┌─────────────────────────────────────────────┐
│                  USART HMI 串口屏             │
│               (USART2, 9600bps)              │
└────────────────┬────────────────────────────┘
                 │ HMI 协议 (FE + ASCII)
┌────────────────┴────────────────────────────┐
│               FreeRTOS 调度器                 │
│  ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐       │
│  │DHT11 │ │BH1750│ │DS18B │ │HX711 │        │
│  │任务   │ │任务   │ │20任务│ │任务   │        │
│  └──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘       │
│  ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐       │
│  │烟雾  │ │酒精  │ │PIR   │ │超声  │        │
│  │任务   │ │任务   │ │任务  │ │波任务│        │
│  └──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘       │
│  ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐       │
│  │步进  │ │舵机  │ │风扇  │ │门锁  │        │
│  │电机   │ │任务  │ │任务  │ │任务  │        │
│  └──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘       │
│  ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐ ┌──────┐       │
│  │蜂鸣  │ │LED   │ │Sys   │ │MPU   │        │
│  │器     │ │控制  │ │Mon   │ │6050  │        │
│  └──────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘       │
├─────────────────────────────────────────────┤
│         GD32F407 (Cortex-M4F, 168MHz)       │
└─────────────────────────────────────────────┘

// 指令解析示例
switch (cmd) {
    case 0x08: ultrasonic_thread_start(); break;   // 启动超声波
    case 0x09: ultrasonic_thread_stop();  break;    // 停止超声波
    case 0x10: ds18b20_thread_start();    break;    // 启动DS18B20
    case 0x19: buzzer_thread_start();     break;    // 启动蜂鸣器
    case 0x23: step_motor_thread_start(); break;    // 启动步进电机
    case 0x25: step_motor_set_forward();  break;    // 步进电机正转
    case 0x26: step_motor_set_reverse();  break;    // 步进电机反转
    case 0x29: fan_thread_start();        break;    // 启动风扇
    case 0x46: door_lock_unlock_cmd();    break;    // 解锁
    case 0x61: smoke_thread_start();      break;    // 启动烟雾检测
    // ... 共30+条指令
}

slider1=<0..100>    → 更新风扇速度
text=<str>           → 点阵屏显示文本

USART2_IRQHandler
    → 以 0xAA 起始, 0x04 结束收包
    → xQueueSendFromISR()
        → uartQueue (8个槽位)
            → HMI Task (xQueueReceive + 解析)

void Ultrasonic_Test(void) {
    // 发送 10us Trig 脉冲
    GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_12;  delay_1us(2);
    GPIO_BOP(GPIOA) = GPIO_PIN_12;  delay_1us(10);
    GPIO_BC(GPIOA) = GPIO_PIN_12;
    
    TIMER_CAR(TIMER1) = 0;  // 清零计数器
}
// EXTI10_15 ISR 捕获 Echo 下降沿 → 读取 TIMER1 → 计算距离
// Distance = Time * 0.017，累加10次取均值

// 单总线时序敏感，读数据前进入临界区
taskENTER_CRITICAL();
uint8_t data[5] = {0};
// 逐位读取...
taskEXIT_CRITICAL();
// 一维卡尔曼滤波平滑
kalman1d_update(&kf, value);  // Q=0.01, R=4.0

// 软件模拟 I2C
MY_IIC_Start();
MY_IIC_Send_Byte(BH1750_ADDR);
// 读取16位光照值
// 卡尔曼滤波平滑 Lux
kalman1d_update(&kf, (float)lux);

MPU6050_Init();  // I2C1 (PB10/PB11), 100kHz
MPU_Set_Rate(100);  // 100Hz采样率, 25Hz低通
// 循环读取 (100ms)
MPU_Get_Accelerometer(&ax, &ay, &az);
MPU6050_Get_Angle(&x, &y, &z, 1);  // 加速度计计算欧拉角
// 中值滤波 (窗口7) 平滑角度
median_update(&mf, angle);
HMI_send_to_slider("X.val", angle);

