From 9231a3c22c761a084d6eaf9c4ab430895bf69bb2 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Wanderingss <1624155937@qq.com> Date: Sat, 10 Oct 2026 22:41:19 +0800 Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?adcTask=20=E4=BA=8B=E4=BB=B6=E9=A9=B1=E5=8A=A8?= =?UTF-8?q?=E6=B6=88=E8=B4=B9=EF=BC=88P1-5=20=E6=96=B9=E6=A1=88=20a?= =?UTF-8?q?=EF=BC=89+=20=E8=A1=A5=20F4=20ADC=20=E4=B8=8A=E7=94=B5=E8=87=AA?= =?UTF-8?q?=E6=A0=A1=E5=87=86=20+=20=E4=BF=AE=E6=AD=A3=202=20ms=20?= =?UTF-8?q?=E5=BF=99=E7=AD=89=E8=BF=87=E6=9C=9F=E8=A1=A8=E8=BF=B0?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit P1-5 方案 a（事件驱动消费，Task #32）： - TIM6 1 kHz ISR 除触发 CONVST 外再调 adc_tick_irq_notify()，置位 ADC_WAKE_FLAG；adcTask 循环尾改 osThreadFlagsWait(osWaitForever)， 删除 ADC_TASK_BEAT_MS 定时轮询 - adcTask 优先级 Normal(24) -> AboveNormal(32)（Src/freertos.c USER CODE 区） - 补消费者就绪门（规划未预见）：TIM6 在 app_main_init 就启动，比调度器 早约 100 ms，未就绪时 ISR 不得 osThreadFlagsSet - 实测 6 次上板：idle 由 1~649 降到 0/20000 拍，frames 1000.0 Hz， seq-frames=7 正是就绪窗口；UI 侧 uip/uiw/uis 无退化 补 STM32F4 ADC 上电自校准（此前项目从未做过）： - 核查证实裁剪版 HAL 无 HAL_ADCEx_Calibration_Start、裁剪版 CMSIS 头无 ADC_CR2_CAL -> 按 RM0090 13.3.6 在 Src/adc.c 的 USER CODE 区手写 adc1_calibrate()，MX_ADC1_Init() 末尾调用 - 新增 cubemx-survival 审计项 adc1-calibration-call / -impl（清单 21->23） - 实测校准前后同一拍 STM32 侧 6 路同向偏移 +10~+63 LSB，TPAFE 侧不变 修正两处过期表述（实测反证）： - 原文 9 通道全超时最坏 = 18 ms 连占 有误：stm32_scan() 在首个超时处即 Stop+return，单拍上界 = 一次超时约 2~3 ms - adcm 约 2.1 ms 的峰值归因由 ADC 采集改判为每 10 s 一次的心跳日志； 6 次对照 adcp = 122 us（无超时）/ 2209 us（超时 1 次） - 同步修正 adc_task.c 两处过期注释；新发现超时拍 STM32 侧静默沿用 上一拍值的正确性代价，硬化排序记入 4.4 / 10.4（未实施） 验证：@build 0 错 0 警（Code 256728 -> 256868）；@test 6/6 PASS； stack_report 7 任务全 PASS（adcTask 832 B / 余 59%）；18 钩子全绿 --- .cubemx_survival_baseline.json | 4 +- AGENTS.md | 11 +- App/algo/README.md | 7 +- App/task/adc_task.c | 106 +++++++--- App/task/adc_task.h | 14 ++ Inc/adc.h | 4 + README.md | 2 +- Src/adc.c | 68 ++++++- Src/freertos.c | 11 +- Src/main.c | 10 +- docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md | 6 +- docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md | 121 +++++++++--- docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md | 5 +- docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md | 259 ++++++++++++++++--------- scripts/check_cubemx_survival.py | 22 +++ scripts/gen_task_table.py | 2 +- 16 files changed, 480 insertions(+), 172 deletions(-) diff --git a/.cubemx_survival_baseline.json b/.cubemx_survival_baseline.json index bea7223d..d5bb76cf 100644 --- a/.cubemx_survival_baseline.json +++ b/.cubemx_survival_baseline.json @@ -19,7 +19,9 @@ "ioc-keepusercode": "b5bea41b6c623f7c", "ioc-iwdg-present": "d3a6e667048c95db", "ioc-task-stacks": "3262f737d92dcbee", - "adc1-hal-enabled": "1a8ed6cff34f7ba6" + "adc1-hal-enabled": "1a8ed6cff34f7ba6", + "adc1-calibration-call": "8d5f4b40fb218913", + "adc1-calibration-impl": "d33bc4323e243248" }, "_note": "CubeMX 存活审计基线；改动用 --write 重建" } diff --git a/AGENTS.md b/AGENTS.md index 46a93876..ec86753e 100644 --- a/AGENTS.md +++ b/AGENTS.md @@ -40,7 +40,7 @@ STM32F407ZGTx @168MHz（HSE 8MHz → PLL M=4/N=168/P=2）；**仅 Keil MDK-ARM v ## 平台约束 - `Inc/`/`Src/` 中 CubeMX 生成文件带 `USER CODE BEGIN/END` 标记：自定义代码**只写标记区之间**；`Drivers/BSP/` 为纯手工代码 -- **CubeMX 重生成会覆盖标记区之外的一切**（`.ioc` 的 `KeepUserCode=true` **只**保护 `USER CODE` 区；2026-09-29 两次重生成各覆盖 4~5 处定制，其中 P1 两处**不报编译错**、只在真出故障时暴露）。防止定制丢失按三层优先级：**L1 写进 `.ioc`**（凡 CubeMX 界面能表达的配置，如任务栈/优先级/队列/事件组/堆大小/IWDG 参数——权限最高，重生成只会照写）→ **L2 搬进 `USER CODE` 区**（**只信 CubeMX 当前模板真实生成的区名**，优先文件头 `USER CODE BEGIN 0` 这类从未变过的标准位）→ **L3 审计兜底**。