fallensigh/xserial
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a2c7c0fa71 ... 227a459712

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FallenSigh
227a459712 Add drone telemetry Lua decoder examples and test data generator 
Ultraworked with [Sisyphus](https://github.com/code-yeongyu/oh-my-openagent)

Co-authored-by: Sisyphus <clio-agent@sisyphuslabs.ai>
 2026-06-12 21:28:04 +08:00
FallenSigh
367800a426 update README.md 
Ultraworked with [Sisyphus](https://github.com/code-yeongyu/oh-my-openagent)

Co-authored-by: Sisyphus <clio-agent@sisyphuslabs.ai>
 2026-06-12 21:15:48 +08:00
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3
.gitignore vendored
View File

@@ -3,3 +3,6 @@
# Compiled binaries in tools/ # Compiled binaries in tools/
tools/test_plot_c tools/test_plot_c
tools/test_text_c tools/test_text_c
# Python
__pycache__/

383
README.md
View File

@@ -1,159 +1,58 @@
# xserial # xserial
**跨平台串口 / TCP / UDP 数据观测工具** — 可配置分帧、协议解码、多会话管理，支持文本、十六进制和实时波形绘图。 **跨平台串口 / TCP / UDP 数据观测工具** — 可配置分帧、协议解码、多会话管理、实时波形绘图，单二进制零依赖。
基于 Rust workspace，GUI 使用 [egui](https://github.com/emilk/egui) + [egui_plot](https://github.com/emilk/egui/tree/master/crates/egui_plot)，支持 Lua 脚本扩展分帧与解码逻辑。 基于 Rust + [egui](https://github.com/emilk/egui) 构建，支持 Lua 脚本扩展。
--- ---
## 架构 ## 功能特性
```
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ xserial-gui (egui) xserial-tui (ratatui) │
│ 面板: sidebar, console, 占位实现 │
│ hex_view, plot_view, │
│ config │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ xserial-client │
│ SessionManager · Session · Config · History │
│ Lua Runtime (mlua/LuaJIT) │
│ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │
│ │ LuaFramer│ │LuaDecoder│ │ Lua Session API │ │
│ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────────┘ │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ xserial-core │
│ Transport ──▶ Frame ──▶ Protocol ──▶ Pipeline │
│ (Serial, (Line, (Text, Hex, (MultiPipeline) │
│ TCP, UDP) Fixed, Plot, │
│ Length, MixedTextPlot) │
│ Cobs, │
│ MixedTextPlot) │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
```
| Crate | 类型 | 职责 |
|-------|------|------|
| `xserial-core` | library | 传输层、分帧器、协议解码器、Pipeline |
| `xserial-client` | library | 会话管理、配置持久化、事件分发、历史缓冲、Lua 运行时 |
| `xserial-gui` | binary | egui 桌面应用（主要入口） |
| `xserial-tui` | binary | ratatui 终端应用（占位，未达功能对等） |
依赖方向: `core ← client ← {gui, tui}`
---
## 构建
**前置条件**:
- **Rust ≥ 1.85**（workspace 使用 `edition = "2024"`）
- **Linux**: `libudev-dev`（`serialport` 依赖）
- **所有平台**: C 编译器（`mlua` 使用 `vendored` 特性从源码编译 LuaJIT）
