#色谱仪主板通讯协议 (GCKC 协议) - 开发者参考手册

[TOC]

本协议用于色谱仪主板 (GC) 作为客户端主动连接至工作站 (Workstation, WS) 服务器，进行数据上报和业务反控。

#1. 基础物理层

• 通讯方式: TCP/IP (主板为 Client，工作站为 Server)
• 端口: 25001 (或 8000)
• 字节序: Big-Endian (大端序)
• 数值编码: 大量物理量采用 BCD (Binary-Coded Decimal) 编码。

  例如：温度 123.4 ℃，BCD 编码为 12 34。

#2. 通用帧结构 (Frame)

每一次收发的数据报文，都被包装在一个固定的 GCKC 帧结构中。

#2.1 Body 核心数据结构

#3. 核心指令详述 (Cmd)

#3.1 主板主动推送 (GC -> WS)

#Cmd 143 (0x8F) - 实时数据流推送

这是协议中最核心的指令，频率极高，用于推送实时温度和色谱信号采样点。

• Payload 定义:
  1. 实时温度 (12字节)：6 路温度（柱箱、进样口1/2、检测器1/2/3），每路 2 字节 BCD。
  2. 保留 (6字节)：固定填 0。
  3. 数据块数 (1字节)：代表包含几个检测器通道数据 (n)。
  4. 检测器数据块 (连续 n 个)：每个块结构如下：
     • Type (1 字节): 检测器类型 (如 0x40=FID1, 0x50=TCD1)。
     • Reserved (2 字节): 补 0。
     • FreqByte (1 字节): 采样率频率乘数，通常采样点数 = FreqByte * 10。
     • Points (4 * 点数 字节): 连续的 4 字节 BCD 采样点数据（含符号位编码）。

#Cmd 159 (0x9F) - EPC 气路状态推送

用于上报压力和流量。

• Payload 定义:
  1. EPC 条目数 (1字节)：模块数量 n。
  2. 条目列表 (连续 n 个，每个 8 字节)：
     • Index (1 字节): 通道或气体类型索引。
     • InputPsi (2 字节): 进气压力 (uint16 / 100 psi)。
     • ActualPsi (2 字节): 实测压力 (uint16 / 100 psi)。
     • ActualSccm (2 字节): 实测流量 (uint16 / 100 sccm)。
     • State (1 字节): 开关与异常标志位。

#Cmd 251 (0xFB) - 硬件异常报警上报

主板主动上报硬件故障和异常状态。

• Payload (至少 2 字节):
  • Payload[0] (1 字节): 报警代码 (Alarm Code)。
    • 1: 异常熄火 (Abnormal flameout)
    • 2: 温度异常 (Temperature anomaly)
  • Payload[1] (1 字节): 报警参数或标志位。如果为非 0，通常伴随状态改变（如置为异常状态）。

#3.2 工作站反控指令 (WS -> GC)

主板在收到这些指令后，应回复带有相同 Seq 的 ACK 指令（通常应答指令号 = 请求指令号 + 128）。

#Cmd 16 (0x10) - 控温反转 (Toggle)

请求主板切换全局温控状态（若当前为开启则关闭，若当前为关闭则开启）。

• Payload: 无 (0 字节)。
• 主板应答: Cmd 144 (0x90)。
• 注意: 遗留代码中误认为这是停止控温指令，实际上它是唯一的有效控温开关指令（按一下开，再按一下关）。

#Cmd 17 (0x11) - 无效 / 未使用

• 说明: 遗留代码中误认为这是开始控温指令，但在实际底层硬件中，该指令无效或未被实现。统一使用 Cmd 16 即可控制控温的起停。

#Cmd 18 (0x12) - 启动全部分析

启动全部通道的色谱程序升温和采集。

• Payload: 无 (0 字节)。
• 主板应答: Cmd 146 (0x92)。

#Cmd 19 (0x13) - 停止全部分析

停止全部通道的分析。

• Payload: 无 (0 字节)。
• 主板应答: Cmd 147 (0x93)。

#Cmd 20 (0x14) - 启动 FID1 点火

• Payload: 无 (0 字节)。

#Cmd 21 (0x15) - 启动 FID2 点火

• Payload: 无 (0 字节)。

#Cmd 22 (0x16) - 启动指定通道分析 (开始进样)

请求主板开始跑色谱程序升温和采集。

• Payload (1 字节): 通道索引号 (0, 1, 2...)。
• 主板应答: Cmd 150 (0x96)。

#Cmd 23 (0x17) - 停止分析

请求主板中止当前分析。

• Payload (1 字节): 通道索引号。
• 主板应答: Cmd 151 (0x97)。

#Cmd 24 (0x18) / Cmd 25 (0x19) - 扩展/保留命令

部分遗留代码中存在的反控指令预留位，无 Payload。实际硬件开发中可根据扩展需要处理，或直接忽略。

#Cmd 245 (0xF5) - 停止数据采集 (停止出数)

达到采集设定时间后，工作站下发此命令通知主板停止上传数据（出数），但不中断底层的时间轴或循环周期（不同于 Cmd 22/23 的完全停止）。

• Payload (1 字节): 通道掩码 (Channel Mask)。例如通道 0 为 0x01，通道 1 为 0x02。
• 说明: 主要是为了分离“出数时间”和“循环时间”。

