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docs: improve MA-USB8 usage and troubleshooting guide
This commit is contained in:
taorye
@@ -4,12 +4,22 @@
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MA-USB8 是一块为麦克风阵列提供 USB 音频与串口数据接口的驱动板，主要用于把麦克风阵列采集到的音频（通过 UAC2.0 8通道）和声场成像/声源定位热力图（通过 CDC ACM / UART 帧）输出到上位机或 MCU。常见应用场景有语音采集/降噪/波束指向与声场可视化等。
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MA-USB8 是一块为麦克风阵列提供 USB 音频与串口数据接口的驱动板，主要用于把麦克风阵列采集到的音频（通过 UAC2.0 8 通道）和声场成像/声源定位热力图（通过 CDC ACM / UART 帧）输出到上位机或 MCU。常见应用场景有语音采集、降噪、波束指向与声场可视化等。
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- UAC2.0（USB Audio Class）: 8 通道，PCM s16_le，48 kHz
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- UAC2.0（USB Audio Class）：8 通道，PCM S16_LE，48 kHz
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- CDC ACM（USB 虚拟串口）: 16×16 原始格式声场热力图（Hotmap Frame）串行输出
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- UART: 通过 UART (2,000,000 bps) 输出 16×16 原始/HEX+彩色格式声场热力图（适合 MCU 场景）
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UAC 通道定义如下：
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| 通道 | 数据 |
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| --- | --- |
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| CH0～CH5 | PEC 采集的原始有符号 16-bit PCM |
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| CH6 | CH0～CH5 延时对齐后的平均值，用作波束合成输出 |
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| CH7 | PEC 采集的原始有符号 16-bit PCM |
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所有通道的采样率均为 48 kHz。UAC 传输期间，CH6 对应的 PEC 原始数据会被波束合成结果覆盖。
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> 本文是 MA-USB8 的使用指南，覆盖从接线、验证设备、音频录制、波束成形到如何读取/解析声场热力图与常见故障排查。
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## 快速上手
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@@ -41,7 +51,9 @@ MA-USB8 是一块为麦克风阵列提供 USB 音频与串口数据接口的驱
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### 验证设备（Windows）
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在设备管理器中可看到：音频接口 MicArray (UAC2.0) 和虚拟串口 USB串行设备 (CDC ACM)；如需 8 通道录制，请在录音软件（如 Audacity）中选择正确设备并设置为 8 通道采样。详细可见下节介绍。
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在设备管理器中可看到音频接口 MicArray（UAC2.0）和虚拟串口 USB 串行设备（CDC ACM）。如需录制 8 通道音频，请在录音软件中选择 MicArray，并将格式设置为 8 通道、PCM 16-bit、48 kHz。
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如果录音软件只能选择 1 或 2 通道，请参见[Windows 只能选择 1 或 2 通道](#Windows-只能选择-1-或-2-通道)。
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@@ -54,7 +66,7 @@ MA-USB8 是一块为麦克风阵列提供 USB 音频与串口数据接口的驱
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```bash
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arecord -D hw:1,0 -f S16_LE -c 8 -r 48000 -t wav -d 10 test_8ch.wav
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```
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这条命令录制 10s 的 8 通道 WAV（PCM S16_LE，48kHz）。
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这条命令录制 10 秒的 8 通道 WAV（PCM S16_LE，48 kHz）。
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3. （可选）使用 sox 提取指定通道（如 CH6）进行回放或分析：
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```bash
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@@ -63,16 +75,16 @@ sox test_8ch.wav ch6.wav remix 7 # sox 的通道编号从 1 开始，7 表示
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aplay ch6.wav
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```
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> 注意：硬件编号与频道索引关系与系统环境有关，录制或回放时请根据 `arecord -l`/`aplay -l` 输出确认硬件编号。
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> 注意：硬件编号与通道索引关系与系统环境有关，录制或回放时请根据 `arecord -l`/`aplay -l` 输出确认硬件编号。如果无法访问串口设备，请参见[Linux 无法访问串口设备](#Linux-无法访问串口设备)。
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#### Audacity（GUI）
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1. 打开 Audacity -> 编辑 -> 首选项 -> 设备，选择 MA-USB8 采集设备。
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2. 在录音通道处选择 8×通道。
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2. 在录音通道处选择 8 通道。
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3. 开始录制，你会看到多通道波形，停止后可以选择某一路音轨听/导出。
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**Windows 需要使用 WASAPI 才会出现 8 声道的选择**
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**Windows 下请选择 WASAPI；如果仍然只有 1 或 2 通道，请参见[Windows 只能选择 1 或 2 通道](#Windows-只能选择-1-或-2-通道)。**
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<div style="display: flex; justify-content: space-between;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/audacity-windows-wasapi-step-1.png" style="width: 48%;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/audacity-windows-wasapi-step-2.png" style="width: 48%;">
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@@ -95,23 +107,45 @@ minicom -D /dev/ttyACM0 -H
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## 读取并解析声场热力图（CDC ACM / UART）