```bash
# 编译检查
cargo check --workspace
# 运行测试（~266 个）
cargo test --workspace
# 格式化 + Clippy
cargo fmt --all
cargo clippy --workspace --all-targets -- -D warnings
```
---
## 运行
### GUI（主要入口）
```bash
cargo run -p xserial-gui
```
### TUI（占位实现）
```bash
cargo run -p xserial-tui
```
---
## 功能
### 传输层 ### 传输层
| 类型 | 配置项 | - **串口** — 波特率 (300–12M)、数据位 (5/6/7/8)、校验位 (None/Odd/Even)、停止位 (1/2)、流控 (None/Software/Hardware)、DTR/RTS 控制
|------|--------| - **TCP** — 原始 TCP 客户端
| **Serial** | 端口名、波特率、数据位 (5/6/7/8)、校验位 (None/Odd/Even)、停止位 (1/2)、流控 (None/Software/Hardware)、DTR、RTS | - **UDP** — 绑定地址 + 可选远端地址
| **TCP** | 目标地址 `host:port` |
| **UDP** | 绑定地址 `host:port`，可选远端地址 |
DTR/RTS 控制仅在 Serial 连接时可用。 ### 分帧与解码
### 分帧器 每个 Session 可配置**多条独立管线** — 同一字节流并行送入多个 framer→decoder 链路。
| 分帧器 | 说明 | 配置 | | 分帧器 | 说明 |
|--------|------|------| |--------|------|
| **Line** | 按换行符 `\n` 分割，可选去除 `\r` | `strip_cr`, `max_line_len` | | Line | 按 `\n` 分割，可选去除 `\r` |
| **Fixed** | 固定字节数为一帧 | `frame_len` | | Fixed | 固定字节数为一帧 |
| **Length** | 长度前缀协议帧 | `len_bytes` (1/2/4/8), `endian`, `length_includes_self`, `max_payload` | | Length | 长度前缀协议 (1/2/4/8 字节头) |
| **Cobs** | [COBS](https://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_Overhead_Byte_Stuffing) 编码，`0x00` 分隔 | `max_frame` | | COBS | [Consistent Overhead Byte Stuffing](https://en.wikipedia.org/wiki/Consistent_Overhead_Byte_Stuffing) |
| **MixedTextPlot** | 单连接混合文本行 + COBS plot 帧 | `strip_cr`, `max_line_len`, `max_plot_frame` | | MixedTextPlot | 单连接混合文本行 + COBS plot 帧 |
| **Lua** | 用户自定义 Lua 脚本 | `script_path` | | Lua | 用户自定义分帧脚本 |
### 协议解码器 | 解码器 | 输出 |
|--------|------|
| Text | UTF-8 / Latin1 / ASCII |
| Hex | 可配置分组、大小端 |
| Plot | Interleaved / Block / XY 波形 (i8–f64) |
| MixedTextPlot | 混合文本 + 波形 |
| Lua | 用户自定义解码脚本 |
| 解码器 | 输出 | 配置 | ### 视图
|--------|------|------|
| **Text** | UTF-8 / Latin1 文本 | `encoding` |
| **Hex** | 十六进制字符串 | `uppercase`, `separator`, `bytes_per_group`, `endian` |
| **Plot** | 数值波形数据 | `sample_type` (i8–f64), `endian`, `channels`, `format` (Interleaved / Block / XY) |
| **MixedTextPlot** | 混合流（文本 + 波形） | `encoding` |
| **Lua** | 用户自定义解码 | `script_path` |
#### Plot 采样格式 - **文本视图** — 带时间戳、方向标记、管线标签
- **十六进制视图** — hex dump + ASCII 侧栏
| 格式 | 说明 | - **波形视图** — 实时波形：自适应、框选缩放、锁定坐标轴、浮动窗口
|------|------|
| **Interleaved** | 多通道交叉排列: `[ch0_s0, ch1_s0, ch0_s1, ch1_s1, …]` |
| **Block** | 按通道分块: `[ch0_s0, ch0_s1, …, ch1_s0, ch1_s1, …]` |
| **XY** | 2 通道，交替 x/y: `[x0, y0, x1, y1, …]` |