**每次重生成后立刻跑 `python scripts/check_cubemx_survival.py`**（已挂 pre-commit `cubemx-survival` 钩子；改动 `.ioc`/`Src/`/`Inc/`/`task_watchdog`/`.uvprojx` 触发）——清单 21 项 + 哈希基线漂移检测，直接列出"被覆盖了哪几处"。**2026-10-09 第三次重生成（启用 ADC1）补充**：`Inc/FreeRTOSConfig.h` 的自造 `FREE_RTOS_CONFIG_HARDENING` 区**第二次**被抹 → 已改走 **L1**：`configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=2` / `configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK=1` 在 GUI 的 **FreeRTOS → Config parameters → Hook function related definitions** 里设（写进 `.ioc` 由模板生成，永不再丢；教训：**别凭印象断言"界面里没有该项"**，先翻标签页或查 `db/mcu/IP/*_Modes.xml`）。⚠️ 启用后 CubeMX 会在 `Src/freertos.c` 生成 `USER CODE BEGIN 4 / 5` 区（默认内容是**空桩**）——**钩子实现必须整体写进这两个区**（原先在 `USER CODE Application` 区的实现要搬走，否则同名函数两处定义 = **编译错**；配套 helper `hook_ptr_ok()` 须在钩子之前 → 放 `USER CODE BEGIN PD` 区）。审计项 `stack-overflow-hook-impl` / `malloc-failed-hook-impl` / `stack-overflow-hook-helper` 分别校验 4 / 5 / PD 三个区。⚠️ **不要依赖"自造标记区"**：2026-09-29 实测 CubeMX **换了一代中断函数模板**（旧 `HardFault_Handler`/`HardFault_Report` 自造区 → 新函数体内 `HardFault_IRQn 0`/`W1_HardFault_IRQn 0`），旧区**连同内容一起消失**（看起来仍像"遵守了规则"）。**生成区内无标记位可用的改动**分两种处理（2026-10-09 更新）：① 要**去掉/替换生成区里的一句调用** → 用宏改名升级为 **L2**：例 `Src/iwdg.c` 的 `USER CODE BEGIN 0` 里放空实现 `iwdg_deferred_start()` + `#define HAL_IWDG_Init(a_h) iwdg_deferred_start(a_h)`，生成那句 `HAL_IWDG_Init(&hiwdg)` 自动变空操作（`.map` 证实 `Removing ... HAL_IWDG_Init, 94 bytes`），生成区保持原样、**重生成零 diff**，不必再手工删。⚠ **IWDG 启动后无法停止**（唯一手段是复位），所以不能"反初始化"，只能在启动前拦截。② 要**替换生成实体的定义**（4 个 Fault Handler 本体——本代模板整函数重写）→ 同一招升级为 **L2**（2026-10-09 已做）：我们的 `__asm void X_Handler` 定义放 `USER CODE BEGIN 0`，**必须写在 `#define X X_Gen` 之前**（写在之后会被自己的宏改名），生成区恢复 CubeMX 原样（`HardFault_IRQn 0` / `W1_HardFault_IRQn 0` 标记区照留），不再用锚点注释。`.map` 复核口径：`startup_*.o(RESET) refers to stm32f4xx_it.o(.emb_text) for HardFault_Handler` + 4 个 `*_Gen` 各 `Removing ... (2 bytes)`。**L3 清单已清空：重生成应当零 diff**；若仍有 diff，跑审计脚本定位（`protected` 项的断言只能用代码符号，注释会被剥掉）。方法论详见 `docs/子系统设计/看门狗设计说明.md` §10.1/§10.2 +- **CubeMX 重生成会覆盖标记区之外的一切**（`.ioc` 的 `KeepUserCode=true` **只**保护 `USER CODE` 区；2026-09-29 两次重生成各覆盖 4~5 处定制，其中 P1 两处**不报编译错**、只在真出故障时暴露）。防止定制丢失按三层优先级：**L1 写进 `.ioc`**（凡 CubeMX 界面能表达的配置，如任务栈/优先级/队列/事件组/堆大小/IWDG 参数——权限最高，重生成只会照写）→ **L2 搬进 `USER CODE` 区**（**只信 CubeMX 当前模板真实生成的区名**，优先文件头 `USER CODE BEGIN 0` 这类从未变过的标准位）→ **L3 审计兜底**。**每次重生成后立刻跑 `python scripts/check_cubemx_survival.py`**（已挂 pre-commit `cubemx-survival` 钩子；改动 `.ioc`/`Src/`/`Inc/`/`task_watchdog`/`.uvprojx` 触发）——清单 23 项 + 哈希基线漂移检测，直接列出"被覆盖了哪几处"。**2026-10-09 第三次重生成（启用 ADC1）补充**：`Inc/FreeRTOSConfig.h` 的自造 `FREE_RTOS_CONFIG_HARDENING` 区**第二次**被抹 → 已改走 **L1**：`configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=2` / `configUSE_MALLOC_FAILED_HOOK=1` 在 GUI 的 **FreeRTOS → Config parameters → Hook function related definitions** 里设（写进 `.ioc` 由模板生成，永不再丢；教训：**别凭印象断言"界面里没有该项"**，先翻标签页或查 `db/mcu/IP/*_Modes.xml`）。⚠️ 启用后 CubeMX 会在 `Src/freertos.c` 生成 `USER CODE BEGIN 4 / 5` 区（默认内容是**空桩**）——**钩子实现必须整体写进这两个区**（原先在 `USER CODE Application` 区的实现要搬走，否则同名函数两处定义 = **编译错**；配套 helper `hook_ptr_ok()` 须在钩子之前 → 放 `USER CODE BEGIN PD` 区）。审计项 `stack-overflow-hook-impl` / `malloc-failed-hook-impl` / `stack-overflow-hook-helper` 分别校验 4 / 5 / PD 三个区。⚠️ **不要依赖"自造标记区"**：2026-09-29 实测 CubeMX **换了一代中断函数模板**（旧 `HardFault_Handler`/`HardFault_Report` 自造区 → 新函数体内 `HardFault_IRQn 0`/`W1_HardFault_IRQn 0`），旧区**连同内容一起消失**（看起来仍像"遵守了规则"）。