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驱动板通过 CDC ACM（/dev/ttyACM0）或 UART（2,000,000 bps）发送热力图帧。帧格式上方已给出。下面给出串口读取/解析的示例：
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驱动板通过 CDC ACM（`/dev/ttyACM0`）或 UART（2,000,000 bps）输出声场热力图，两个接口的默认显示方式不同：
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- CDC ACM 连续输出原始二进制数据。每帧包含 16 字节帧头和 256 字节数据，详见 [Hotmap Frame 格式](#Hotmap-Frame-格式（开发者视角）)。
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- UART 默认输出原始二进制数据。在串口中输入大写 `F` 后，开启 16×16 文本热力图；再输入大写 `C`，开启伪彩显示。输入小写 `f`、`c` 可分别关闭对应功能，详见[完整指令表](#完整指令表（开发者）)。
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### 通过 minicom / picocom 观察（快速）
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- CDC ACM Raw（minicom）: `minicom -D /dev/ttyACM0 -H`（`-H` 使显示十六进制/无回显，视 minicom 版本而定）
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- UART（picocom）: `picocom -b 2000000 /dev/ttyUSB0` （仅物理串口 UART 支持 十六进制/颜色映射视图）
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- 按 `F` 切换为十六进制视图 (HEX)，然后按下 `C` （大写）切换为十六进制+颜色映射视图 (HEX-CMAP)。
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CDC ACM 使用 minicom 观察原始帧：
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```bash
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minicom -D /dev/ttyACM0 -H
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```
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<div style="display: flex; justify-content: space-between;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/picocom_uart-hex.png" style="width: 45%;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/picocom_uart-hex-cmap.png" style="width: 45%;">
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UART 使用 picocom，波特率固定为 2,000,000 bps：
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```bash
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picocom -b 2000000 /dev/ttyUSB0
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```
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打开 picocom 后输入大写 `F`，将原始二进制流切换为 16×16 文本热力图；需要伪彩显示时，再输入大写 `C`。
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如果串口没有数据或输出乱码，请分别参见[CDC ACM 不输出热力图](#CDC-ACM-不输出热力图)和[UART 输出乱码或无法显示](#UART-输出乱码或无法显示)。
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<figure>
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/minicom_acm&picocom_uart-combine.png" style="width: 100%;">
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<figcaption>左：CDC ACM 原始二进制帧的十六进制预览。右：UART 开启 16×16 打印后，从普通文本热力图切换到伪彩热力图的过程。</figcaption>
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</figure>
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<div style="display: flex; gap: 2%; flex-wrap: wrap;">
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<figure style="flex: 1 1 260px; margin: 0;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/picocom_uart-hex.png" style="width: 100%;">
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<figcaption>UART 16×16 文本热力图：输入 <code>F</code> 开启。</figcaption>
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</figure>
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<figure style="flex: 1 1 260px; margin: 0;">
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<img src="../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/picocom_uart-hex-cmap.png" style="width: 100%;">
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<figcaption>UART 伪彩热力图：开启 16×16 打印后输入 <code>C</code>。</figcaption>
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</figure>
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</div>
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（开发者参考：hexdump 检查方法与数据格式说明请参见本文末的 “开发者参考” 部分。）
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### MCU 解析串口数据帧
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如果要在 MCU 端解析这个帧，原则相同：丢弃 16 字节头并把后 256 字节按行/列解析。
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@@ -121,7 +155,7 @@ minicom -D /dev/ttyACM0 -H
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- 设置波束方向（0..9, A, B）：向串口直接输入字符（例如 `0`、`3`、`A`）来设置波束方向。
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- 打开/关闭 LED 指示灯：输入 `e` / `E` （小写关，大写开）。
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- 切换 UART 热力图打印：输入 `f` / `F`（切换 16×16 ASCII 打印）。
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- 切换 UART 热力图打印：输入 `f` 关闭、`F` 开启 16×16 ASCII 打印。
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更多详细指令及行为参见本文末的“开发者参考”中的完整指令表。
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@@ -130,28 +164,57 @@ minicom -D /dev/ttyACM0 -H
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2. 在 Audacity 中监听 CH6：你应该在 CH6 听到来自目标方向的声音被增强，或在系统中录制 CH6 再回放分析。
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## 常见问题与故障排查