支持的采样类型: `i8`, `u8`, `i16`, `u16`, `i32`, `u32`, `i64`, `u64`, `f32`, `f64`
### Pipeline
每个 Session 可配置多个 Pipeline。同一个字节流被送入所有 Pipeline，每个 Pipeline 独立分帧、解码，互不干扰。例如：
- Pipeline "text": LineFramer → TextDecoder → 文本视图
- Pipeline "hex": FixedFramer(16) → HexDecoder → 十六进制视图
- Pipeline "plot": FixedFramer(256) → PlotDecoder → 波形视图
当数据到达时，只有成功解码的 Pipeline 产生输出。
### 会话管理 ### 会话管理
- **多会话**: 同时运行多个独立 session - 多会话并发，标签页切换
- **连接控制**: Connect / Disconnect / Reconnect - 连接 / 断开 / 重连，支持断线自动重连
- **自动重连**: 断线后每秒自动重试 - 运行时重配置（修改分帧器/解码器无需重启）
- **动态重配置**: 运行时修改分帧器/解码器配置 - 环形缓冲区历史记录（可配置上限）
- **数据发送**: 通过 Console 面板发送原始字节到连接 - **日志到文件** — 后台线程写入，不阻塞 UI
- **历史缓冲**: 环形缓冲区（默认 10,000 条），可配置上限 - 配置自动持久化到 `gui-state.json`
- **状态持久化**: Session 配置自动保存到 `gui-state.json`
### Lua 脚本扩展 ### Lua 脚本
内置 LuaJIT 运行时，支持： 内置 LuaJIT 运行时，自定义分帧和解码逻辑：
- **自定义分帧器**: 实现 `feed(bytes)`, `flush()`, `reset()`, `pending_len()` 四个函数
- **自定义解码器**: 实现 `decode(frame)` 函数，返回 `{kind="text"|"hex"|"binary"|"plot", data=…}`
- **会话 API**: `xserial.open(config)` 创建 session，支持 `on_data(callback)` 事件回调
- **辅助函数**: `xserial.list_ports()`, `xserial.sleep(ms)`, `xserial.poll(limit)`, `xserial.log(msg)`
示例 Lua Line Framer:
```lua ```lua
local buffer = "" local buffer = ""
@@ -178,79 +77,99 @@ return {
} }
``` ```
--- 会话 API：`xserial.open()`、`xserial.list_ports()`、`xserial.sleep()`、`xserial.poll()`、`xserial.log()`、`session:on_data()`、`session:send()`
## GUI
### 面板
| 面板 | 功能 |
|------|------|
| **Sidebar** | Session 列表、创建/删除/编辑 session、连接切换 |
| **Config** | 传输参数、Pipeline 配置（分帧器 + 解码器类型及参数） |
| **Console** | 数据发送输入框，发送按钮 |
| **Text View** | 解码后的文本流，支持时间戳和方向标记 |
| **Hex View** | 十六进制字节展示，可配置分组和分隔符 |
| **Plot View** | 实时波形图，支持内嵌和浮动窗口两种模式 |
### 快捷键 ### 快捷键
| 快捷键 | 操作 | | 快捷键 | 操作 |
|--------|------| |--------|------|
| `Ctrl+Tab` | 下一个 Tab | | `Ctrl+N` | 新建会话 |
| `Ctrl+Shift+Tab` | 上一个 Tab | | `Ctrl+E` | 编辑当前会话 |
| `Ctrl+T` | 切换到 Text 视图 | | `Ctrl+W` | 删除当前会话 |
| `Ctrl+H` | 切换到 Hex 视图 |
| `Ctrl+P` | 切换到 Plot 视图 |
| `Ctrl+N` | 新建 Session |
| `Ctrl+E` | 编辑当前 Session |
| `Ctrl+W` | 删除当前 Session |
| `Ctrl+F5` | 切换连接 | | `Ctrl+F5` | 切换连接 |
| `Ctrl+T/H/P` | 切换到文本 / 十六进制 / 波形视图 |
| `Ctrl+Tab` / `Ctrl+Shift+Tab` | 下一个 / 上一个标签页 |
| `Ctrl+L` | 清空输出 | | `Ctrl+L` | 清空输出 |
| `Ctrl+,` | UI 设置 | | `Ctrl+,` | UI 设置 |
| `Esc` | 关闭浮层 | | `Esc` | 关闭浮层 |
### 状态持久化 ---
GUI 状态（session 配置、活动 tab、显示选项）自动保存到： ## 快速开始
### 前置条件
- **Rust ≥ 1.85**
- **Linux**: `libudev-dev`（serialport 依赖）
- **所有平台**: C 编译器（mlua 从源码编译 LuaJIT）
### 构建与运行
```bash
cargo run -p xserial-gui
```
### 测试
```bash
cargo test --workspace # ~308 个测试