**生成区内无标记位可用的改动**分两种处理（2026-10-09 更新）：① 要**去掉/替换生成区里的一句调用** → 用宏改名升级为 **L2**：例 `Src/iwdg.c` 的 `USER CODE BEGIN 0` 里放空实现 `iwdg_deferred_start()` + `#define HAL_IWDG_Init(a_h) iwdg_deferred_start(a_h)`，生成那句 `HAL_IWDG_Init(&hiwdg)` 自动变空操作（`.map` 证实 `Removing ... HAL_IWDG_Init, 94 bytes`），生成区保持原样、**重生成零 diff**，不必再手工删。⚠ **IWDG 启动后无法停止**（唯一手段是复位），所以不能"反初始化"，只能在启动前拦截。② 要**替换生成实体的定义**（4 个 Fault Handler 本体——本代模板整函数重写）→ 同一招升级为 **L2**（2026-10-09 已做）：我们的 `__asm void X_Handler` 定义放 `USER CODE BEGIN 0`，**必须写在 `#define X X_Gen` 之前**（写在之后会被自己的宏改名），生成区恢复 CubeMX 原样（`HardFault_IRQn 0` / `W1_HardFault_IRQn 0` 标记区照留），不再用锚点注释。`.map` 复核口径：`startup_*.o(RESET) refers to stm32f4xx_it.o(.emb_text) for HardFault_Handler` + 4 个 `*_Gen` 各 `Removing ... (2 bytes)`。**L3 清单已清空：重生成应当零 diff**；若仍有 diff，跑审计脚本定位（`protected` 项的断言只能用代码符号，注释会被剥掉）。方法论详见 `docs/子系统设计/看门狗设计说明.md` §10.1/§10.2 - **4 个 Cortex-M4 Fault 全部采集现场**（2026-09-29）：`HardFault` / `MemManage` / `BusFault` / `UsageFault` 均为手工 `__asm` Handler（取 MSP/PSP 帧指针）→ `B` 到 per-fault C 入口 `fault_entry_{hard,mem,bus,usage}`（各自带故障名）→ `hard_fault_report(tag, frame)` 打 `[ERR] PC/LR/xPSR/R0-R3/CFSR/HFSR[/BFAR][/MMFAR]` 后 `NVIC_SystemReset()`。**后三者默认禁用**（复位后 `SHCSR` 只开 HardFault），不使能就会被**升级成 HardFault**、日志看不出根因 → `fault_handler_enable()`（`Src/stm32f4xx_it.c` 的 `USER CODE BEGIN 1` 区）在 `app_main_init()` **第一行**调用。**刻意不启用** `CCR.UNALIGN_TRP` / `CCR.DIV_0_TRP`（会把普通 bug 升级成死机）。⚠️ **ARMCC `__asm` 取不到 C 的数据符号**（`ADR r1, xxx_tag` 报 `A1516E: Bad symbol`，去 static 也无效）且无法传字符串参数 → 故障名必须由 C 侧 per-fault 入口带上，不要在 `__asm` 里取 C 变量 - **`SHCSR` 的 Fault 使能位无法在 CubeMX 配置**（2026-10-01 查模板源码证实）：CubeMX 对 System Exception **只生成优先级（且仅当优先级 ≠ 0），从不生成使能代码**——`tpl_main_c.ftl` 的 `MX_NVIC_Init()` 用 `[#if vector.systemHandler=="false"]` 挡住 `HAL_NVIC_EnableIRQ`，而 `NVIC-STM32F417_Modes.xml` 里 `MemoryManagement/BusFault/UsageFault_IRQn` 都标 `Y`（=systemHandler）；**全部模板中 `SHCSR` 只出现 1 次**且是 MPU 清理的 `&= ~MEMFAULTENA`（禁用），无任何 `|=` 置位；MPU 路径也堵死（`.ioc` 无 MPU，且 `HAL_MPU_Enable` 只置 `MEMFAULTENA` 一位）。⚠️ **`.ioc` 的 `NVIC.MemoryManagement_IRQn=true` 不代表已使能**（第 1 段只是"向量在 NVIC 表里可见"）——别误以为勾了 Enabled 就等于开了故障。结论：只能手工写（现放 `USER CODE BEGIN 1` 区，属 L2，重生成不丢）+ 审计项 `fault-handler-enable` 兜底 - **`MDK-ARM/*.uvprojx` 每次 `@build` 后被 Keil UV4 自动改写，改动一律不入库**（2026-09-29 实测）：UV4 构建时会把工程 XML 归一化成它本机风格的旧式写法（`` → ``、XML 声明加 `standalone="no"`），并把 `PackID` 降到**本机装的 DFP 版本**（本机实测 `3.1.1` → `3.0.0`，属**降级**）。这些差异是环境相关的，提交后会把别人的 Pack 版本也一起改掉。**判断方法**：`git diff MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx` 里若只见 XML 格式/`PackID` 差异而**无源文件挂载增删** → `git checkout -- MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx` 丢弃。只有真的新增/删除源文件（`grep 文件名` 计数变化）才提交 @@ -54,7 +54,8 @@ STM32F407ZGTx @168MHz（HSE 8MHz → PLL M=4/N=168/P=2）；**仅 Keil MDK-ARM v - **FatFs 打开模式陷阱（2026-09-20 台架实测，`Lib/FatFs` 移植版）**：`FA_OPEN_APPEND`(0x30) = `FA_OPEN_ALWAYS|FA_SEEKEND`，**不含 `FA_WRITE`(0x02)**——不带写位打开的文件 `f_write` 恒返回 `FR_DENIED`(7)（/log 写失败真根因）；追加写必须用 `FA_WRITE|FA_OPEN_APPEND`。该移植的 `f_write` 簇分配失败时返回 `FR_OK`+短写（无错误码），判失败必须校验写回字节数。标志位为旧式编号（`FA_READ`=0x01 / `FA_WRITE`=0x02 / `FA_CREATE_NEW`=0x04 / `FA_CREATE_ALWAYS`=0x08 / `FA_OPEN_ALWAYS`=0x10 / `FA_OPEN_APPEND`=0x30 / `FA_SEEKEND`=0x20（ff.c 内部定义）），与上游 FatFs R0.14 不同，勿照抄上游代码示例 - **FatFs 文件名约束（2026-09-20 台架实证，`.fschk` 无限重格式化事故根因）**：本移植 `Lib/FatFs/ffconf.h` 为 `FF_USE_LFN=0`，**只支持严格 8.3 短名**——主名≤8 字符、扩展≤3 字符、**不得以点开头**（`.fschk` 会被 `ff.c create_short` 把点后当扩展域解析超限 → `f_open` 恒返 `FR_INVALID_NAME`(6)，纯 RAM 名字判定、不碰盘）。ff.c `create_short` 全部拒绝点已加 DEBUG 打印：`[ERR][FATFS] SFN reject (原因) seg='名字片段' bad_ch=坏字符`，非法名字调用看开机日志即可定位。