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- Windows 上如果仅能看到 2 通道，可能是 Windows USB 音频驱动/软件对 USB 多通道的限制；需要使用 `WASAPI`。
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- Linux 权限问题：无法访问 `/dev/ttyACM0` 或 `/dev/ttyUSB0` 可通过添加 udev 规则或将当前用户加入 `plugdev` 组来解决：
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- `sudo usermod -a -G plugdev $USER` 然后重新登录。
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- 创建 udev 规则（示例，替换 vendor/product id）：
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### Windows 只能选择 1 或 2 通道
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先选择 `WASAPI`，再进入“设置 → 系统 → 声音 → 输入 → MicArray”，将“音频增强（Audio Enhancements）”设为“关闭”，然后重新打开录音软件。Windows 的 Voice Clarity 等音频增强可能限制应用可用的录音通道数。
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### Linux 无法访问串口设备
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无法访问 `/dev/ttyACM0` 或 `/dev/ttyUSB0` 时，可将当前用户加入 `plugdev` 组，然后重新登录：
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```bash
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sudo usermod -a -G plugdev $USER
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```
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也可以创建 udev 规则（示例，替换 vendor/product id）：
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```bash
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# /etc/udev/rules.d/99-ma-usb8.rules
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SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="359F", MODE="0666", GROUP="plugdev"
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```
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- CDC ACM/ttyACM0 不输出热力图：请确认设备同时处于 CDC ACM/UAC 模式（并不是只用作 UAC 音频），尝试断开其他使用该串口的软件后再打开。
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- UART 串口乱码或无法显示：请确认波特率为 `2000000 bps`，且使用 `picocom -b 2000000`、`minicom -b 2000000` 等工具；在 Windows 下需要安装正确的 USB 串口驱动（CH340/CH341/CH552 等）。
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### CDC ACM 不输出热力图
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确认设备同时处于 CDC ACM/UAC 模式，而不是仅用作 UAC 音频。关闭其他占用该串口的软件，然后重新打开串口。
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### UART 输出乱码或无法显示
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确认波特率为 `2000000 bps`，并使用 `picocom -b 2000000`、`minicom -b 2000000` 等工具。Windows 下需要安装正确的 USB 串口驱动（CH340/CH341/CH552 等）。
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## 固件升级
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下载 [固件](../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/firmware/MA-USB8-251201.bin) 并参考 [固件刷写教程](../logic_analyzer/combo8/update_firmware.html#Burn-firmware) 进行升级。
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本页提供的固件仅适用于 MA-USB8：
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- 文件：[MA-USB8-251201.bin](../../assets/modules/micarray_usbboard_bl616/firmware/MA-USB8-251201.bin)
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- 文件大小：87552 字节
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- SHA-256：`f2381d1f5a50b0fc7a15e6723f61c4204dfae9dc394bfa349a18404ecd0c2905`
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升级步骤：
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1. 下载固件并核对文件大小或 SHA-256。
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2. 按照[固件刷写教程](../logic_analyzer/combo8/update_firmware.html#Burn-firmware)连接设备、进入烧录模式并写入固件。
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3. 烧录完成后重新插拔设备。
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4. 在 Linux 下使用 `lsusb -v` 和 `arecord -l`，或在 Windows 声音设置中确认 MicArray 已提供 8 通道、PCM 16-bit、48 kHz 格式。
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5. 如果 Windows 录音软件仍然只能选择 1 或 2 通道，请参见[Windows 只能选择 1 或 2 通道](#Windows-只能选择-1-或-2-通道)。
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升级前请记录当前固件版本和设备描述符，便于升级失败时核对设备状态。固件升级过程中不要断开 USB 连接或关闭烧录工具。
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## 开发者参考（协议、代码示例、完整指令表）
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以下内容针对需要二次开发或深入调试的用户；普通用户可以忽略其中的协议细节。
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### Hotmap Frame 格式（开发者视角）
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| frame | bytes | value |
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@@ -160,9 +223,6 @@ SUBSYSTEM=="tty", ATTRS{idVendor}=="359F", MODE="0666", GROUP="plugdev"
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说明：总长度为 16 + 256 = 272 字节；head 用于对齐与帧头检测，payload 为 256 字节，每个字节表示该网格点的强度（0 最小，255 最大）。
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### 完整指令表（开发者）
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| 指令 | 输入(小/大写: 关/开) | 默认值 | 作用 | 输入源 |
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| - | - | - | - | - |
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Reference in New Issue
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