cargo clippy --workspace --all-targets -- -D warnings
```
### 配置文件位置
| 平台 | 路径 | | 平台 | 路径 |
|------|------| |------|------|
| Linux | `$XDG_CONFIG_HOME/xserial/gui-state.json` 或 `~/.config/xserial/gui-state.json` | | Linux | `$XDG_CONFIG_HOME/xserial/` 或 `~/.config/xserial/` |
| macOS | `~/Library/Application Support/xserial/gui-state.json` | | macOS | `~/Library/Application Support/xserial/` |
| Windows | `%APPDATA%\xserial\gui-state.json` | | Windows | `%APPDATA%\xserial\` |
--- ---
## 开发工具 ## 架构
```
┌──────────────────────────────────────────────────┐
│ xserial-gui (egui) xserial-tui (ratatui) │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ xserial-client │
│ SessionManager · Session · Config · History │
│ Lua Runtime (mlua / LuaJIT) │
├──────────────────────────────────────────────────┤
│ xserial-core │
│ Transport ──▶ Frame ──▶ Protocol ──▶ Pipeline │
└──────────────────────────────────────────────────┘
```
| Crate | 类型 | 职责 |
|-------|------|------|
| `xserial-core` | library | 传输层、分帧器、协议解码、管线 |
| `xserial-client` | library | 会话管理、事件分发、历史缓冲、Lua 运行时 |
| `xserial-gui` | binary | egui 桌面应用（主要入口） |
| `xserial-tui` | binary | ratatui 终端应用（占位） |
依赖方向: `core ← client ← {gui, tui}`
---
## 开发
### Plot 测试服务器 ### Plot 测试服务器
```bash ```bash
# 启动 TCP 波形数据源
python tools/test_plot.py --wire-format mixed --host 127.0.0.1 --port 8091 python tools/test_plot.py --wire-format mixed --host 127.0.0.1 --port 8091
# XY 格式，2 通道
python tools/test_plot.py --wire-format mixed --format xy --channels 2 python tools/test_plot.py --wire-format mixed --format xy --channels 2
# 固定长度 raw plot 帧
python tools/test_plot.py --wire-format raw --channels 2 --framelen 256
``` ```
GUI 中配置: Transport `TCP 127.0.0.1:8091`, Framer `MixedTextPlot`, Decoder `MixedTextPlot` GUI 中配置：Transport `TCP 127.0.0.1:8091`，Framer `MixedTextPlot`，Decoder `MixedTextPlot`。
### 性能分析 ### 性能分析
```bash ```bash
# 开启性能日志
RUST_LOG=xserial_gui::perf=info XSERIAL_GUI_PROFILE=1 cargo run -p xserial-gui RUST_LOG=xserial_gui::perf=info XSERIAL_GUI_PROFILE=1 cargo run -p xserial-gui
# 自定义统计间隔（默认 1000ms）
XSERIAL_GUI_PROFILE_INTERVAL_MS=500 cargo run -p xserial-gui XSERIAL_GUI_PROFILE_INTERVAL_MS=500 cargo run -p xserial-gui
``` ```
日志输出: frame 耗时、事件 drain 耗时、text/hex/plot 渲染耗时、plot 点数统计
### 日志 ### 日志
```bash ```bash
@@ -258,109 +177,17 @@ RUST_LOG=info cargo run -p xserial-gui
RUST_LOG=xserial_gui=debug cargo run -p xserial-gui RUST_LOG=xserial_gui=debug cargo run -p xserial-gui
``` ```
使用 `tracing-subscriber` + `RUST_LOG` 环境变量控制日志级别。