// 一维卡尔曼滤波
typedef struct {
    float Q; // 过程噪声
    float R; // 测量噪声
    float x; // 状态估计
    float p; // 估计误差协方差
} Kalman1D;

float kalman1d_update(Kalman1D *kf, float z) {
    // 预测
    kf->p += kf->Q;
    // 更新
    float k = kf->p / (kf->p + kf->R);
    kf->x += k * (z - kf->x);
    kf->p *= (1 - k);
    return kf->x;
}

// 预设颜色闪烁模式
WS2812_BlinkPresetsStart(200);  // 200ms 步进，循环预设颜色

// 无极变色模式 (HSV彩虹循环)
WS2812_SmoothStart(60);  // 60ms 步进

// 按键2切换模式
if (mode == PRESET) {
    WS2812_SmoothStop();
    WS2812_BlinkPresetsStart(200);
} else {
    WS2812_BlinkPresetsStop();
    WS2812_SmoothStart(60);
}

// 谱面数组示例
const uint8_t custom_music[] = { M1,4, M2,4, M3,4, ... };

// 曲目管理
static const uint8_t *s_tracks[] = { custom_music, song2, song3 };
static const uint16_t s_track_sizes[] = { 
    sizeof(custom_music), sizeof(song2), sizeof(song3) 
};

// 控制接口
buzzer_player_start();          // 开始播放
buzzer_player_next();           // 下一曲
buzzer_player_toggle_pause();   // 暂停/继续
buzzer_player_triple_beep_and_stop(); // 三响提示

// GPIO/PWM 一行初始化
GPIOU_register_pwm_pin("servo", GPIOA, GPIO_PIN_0, TIM4, TIMER_CH_0, AF2);
GPIOU_pwm_setup("servo", 50.0f);  // 50Hz
GPIOU_pwm_set_duty("servo", 7.5f); // 1.5ms 中位

// 按键事件
ButtonEvent evt = button_update(&btn);
if (evt == BUTTON_EVENT_SINGLE) { /* 单击 */ }
if (evt == BUTTON_EVENT_DOUBLE) { /* 双击 */ }
if (evt == BUTTON_EVENT_LONG)   { /* 长按 */ }

int main(void) {
    // 1. 初始化 DWT + SysTick (ms/us延时)
    systick_config();
    
    // 2. 读取并缓存时钟频率
    uint32_t sysclk = SystemCoreClock;
    
    // 3. 初始化调试串口 (USART0, 115200, printf重定向)
    system_monitor_init();
    
    // 4. 创建 HMI 串口任务
    hmi_task_create();
    
    // 5. 启动调度器
    vTaskStartScheduler();
    
    // 不会执行到这里
    while(1);
}

GD32andFREERTOS/
├── BSP/                    # 板级支持包
│   ├── beep/              # 蜂鸣器
│   ├── exti/              # 外部中断
│   ├── iic/               # I2C
│   ├── key/               # 按键驱动
│   ├── led/               # LED驱动
│   ├── oled/              # OLED驱动
│   ├── rs485/             # RS485
│   ├── timer/             # 定时器
│   └── ultrasonic/        # 超声波驱动
├── Firmware/               # GD32固件库
│   ├── CMSIS/GD/
│   ├── GD32F4xx_std_peripheral/
│   └── GD32F4xx_usb_library/
├── FreeRTOS/               # FreeRTOS内核
│   ├── inc/               # 头文件
│   ├── src/               # 源码
│   └── port/              # Cortex-M4F 移植
├── Modules/               # 业务模块
│   ├── inc/               # 头文件
│   └── src/               # 任务实现 + 驱动
├── Utils/                 # 工具库
│   ├── inc/
│   └── src/
├── USER/                  # 入口 + 中断
│   ├── main.c            # 系统入口
│   └── gd32f4xx_it.c     # 中断服务
├── Project/               # Keil 工程
│   └── TEST.uvprojx      # Keil MDK v5 工程
├── 文档/                  # 技术文档
└── 比赛用到的脚本/         # Python 工具
    ├── music_editor.py       # 音乐编辑器
    └── pin_configurator.py   # 引脚配置工具