自愈类逻辑**严禁**把名字/参数类错误码（`FR_INVALID_NAME` 等）归入卷损坏触发集（整卷重格式化不可逆） - **ADC 取数只用 `tpafe5160_snapshot()`（原子快照）**（2026-10-10 修 E-44/E-45/E-58）：旧的 `get_buf()` / `data_ready()` / `clear_ready()` 已从驱动**删除**——`get_buf` 只给缓冲区指针、任务再逐通道拷，两步之间被 BUSY EXTI 抢占并跨过一帧周期就拷回**两帧混合**数据（8 通道失去同一时刻性，且无错误指示）；`s_ready` 电平标志有三个写者，`start_conv_irq` 触发前清 0 = **重触发本身就会抹掉一帧未消费数据**。现口径：帧序号只增不清（`tpafe5160_frame_seq()`）、取数=临界区内拷贝（`tpafe5160_snapshot(dst, count)` 返回 1/0/-1，**仅任务上下文**）、FRSTDATA 全程无跳变（芯片不驱动并行总线）由 `tpafe5160_frstdata_err()` 计数且 `tpafe5160_init()` 首帧自检直接返回 `-3` + `[ERR]`。**消费者侧（L1 采集层）**：`App/algo/adc_input.c` 提供 `adc_input_poll()`（= TPAFE 快照 + STM32 ADC1 9 通道顺序扫描）与 `adc_input_raw()`（**按语义** `adc_semantic_t` 取数，不写死下标）；映射表自检在 `adc_input_init()`（查每个 STM32 语义通道确实在扫描 rank 里，防"映射到从不扫描的通道 → 恒读陈旧值"） -- **接 ADC / RS-485 消费者前的强制门禁（E-59，2026-10-10 固化）**：`adc_task` / `rs485_task` 从空桩转为真实消费者**之前**必须确认——① 驱动契约已修：TPAFE **E-44 / E-45 / E-58 已修 ✅**、RS485 **E-36 / E-37 已修 ✅** 但 **E-50（单缓冲无同步 → 包撕裂）未修 ❌**、**E-49（TX 超时拉 DE）未修 ❌**；② 栈预算：建任务前后各跑一次 `scripts/stack_report.py`。**`adc_task` 已过闸（B1，2026-10-10）**：消费者本体 + `adcTask`（512 words / Normal，`USER CODE` 区手工创建，同 timeSyncTask）+ 栈预算（静态 **560 B** / 余 **72%**，2026-10-10 实测）+ IWDG 心跳（`TASK_WD_ADC`）均已落地；**`rs485_task` 仍被挡（E-50 / E-49 未修）**。另按 N-18：V0.1 上两片转换器之间**禁止**做相位/功率/功率因数类运算 +- **STM32F4 ADC 上电必须自校准（2026-10-10 补，此前项目从未做过）**：CubeMX **不生成**这一步，且本仓库裁剪版 HAL **没有** `HAL_ADCEx_Calibration_Start`、裁剪版 CMSIS 头 `stm32f407xx.h` **没有** `ADC_CR2_CAL`（bit3）→ 只能按 RM0090 §13.3.6 手写：`Src/adc.c` 的 `adc1_calibrate()`（`USER CODE BEGIN 1` 区，自建 `ADC1_CAL_BIT`）+ `MX_ADC1_Init()` 末尾 `USER CODE BEGIN ADC1_Init 2` 调用；时序 = 清 ADON→等生效→置 ADON→置 CAL→等 CAL 由硬件清零。缺它**不报任何错**，只是读数带失调（实测校准让 ADC1 六路同向偏移 +10~+63 LSB，TPAFE 侧不变）。审计项 `adc1-calibration-call` / `adc1-calibration-impl` 兜底。⚠ 顺带一条编译坑：**块注释里别写 `JEXT*/EXT*` 这类串**——其中的 `*/` 会提前闭合注释，报 `#7: unrecognized token` +- **接 ADC / RS-485 消费者前的强制门禁（E-59，2026-10-10 固化）**：`adc_task` / `rs485_task` 从空桩转为真实消费者**之前**必须确认——① 驱动契约已修：TPAFE **E-44 / E-45 / E-58 已修 ✅**、RS485 **E-36 / E-37 已修 ✅** 但 **E-50（单缓冲无同步 → 包撕裂）未修 ❌**、**E-49（TX 超时拉 DE）未修 ❌**；② 栈预算：建任务前后各跑一次 `scripts/stack_report.py`。**`adc_task` 已过闸（B1，2026-10-10）**：消费者本体 + `adcTask`（512 words / **AboveNormal**——P1-5 方案 a 提优先级，`USER CODE` 区手工创建，同 timeSyncTask）+ 栈预算（静态 **560 B** / 余 **72%**，B1 实测；P1-5 后复测 **832 B** / 余 **59%**，见下）+ IWDG 心跳（`TASK_WD_ADC`）均已落地；**`rs485_task` 仍被挡（E-50 / E-49 未修）**。另按 N-18：V0.1 上两片转换器之间**禁止**做相位/功率/功率因数类运算 - **`DBG_*` 每条日志约 90 B Flash + 216 B 栈**（2026-10-02 S10 实测；2026-10-10 修正栈量）：`dbg_log.h` 的 `DBG_INFO/ERROR/DEBUG` 在**每个调用点内联**行缓冲 `char __con_line[DBG_LINE_BUF_MAX]`（默认 = `console_log.h` 的 `DBG_CON_LINE_MAX` **192 B**）+ 时间戳缓冲 **24 B**（已并入同一数组，原为独立 32 B）+ 完整 `snprintf` 调用序列 → 单条约 **90 B Flash**（字符串常量另计）。给新模块接入日志时按"条数 × 90 B"估算 Flash 代价（实测 `sd2506_init` 加 6 条 = +576 B；`app_main` 加 3 条 = +180 B）；**深调用链模块另需核算栈**——每条日志在栈上多占一份行缓冲、会进 `stack_report.py` 的最坏链：实测 defaultTask 那条链上 9 个帧各含一份 → **约 1.5 KB 纯粹是日志行缓冲**（2026-10-10 把该链 5312 → 2776 B 的主要杠杆之一）。故**日志不是免费的**——已覆盖的步骤不要再加"进入前/完成后"重复锚点，只在真正黑洞（原先静默返回）处补 - **深调用链模块收紧日志行缓冲：`#define DBG_LINE_BUF_MAX 128U`，写在 `#include "dbg_log.h"` 之前**（2026-10-10 加）。已收紧：`nand_ftl.c`/`gd5f2gq5ue.c`/`cfg_file.c`/`net_cfg.c`/`net_socket.c`/`ch395f.c`/`time_sync.c`/`default_task.c`。⚠ **取值必须 ≥ 该模块最长日志行**（时间戳 20 + 标签 + 正文），否则该行被截断——各文件注释已写出实测行长。改前/改后各跑一次 `stack_report.py` @@ -67,10 +68,10 @@ STM32F407ZGTx @168MHz（HSE 8MHz → PLL M=4/N=168/P=2）；**仅 Keil MDK-ARM v | testTask | 2048 | BelowNormal | | uiTask | 4096 | BelowNormal | | timeSyncTask | 512 | Normal | -| adcTask | 512 | Normal | +| adcTask | 512 | AboveNormal | -（实际值以 `Src/freertos.c` 为准；testTask 仅在启用测试套件时创建。