### 测试
```bash
# 全部测试
cargo test --workspace
# 特定 crate
cargo test -p xserial-core
cargo test -p xserial-client
# 集成测试
cargo test -p xserial-core --test pipeline
cargo test -p xserial-client --test session_lifecycle
cargo test -p xserial-client --test lua_tests
# 带输出
cargo test -p xserial-core -- --nocapture
```
所有测试自包含（TCP/UDP 绑定 `127.0.0.1:0`，串口测试使用虚拟端口名），无外部依赖。
--- ---
## 目录结构 ## 技术栈
``` - **运行时**: tokio (multi-thread)
crates/
xserial-core/ # 传输、分帧、协议解码、Pipeline
src/
transport/ # Serial, TCP, UDP
frame/ # Line, Fixed, Length, Cobs, MixedTextPlot
protocol/ # Text, Hex, Plot, MixedTextPlot
pipeline.rs # MultiPipeline
xserial-client/ # 会话管理、Lua 运行时
src/
session.rs # Session 事件循环
manager.rs # SessionManager
config.rs # SessionConfig, FramerConfig, DecoderConfig
event.rs # DecodedEntry
history.rs # RingBuffer
cmd.rs # SessionCmd
lua/ # Lua 运行时、自定义 codec、会话 API
xserial-gui/ # egui 桌面应用
src/
main.rs
app.rs # XserialApp 主控制器
panels/ # sidebar, config, console, hex_view, plot_view
shortcuts.rs # 键盘快捷键
ui_fonts.rs # 字体加载
perf.rs # 性能分析
app_state.rs # 状态持久化
buffers.rs # UI 缓冲管理
xserial-tui/ # ratatui 终端应用 (占位)
tests/ # Lua 测试 fixture
lua_line_framer.lua
lua_text_decoder.lua
tools/ # 开发辅助工具
test_plot.py # TCP 波形测试服务器
test_plot_serial.c # C 串口 plot 测试客户端
test_text_serial.c # C 串口文本测试客户端
xs_mixed_plot.h # MixedTextPlot 线格式 C 参考头文件
```
---
## MixedTextPlot 协议
单连接上混合传输文本行和波形数据的线格式。
**文本帧**: 普通文本行，以 `\n` 分隔。
**Plot 帧**:
```
0x1E 'P' | COBS(plot_packet) | 0x00
```
**Plot Packet** (13 字节头 + payload):
```
'X' 'P' (magic)
version:u8 (固定 1)
format:u8 (0=Interleaved, 1=Block, 2=XY)
sample_type:u8 (F32=8)
endian:u8 (0=Little)
channels:u8
samples_per_channel:u16le
payload_len:u32le
payload:bytes (channels × samples_per_channel × sample_byte_size)
```
参考实现: `tools/xs_mixed_plot.h`（C header）
---
## 技术细节
- **异步运行时**: tokio (multi-thread)
- **串口**: `tokio-serial` + `serialport` - **串口**: `tokio-serial` + `serialport`
- **分帧器特征**: `feed()`, `flush()`, `reset()`, `pending_len()` — 有状态字节流分帧 - **GUI**: egui + egui_plot
- **解码器特征**: `name()`, `decode(&[u8]) -> Option<DecodedData>` — 无状态帧解码 - **Lua**: mlua 0.11, LuaJIT (vendored), async/serde/send
- **Session 事件循环**: `tokio::select!` 多路复用命令、读取、重连定时器 - **事件**: `tokio::sync::broadcast` 多订阅者
- **事件分发**: `tokio::sync::broadcast` — 多订阅者 - **零 feature flags**，零 build script，零条件编译
- **Lua**: `mlua` 0.11, LuaJIT (vendored 编译), 支持 async/serde/send
- **无 feature flags**: 零条件编译，无 build script ## License
- **无 CI**: 本地自检 `cargo test --workspace` + `cargo clippy`
MIT