#3.3 参数读写指令 (WS <-> GC)

#Cmd 0 (0x00) - 读取控温参数

工作站查询设定温度和保护温度。

• 请求 Payload: 无。
• 主板应答 Cmd 128 (0x80):
  • 返回 24 字节：前 12 字节为 6 路 设定温度 (BCD)，后 12 字节为 6 路保护温度 (BCD)。
  • 温度通道严格映射顺序（每个占用2字节BCD）：
    1. Inj1 (进样1): 偏移量 01 (设定), 1213 (保护)
    2. Col (柱箱): 偏移量 23 (设定), 1415 (保护)
    3. Det1 (检测1): 偏移量 45 (设定), 1617 (保护)
    4. Inj2 (进样2): 偏移量 67 (设定), 1819 (保护)
    5. Det2 (检测2): 偏移量 89 (设定), 2021 (保护)
    6. Det3 (检测3): 偏移量 1011 (设定), 2223 (保护)

#Cmd 8 (0x08) - 下发控温参数

工作站修改主板温度设置。

• 请求 Payload (24 字节):
  • 必须严格按照上述通道顺序下发 24 字节。
  • 前 12 字节：6 路设定温度 (2B BCD 格式)。
  • 后 12 字节：6 路保护温度 (2B BCD 格式)。
• 主板应答 Cmd 136 (0x88):
  • 确认收到。

#Cmd 16 (0x10) - 控温反转 (Toggle)

请求主板切换全局温控状态（若当前为开启则关闭，若当前为关闭则开启）。

• Payload: 无 (0 字节)。
• 主板应答: Cmd 144 (0x90)。
• 注意: 旧版代码极易将 Cmd 16 和 17 混淆，实际联调确认仅需使用 Cmd 16 即可实现翻转开关。

#Cmd 17 (0x11) - 无效 / 未使用

• 说明: 实际底层硬件无效，不建议使用。

#Cmd 67 (0x43) - 控温使能设置

工作站修改主板各通道控温的启用/禁用状态。

• Payload (1 字节): 通道使能位掩码 (Bitmask)。
  • Bit 5: Inj1 (进样1)
  • Bit 4: Col (柱箱)
  • Bit 3: Det1 (检测1)
  • Bit 2: Inj2 (进样2)
  • Bit 1: Det2 (检测2)
  • Bit 0: Det3 / Aux (检测3 / 辅助)
• 主板应答: Cmd 195 (0xC3)

#Cmd 2 / 10 / 100 / 101 - 外部事件双表机制 (Event Tables)

色谱主板支持 8 个外部事件通道，由于单次 Payload 长度限制，指令被拆分为“双表”机制：

• 表 0 (事件 1~4): 使用 Cmd 2 (查询) / Cmd 10 (下发)，主板应答 Cmd 130 / Cmd 138。
• 表 1 (事件 5~8，含反吹1等): 使用 Cmd 100 (查询) / Cmd 101 (下发)，主板应答 Cmd 228 / Cmd 229。
• 矩阵打包顺序与格式 (单表 96 字节):
  • 矩阵结构为 [4个通道][8个动作]。
  • 按通道优先 (外循环)，按动作优先 (内循环) 顺序打包：通道 0 的 On1, Off1, On2, Off2... 通道 1 的 On1...
  • 每个时间点占用 3 字节 BCD 码（例如 0.01 分钟编码为 00 00 01）。
  • 在解析 Cmd 228 (表 1) 时，其解析出的 4 个通道数据必须严格映射到全局总矩阵的通道索引 4~7 (即第 5~8 个事件)。

#4. 全指令集对照表 (完整指令字典)

通过对底层遗留源码的深度逆向解析，提取出的完整双向指令（Cmd）映射表如下。通常，主板对于工作站的设置或查询指令（Cmd），其应答指令号为 Cmd + 128 (0x80) 或特定的返回码。

#4.1 基础与状态类

#4.2 温度与程序升温控制

#4.3 分析与采集控制

#4.4 点火与气路 (EPC)

#4.5 检测器与外部事件

#4.6 自动进样与多位阀控制

#4.7 液相泵 (LC Pump) 控制

#5. 报文示例

#示例 1：工作站发送 Cmd 22 (启动通道 0 分析)

47 43 4B 43            // Header "GCKC"
00 14                  // Length (Body 长度为 20 字节)
// --- 以下为 Body (20字节) ---
47 43 39 37 30 30 32 30 
32 30 31 30 30 31 31 30 // DeviceID: "GC97002020100110" (16字节)
00 05                  // Seq: 5
16                     // Cmd: 22 (0x16)
00                     // Payload: Channel 0
// --------------------------
3F                     // CRC (假设计算结果为 0x3F)

#示例 2：主板回复 Cmd 150 (应答启动分析)

47 43 4B 43            // Header "GCKC"
00 13                  // Length (Body 长度为 19 字节)
// --- 以下为 Body (19字节) ---
47 43 39 37 30 30 32 30 
32 30 31 30 30 31 31 30 // DeviceID
00 05                  // Seq: 5 (与请求报文一致)
96                     // Cmd: 150 (0x96 = 0x16 + 0x80)
                       // Payload: 无
// --------------------------
A1                     // CRC