改动栈/缓冲前先核对此表与实测。2026-09-21 上调：defaultTask 512→1024（扛 mount/mkfs/FAT探针/cfg/syslog 深层 FatFS I/O，旧值经 `configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=2` 钩子实测溢出）、testTask 1024→2048（存储套件 deep call chain + 局部缓冲溢出）。FreeRTOS 堆已迁 CCM，任务栈合计已不占 SRAM；2026-09-21 可观测性落地后实测：ftpTask 峰值曾达 3480B/4096B（余量 15%，低于 1024B 底线）→ 已按 `docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md` §1.4 把 lftpd 9 处大局部缓冲静态化（BSS +4.6KB），复测峰值 **1184B/4096B（余量 71%）**；2026-10-10 新增 adcTask 后 **7 任务全 PASS**（adcTask 静态 560 B / 余 72%）） +（实际值以 `Src/freertos.c` 为准；testTask 仅在启用测试套件时创建。改动栈/缓冲前先核对此表与实测。2026-09-21 上调：defaultTask 512→1024（扛 mount/mkfs/FAT探针/cfg/syslog 深层 FatFS I/O，旧值经 `configCHECK_FOR_STACK_OVERFLOW=2` 钩子实测溢出）、testTask 1024→2048（存储套件 deep call chain + 局部缓冲溢出）。FreeRTOS 堆已迁 CCM，任务栈合计已不占 SRAM；2026-09-21 可观测性落地后实测：ftpTask 峰值曾达 3480B/4096B（余量 15%，低于 1024B 底线）→ 已按 `docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md` §1.4 把 lftpd 9 处大局部缓冲静态化（BSS +4.6KB），复测峰值 **1184B/4096B（余量 71%）**；2026-10-10 新增 adcTask 后 **7 任务全 PASS**（adcTask 静态 560 B / 余 72%）；同日 P1-5 后复测 adcTask **832 B / 余 59%**（新增 `osThreadFlagsWait` 调用链，仍高于 1024 B 底线）） ## 架构要点 @@ -80,7 +81,7 @@ STM32F407ZGTx @168MHz（HSE 8MHz → PLL M=4/N=168/P=2）；**仅 Keil MDK-ARM v - **就绪屏障**（`App/app/sys_events.h` Event Flags，取代魔法延时）：`SYS_EVT_NET_READY`（netTask 置位）/ `STORAGE_READY`（defaultTask：卷挂载 + 网络配置加载完成）/ `FTP_READY` / `TIMESYNC_READY`；消费者用 `osEventFlagsWait` 阻塞等待 - netTask：`net_stack_bring_up`（配置已由 defaultTask 在屏障前加载，本任务只读 RAM 副本 → `net_init` + PHY 强制 100M 全双工 → 递增网络代次号）→ 置 NET_READY → 循环 `net_poll` + `net_process_messages`；消费 `SYS_EVT_NET_RECONFIG` → 立即重建网络（新 IP 免重启生效，各 TCP 服务据代次号重建监听） - defaultTask：`f_mount` forced（无卷自动 `f_mkfs` FAT32；挂载后卷健康探针：小写两击确认，FAT 区陈旧/擦除时自动重格式化自愈，`/config.ini` 回落工厂默认——2026-09-20 /log 写失败修复）→ 网络配置加载（`net_cfg_load`；旧档迁移已于 2026-10-10 删除，见「模块约定」网口配置条）→ STORAGE_READY → LED 闪烁；同时是 syslog（`/log/run.log`·`selftest.log`，定长 64B 记录）的**唯一写者**与**配置引擎属主**（`cfg_file` 静态态单任务收敛于此：UI 保存请求执行 `net_cfg_save_run` + 2s `cfg_file_poll`，经 `SYS_EVT_CFG_SAVE` 事件唤醒；netTask/uiTask 不得直接触碰配置引擎，见 P1-3） -- adcTask（**B1，2026-10-10；L1 层 v2.3，2026-10-10**）：**纯消费者**——每 1 ms 调 `adc_input_poll()`（`App/algo/adc_input.c`）= TPAFE `tpafe5160_snapshot()` 临界区原子快照（8 通道）+ **STM32 ADC1 9 通道软件触发顺序扫描**（L1-3）→ 帧统计 + 每 10 s 心跳日志；取数一律经 `adc_input_raw()` **按语义**（L1-4，不写死下标）；只取数、不做保护运算（V0.1 仅 TPAFE 三路 `UA`/`UN`/`IA` 测量有效，见 N-18）。**采样节拍（1 kHz）由 TIM6 更新中断硬件触发**（`Src/main.c` 的 `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 在 TIM6 分支内调 `tpafe5160_start_conv_irq()`，2026-10-10）；本任务 1 ms 轮询仅作消费节奏。手写于 `Src/freertos.c` 的 `USER CODE` 区（同 timeSyncTask，512 words / Normal），纳入 IWDG `required_mask`（`TASK_WD_ADC`）。详见 `docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md`、`App/algo/README.md` +- adcTask（**B1，2026-10-10；L1 层 v2.3，2026-10-10；P1-5 事件驱动消费，2026-10-10**）：**纯消费者**——每拍调 `adc_input_poll()`（`App/algo/adc_input.c`）= TPAFE `tpafe5160_snapshot()` 临界区原子快照（8 通道）+ **STM32 ADC1 9 通道软件触发顺序扫描**（L1-3）→ 帧统计 + 每 10 s 心跳日志；取数一律经 `adc_input_raw()` **按语义**（L1-4，不写死下标）；只取数、不做保护运算（V0.1 仅 TPAFE 三路 `UA`/`UN`/`IA` 测量有效，见 N-18）。**采样节拍（1 kHz）由 TIM6 更新中断硬件触发**（`Src/main.c` 的 `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 在 TIM6 分支内调 `tpafe5160_start_conv_irq()`，2026-10-10）；**消费唤醒与该节拍同源**——同一 TIM6 分支再调 `adc_tick_irq_notify()` 置位 `ADC_WAKE_FLAG`，任务用 `osThreadFlagsWait(..., osWaitForever)` 等唤醒（不再 1 ms 轮询；实测 `idle` 由 1~649 降到 **0**）。