16
examples/drone_plot.lua Normal file
View File

@@ -0,0 +1,16 @@
return {
decode = function(frame)
if #frame == 0 then return nil end
local gyro_str = frame:match("Gyro:([%d%.%-]+),([%d%.%-]+),([%d%.%-]+)")
if not gyro_str then return nil end
local gz, gy, gx = frame:match("Gyro:([%d%.%-]+),([%d%.%-]+),([%d%.%-]+)")
return {
kind = "plot",
channels = { { tonumber(gz) }, { tonumber(gy) }, { tonumber(gx) } },
sample_type = "F64",
format = "Block",
}
end,
}

33
examples/drone_text.lua Normal file
View File

@@ -0,0 +1,33 @@
local LABELS = {
AHRS = "Quaternion",
YPR = "Yaw/Pitch/Roll",
Gyro = "Gyro (deg/s)",
RC = "RC Channels",
M = "Motors",
L = "L",
F = "F",
C = "C",
}
return {
decode = function(frame)
if #frame == 0 then return nil end
local lines = {}
for segment in frame:gmatch("[^|]+") do
local colon = segment:find(":")
if colon then
local key = segment:sub(1, colon - 1)
local val = segment:sub(colon + 1)
local label = LABELS[key] or key
lines[#lines + 1] = string.format("%-18s %s", label .. ":", val)
end
end
lines[#lines + 1] = string.rep("-", 40)
return {
kind = "text",
data = table.concat(lines, "\n"),
}
end,
}

102
tools/test_drone.py Normal file
View File

@@ -0,0 +1,102 @@
#!/usr/bin/env python3
"""Generate fake drone telemetry data for testing xserial Lua decoder."""
import argparse
import math
import random
import socket
import time
def generate_line(t: float) -> str:
"""Generate one telemetry line with simulated sensor values."""
# Quaternion (w, x, y, z) — gently rotating
angle = t * 0.5
qw = math.cos(angle)
qx = math.sin(angle) * 0.1
qy = math.sin(angle) * 0.05
qz = math.sin(angle) * 0.02
# Yaw/Pitch/Roll — sine wave simulation
yaw = math.degrees(math.sin(t * 0.3)) * 30
pitch = math.degrees(math.sin(t * 0.5)) * 15
roll = math.degrees(math.sin(t * 0.7)) * 10
# Gyro (deg/s)
gz = math.sin(t * 0.3) * 50 + random.uniform(-2, 2)
gy = math.sin(t * 0.5) * 30 + random.uniform(-2, 2)
gx = math.sin(t * 0.7) * 20 + random.uniform(-2, 2)
# RC channels (1000-2000 us)
rc_r = int(1500 + math.sin(t * 0.3) * 200)
rc_p = int(1500 + math.sin(t * 0.5) * 150)
rc_t = int(1000 + (math.sin(t * 0.1) + 1) * 500) # throttle 1000-2000
rc_y = int(1500 + math.sin(t * 0.3) * 100)
# Motors (1000-2000)
base = 1200 + int((math.sin(t * 0.1) + 1) * 400)
m1 = base + random.randint(-20, 20)
m2 = base + random.randint(-20, 20)
m3 = base + random.randint(-20, 20)
m4 = base + random.randint(-20, 20)
return (
f"AHRS q:{qw:.4f},{qx:.4f},{qy:.4f},{qz:.4f}|"
f"YPR:{yaw:.2f},{pitch:.2f},{roll:.2f}|"
f"Gyro:{gz:.2f},{gy:.2f},{gx:.2f}|"
f"RC:{rc_r},{rc_p},{rc_t},{rc_y}|"
f"M:{m1},{m2},{m3},{m4}|"
f"L:0 F:1 C:0\n"
)
def main():
parser = argparse.ArgumentParser(description="Drone telemetry test data generator")
parser.add_argument("--host", default="127.0.0.1", help="TCP host")
parser.add_argument("--port", type=int, default=8092, help="TCP port")
parser.add_argument("--rate", type=float, default=10, help="Lines per second")
parser.add_argument("--duration", type=float, default=0, help="Seconds to run (0 = forever)")
args = parser.parse_args()
interval = 1.0 / args.rate
print(f"Sending drone telemetry to {args.host}:{args.port} at {args.rate} Hz")
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as server:
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
server.bind((args.host, args.port))
server.listen(1)
print(f"Listening on {args.host}:{args.port}, waiting for connections...")
while True:
sock, addr = server.accept()
print(f"Client connected from {addr}")
t0 = time.time()
seq = 0
try:
while True:
t = time.time() - t0
line = generate_line(t)
try:
sock.sendall(line.encode())
except (BrokenPipeError, ConnectionResetError):
break
seq += 1
if args.duration > 0 and t >= args.duration:
break
elapsed = time.time() - t0
target = (seq + 1) * interval
sleep_time = target - elapsed
if sleep_time > 0:
time.sleep(sleep_time)
except (BrokenPipeError, ConnectionResetError):
pass
print(f"Client disconnected. Sent {seq} lines. Waiting for new connection...")
if __name__ == "__main__":
main()