄存器操作针对 8051 双地址空间：SFR（特殊功能寄存器 0x80-0xFF）与 XRAM（外部扩展 RAM 0x0000-0xFFFF），端口为 P0-P3：

模块 类型 命令 说明
RegAbility Ability read_sfr <addr> / write_sfr <addr>,<value> / read_xram <addr> / write_xram <addr>,<value> / info SFR / XRAM 读写（fe_port 跳转表 + xdata 指针）
GpioAbility Ability mode <port>,<input|output> / write <port>,<0x00-0xFF> / read <port> / info 8051 端口 P0-P3（port 0-3）
ChipData Data info 芯片型号 / RAM / Flash / 频率

示例：

ability_RegAbility read_sfr 0x90        # 读 P1
ability_RegAbility write_sfr 0x90,0xAA  # 写 P1
ability_RegAbility read_xram 0x1234
ability_RegAbility write_xram 0x1234,0x55
ability_GpioAbility write 1,0x0F        # P1 输出
ability_GpioAbility read 1
data_ChipData info

⚠️ 寄存器操作直接访问硬件，误写可能导致系统异常，仅供调试/底层驱动使用。SDCC 版 fe_port.c 已提供 SFR 跳转表与 xdata 指针的真实实现。

九、与 FasterEdge 主仓库的对应关系

  • 命令名与主仓库完全一致，与 MCU-ESP32/ESP8266 实现同构
  • Atom 模型：单例全局 Atom，data_ / ability_ 前缀路由
  • 令牌用 HMAC-SHA256（纯 C，无 mbedTLS），密钥 EEPROM 持久化
  • Modbus 寄存器表存 RAM，RTU 帧服务入口 modbus_slave_service() 已预留

十、姊妹项目