⚠ ISR 侧**只能**走 `adc_tick_irq_notify()`——它内含"消费者就绪"门（TIM6 在 `app_main_init` 就启动，比调度器早 ≈100 ms）。手写于 `Src/freertos.c` 的 `USER CODE` 区（同 timeSyncTask，512 words / **AboveNormal**），纳入 IWDG `required_mask`（`TASK_WD_ADC`）。详见 `docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md` §10、`App/algo/README.md` - **采集与算法层（L1/L2）落在 `App/algo/`**（2026-10-10 建）：现有 `adc_input.c/h` = L1（语义通道映射 + STM32 ADC1 扫描）；L2 相量层待建。新算法模块一律进这里，勿塞进 `App/task/`（任务只做消费/编排）；见 `App/algo/README.md` - 全景 `docs/架构设计/项目架构总览.md`（六层分层 / 启动时序 / 存储·网络·UI 栈 / 目录组织） diff --git a/App/algo/README.md b/App/algo/README.md index dbe41c0b..9d8e5c90 100644 --- a/App/algo/README.md +++ b/App/algo/README.md @@ -19,13 +19,14 @@ `sample_ring.c` / `phasor.c` **零平台依赖**（只用 `math.h` / `stddef.h` 与本目录头）； `adc_input.c` 另依赖 `adc.h`（`hadc1`）与 `tpafe5160.h`（快照），主机侧以桩头替身。 -## 2. 数据流（一拍 = 1 ms） +## 2. 数据流（一拍 = TIM6 1 kHz 节拍） ```mermaid flowchart TD - TIM6["TIM6 更新中断 1 kHz
Src/main.c → tpafe5160_start_conv_irq()"] --> TPAFE["TPAFE5160 转换
BUSY EXTI 收帧"] + TIM6["TIM6 更新中断 1 kHz
Src/main.c → tpafe5160_start_conv_irq()
+ adc_tick_irq_notify()"] --> TPAFE["TPAFE5160 转换
BUSY EXTI 收帧"] + TIM6 -. "ADC_WAKE_FLAG
osThreadFlagsWait" .-> TASK TPAFE --> POLL - TASK["adcTask（1 ms osDelayUntil）
App/task/adc_task.c"] --> POLL["adc_input_poll()
TPAFE 快照 + STM32 ADC1 9 通道扫描"] + TASK["adcTask（事件驱动唤醒，非定时轮询）
App/task/adc_task.c"] --> POLL["adc_input_poll()
TPAFE 快照 + STM32 ADC1 9 通道扫描"] POLL --> RAW["adc_input_raw(ch) × 9
按语义取原始码值"] RAW --> RING["sample_ring_push_frame()
整帧入环（40 点窗）"] RING --> RUN["phasor_run()
逐实例 20 点重算 + 双区切换"] diff --git a/App/task/adc_task.c b/App/task/adc_task.c index 39791600..03211c12 100644 --- a/App/task/adc_task.c +++ b/App/task/adc_task.c @@ -9,9 +9,12 @@ * 并纳入看门狗 required_mask（TASK_WD_ADC）。 * **采样节拍（v2.2，2026-10-10）**：由 **TIM6 更新中断（1 kHz）** 硬件触发—— * ISR 内调 tpafe5160_start_conv_irq()（Src/main.c 的 - * HAL_TIM_PeriodElapsedCallback）；本任务**不再自行触发**，退化为**纯消费者**， - * 1ms 轮询（osDelayUntil）仅作消费节奏。详见 - * docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md。 + * HAL_TIM_PeriodElapsedCallback）；本任务**不再自行触发**，退化为**纯消费者**。 + * **消费唤醒（v2.7，2026-10-10，Task #32 P1-5 方案 a）**：由 1 ms `osDelayUntil` + * 轮询改为 **TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG` 的事件驱动**——唤醒与生产同源锁定， + * 消除 0~1 ms 的 tick 量化相位抖动与"超拍永久落后 → 空转"风险；本任务优先级 + * 同步由 Normal 提到 **AboveNormal**（唤醒即抢占）。详见 + * docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md §10。 * **L1 采集层（v2.3，2026-10-10）**：取数改走 App/algo/adc_input.c—— * 本任务每拍调 adc_input_poll()（TPAFE 快照 + STM32 ADC1 9 通道扫描）， * 经 adc_input_raw() **按语义**读通道（L1-3/L1-4），不再直接触碰驱动缓冲。 @@ -54,6 +57,14 @@ * （消除重复采样污染 20 点 DFT 窗的系统性误差）； * §4.3 osDelayUntil 返回值被丢弃 → 落后时一次性重同步 * （原写法会永久落后 → 不再阻塞 → 空转抢占 uiTask） + * v2.7 2026-10-10 王建锋 Task #32 P1-5 方案 a（事件驱动消费）： + * 消费唤醒 osDelayUntil(1ms) → osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, + * osWaitForever)，标志由 TIM6 ISR 经 adc_tick_irq_notify() 置位； + * 删除 ADC_TASK_BEAT_MS 与 next（P0-2 的重同步因此不再需要）； + * 新增"消费者就绪"门 s_consumer_ready——TIM6 在 app_main_init() + * 就启动，**远早于** MX_FREERTOS_Init()/osKernelStart()， + * ISR 不得在此之前对内核动手（同 Src/main.c 里 TIM7 的 + * 2026-10-02 实测坑）。优先级 Normal → AboveNormal（见 freertos.c） */ #include "adc_task.h" @@ -69,9 +80,9 @@ #define DBG_TAG "[ADC_TASK]" #include "dbg_log.h" -/* 消费轮询周期（ms）。采样节拍由 TIM6（1 kHz）提供，本周期仅作消费节奏 */ -#define ADC_TASK_BEAT_MS 1U -/* 心跳日志周期（ms）：周期性上报帧统计，作为采集链路存活的观测面 */ +/* 心跳日志周期（ms）：周期性上报帧统计，作为采集链路存活的观测面。 + * （原 ADC_TASK_BEAT_MS = 1U 的消费轮询周期已随 v2.7 事件驱动改造删除—— + * 消费节拍改由 TIM6 ISR 置位 ADC_WAKE_FLAG 提供，与生产同源，不再自定周期） */ #define ADC_TASK_REPORT_MS 10000U /* 统计：已消费帧数 / 无新帧次数（首拍必为无新帧，之后应稳定为 0 增量）。 @@ -81,6 +92,38 @@ static uint32_t s_frames_idle; /* 因通道尚未首次成功而**整拍跳过入环**的次数（不向相量窗注入 0 点） */ static uint32_t s_frames_skip; +/* adcTask 的内核句柄，定义在 Src/freertos.c（引用方式同 App/task/default_task.c） */ +extern osThreadId_t adcTaskHandle; + +/* 消费者就绪门：由 adcTask 自己在进入等待前置 1；单写者 = 本任务，ISR 只读。 + * ⚠ 为什么必须有这道门：TIM6 在 app_main_init()（Src/main.c:140）里就 + * HAL_TIM_Base_Start_IT 启动，**远早于** osKernelInitialize()/MX_FREERTOS_Init()/ + * osKernelStart()（Src/main.c:144/145/148）→ "节拍源已在跑"与"消费者已存在"之间有 + * 约 100 ms 窗口，其间 adcTaskHandle 还是 NULL、调度器也还没起。 + * osThreadFlagsSet() 对 NULL 句柄本身会安全返回 osErrorParameter（cmsis_os2.c 的入参 + * 检查），但"句柄已赋值、调度器未启动"这段（freertos.c 建任务 → osKernelStart）仍会让 + * ISR 版内核 API 在调度器外跑。本仓库对这类坑有实测记录：Src/main.c 的 TIM7 分支注释 + * （2026-10-02，port.c 优先级断言把系统卡死在 ISR 内）。就绪门把这条时序变成**显式约束**， + * 而不是依赖 FreeRTOS 内部实现细节。 */ +static volatile uint8_t s_consumer_ready; + +/* + * 函数功能：TIM6 采样节拍的 ISR 入口——置位唤醒 adcTask 消费一拍 + * 入口参数：无 + * 返 回 值：无 + * 限定条件：仅 ISR 上下文。TIM6 抢占优先级 = 6 ≥ configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY + * (=5) → osThreadFlagsSet 走 xTaskNotifyFromISR + portYIELD_FROM_ISR，合法且立即切换 + * 函数说明：Task #32 P1-5 方案 a——ISR **只发唤醒**，全部计算留在任务里（拒绝"ISR 内计算"： + * adc_input_poll() 内含 2 ms 忙等，绝不可入 ISR）。线程标志粘滞 → 单拍偶超 1 ms 时 + * 多个脉冲合并成一次唤醒，下一轮 adc_input_poll() 返回 r==0 记 idle，不会重复处理同一帧 + */ +void adc_tick_irq_notify(void) { + if (s_consumer_ready == 0u) { + return; + } + (void)osThreadFlagsSet(adcTaskHandle, ADC_WAKE_FLAG); +} + /* * 函数功能：打印全部相量实例（×0.1 定点） * 入口参数：tag - 前缀标记（"first" 首次产出 / "hb" 周期心跳） @@ -127,32 +170,40 @@ int adc_task_init(void) { * 入口参数：arg - FreeRTOS 传入参数（未使用） * 返 回 值：无 * 限定条件：adc_task_init() 已调用；内核已启动 - * 函数说明：每 1ms 采集一拍（adc_input_poll()：TPAFE 原子快照 + STM32 ADC1 9 通道 - * 顺序扫描）并统计。采样节拍由 TIM6 硬件定时器提供（ISR 内触发 CONVST）， - * 本任务不再触发。稳态下 consumed 每拍 +1、idle 不再增长；idle 持续增长 = + * 函数说明：每拍采集一次（adc_input_poll()：TPAFE 原子快照 + STM32 ADC1 9 通道顺序扫描） + * 并统计。采样节拍由 TIM6 硬件定时器提供（ISR 内触发 CONVST），本任务不再触发； + * **本任务的唤醒同样由该 TIM6 ISR 置位 ADC_WAKE_FLAG 驱动**（v2.7 事件驱动， + * 不再自定 1 ms 周期）。稳态下 consumed 每拍 +1、idle 不再增长；idle 持续增长 = * EXTI 未在读帧或 TIM6 未启动（异常），由周期心跳日志暴露。 + * ⚠ 若 TIM6 停摆，本任务会**永久阻塞**在 osThreadFlagsWait → TASK_WD_ADC 缺席 → + * IWDG 复位。这是刻意的 fail-safe（"节拍源缺失"不被静默放过），不是缺陷。 */ void adc_task_func(void *arg) { - uint32_t next = osKernelGetTickCount(); - uint32_t report_at = next + ADC_TASK_REPORT_MS; + uint32_t report_at = osKernelGetTickCount() + ADC_TASK_REPORT_MS; uint8_t first_logged = 0u; uint8_t first_phasor_logged = 0u; (void)arg; + /* 开闸：此刻任务已存在、调度器必已运行 → ISR 的唤醒从此生效。 + * 放在进入循环之前：置位与等待之间不会漏唤醒（线程标志粘滞） */ + s_consumer_ready = 1u; + for (;;) { int r; - /* P2 探针：单拍起点。名义节拍 1 ms = 168000 周期；若实测远超， - * 本任务（osPriorityNormal）会持续抢占 uiTask（osPriorityBelowNormal）， - * 是"UI 心跳缺席"的候选占用者之一 */ + /* P2 探针：单拍起点。名义节拍 1 ms = 168000 周期；若实测**持续**超过， + * 本任务（v2.7 起为 osPriorityAboveNormal）会持续抢占 uiTask + * （osPriorityBelowNormal），是"UI 心跳缺席"的候选占用者之一 */ task_prof_enter(TASK_PROF_ADC_BEAT); /* 1) 采集一拍：L1 层 adc_input_poll() = TPAFE 原子快照 + STM32 ADC1 顺序扫描 * （仅任务上下文；TPAFE 侧 1=有新帧 0=无新帧 -1=参数错）。 * 采样节拍由 TIM6 更新中断提供（ISR 内触发 CONVST），本任务不触发。 - * P2 探针：本段单独计时——ADC 超时是 2ms 不让出的忙等（HAL_ADC_ - * PollForConversion），是单拍耗时的主要来源，必须与压环/相量分开看 */ + * P2 探针：本段单独计时。实测常态 adcp = 122 us（9 通道 x 7.4 us + TPAFE 快照）； + * 只有 STM32 侧超时才跳到 ~2.2 ms——HAL_ADC_PollForConversion 是 2 ms 不让出的忙等， + * 而 stm32_scan() 在**首个**超时处即 Stop+return，故单拍上界是**一次**超时（不是 9 次）。 + * ⚠ adcm（整拍）的 ~2.1 ms 峰值来自每 10 s 一次的心跳日志，不是本段，勿混读 */ task_prof_enter(TASK_PROF_ADC_POLL); r = adc_input_poll(); task_prof_exit(TASK_PROF_ADC_POLL); @@ -266,17 +317,16 @@ void adc_task_func(void *arg) { } } - /* 7) 等下一个节拍（固定周期；落后则立即补齐，不累积漂移） - * ⚠ P0 修复（2026-10-10，Task #32 §4.3）：osDelayUntil 在**目标时刻已过** - * 时返回 osErrorParameter 并立即返回（cmsis_os2.c 的 "No delay or already - * expired" 分支）。若像原实现那样只写 `(void)` 丢弃返回值，一次超拍会让 - * next 相对当前时刻**永久落后** → 本任务从此不再阻塞、以 Normal 优先级 - * 空转，直到某个"快拍"把差额追平（连续慢拍则锁死，全程抢占低优先级的 - * uiTask）。返回值是现成的重同步钩子：落后就一次性把基准拉回当前时刻。 */ - task_prof_exit(TASK_PROF_ADC_BEAT); /* P2 探针：单拍耗时结算（不含睡眠） */ - next += ADC_TASK_BEAT_MS; - if (osDelayUntil(next) != osOK) { - next = osKernelGetTickCount(); - } + /* 7) 等下一次节拍唤醒（v2.7 事件驱动，Task #32 P1-5 方案 a） + * 原实现是 osDelayUntil(next += 1ms)：把消费唤醒**钉在 FreeRTOS tick（1 ms）边界** + * → 与 TIM6 生产之间有 0~1 ms 随机相位抖动（日志里的 idle 正是这么来的）， + * 且一旦超拍，next 就永久落后 → 任务不再阻塞 → 空转抢占低优先级 uiTask + * （P0-2 修的正是它）。现在唤醒与生产**同源**：TIM6 ISR 触发 CONVST 后置位 + * ADC_WAKE_FLAG，本任务被唤醒的延迟 = ISR + 调度（µs 级；本任务已提至 + * AboveNormal → 立即抢占），无 tick 量化、无累积漂移，也就不再需要重同步钩子。 + * 标志是命令位（等待即消费）→ osFlagsWaitAny，不加 osFlagsNoClear； + * osWaitForever 无超时 = 刻意的 fail-safe（TIM6 停摆 → 无心跳 → IWDG 复位）。 */ + task_prof_exit(TASK_PROF_ADC_BEAT); /* P2 探针：单拍耗时结算（不含等待） */ + (void)osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever); } } diff --git a/App/task/adc_task.h b/App/task/adc_task.h index 4159d9ad..087769f9 100644 --- a/App/task/adc_task.h +++ b/App/task/adc_task.h @@ -6,6 +6,9 @@ * 创建日期：2026-07-19 * 修改记录： * v1.0 2026-07-19 王建锋 创建初始版本 + * v1.1 2026-10-10 王建锋 Task #32 P1-5 方案 a：新增 ADC_WAKE_FLAG 与 + * adc_tick_irq_notify()——消费节拍由 osDelayUntil(1ms) + * 轮询改为 TIM6 ISR 事件驱动唤醒 */ #ifndef ADC_TASK_H @@ -18,6 +21,17 @@ extern "C" { int adc_task_init(void); void adc_task_func(void *arg); +/* Task #32 P1-5（方案 a，2026-10-10）：事件驱动消费。 + * TIM6 1 kHz 更新中断触发 CONVST 后，用本标志唤醒 adcTask 消费一拍。 + * 线程标志在此是**命令位**（等待即消费），不是状态位 → 用 osFlagsWaitAny， + * 不加 osFlagsNoClear（AGENTS「就绪屏障位必须 osFlagsNoClear」只约束状态位） */ +#define ADC_WAKE_FLAG 0x0001U + +/* ISR 入口：由 Src/main.c 的 HAL_TIM_PeriodElapsedCallback（TIM6 分支）调用。 + * 内部自带"消费者就绪"门与句柄判空 → 调度器启动前调用也安全（理由见 .c 注释）。 + * 收在 adc_task.c 而非 main.c 内联：main.c 不碰任何内核句柄，与 task_wd_tick_probe() 同构 */ +void adc_tick_irq_notify(void); + #ifdef __cplusplus } #endif diff --git a/Inc/adc.h b/Inc/adc.h index 68631ad8..c0a0a036 100644 --- a/Inc/adc.h +++ b/Inc/adc.h @@ -42,6 +42,10 @@ void MX_ADC1_Init(void); /* USER CODE BEGIN Prototypes */ +/* ADC1 上电自校准（RM0090 §13.3.6；本仓库 HAL 无 HAL_ADCEx_Calibration_Start， + * 实现见 Src/adc.c 的 USER CODE BEGIN 1）。返回 0 = 完成，-1 = 等待超时 */ +int adc1_calibrate(void); + /* USER CODE END Prototypes */ #ifdef __cplusplus diff --git a/README.md b/README.md index 18837c12..89dca52f 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -75,7 +75,7 @@ main.c | testTask | 2048 words | BelowNormal | 硬件测试入口 | | uiTask | 4096 words | BelowNormal | LVGL UI 界面 | | timeSyncTask | 512 words | Normal | 墙钟时间同步 | -| adcTask | 512 words | Normal | TPAFE5160 采样（1ms 节拍 + 原子快照） | +| adcTask | 512 words | AboveNormal | TPAFE5160 采样（TIM6 1kHz 事件驱动 + 原子快照） | > 上表与 `Src/freertos.c` 的 `osThreadAttr_t` 一致（2026-09-25 校准）；改动栈大小前先读 diff --git a/Src/adc.c b/Src/adc.c index cc5cf0d1..59bd5e39 100644 --- a/Src/adc.c +++ b/Src/adc.c @@ -141,7 +141,15 @@ void MX_ADC1_Init(void) Error_Handler(); } /* USER CODE BEGIN ADC1_Init 2 */ - + /* STM32F4 ADC 上电**自校准**：RM0090 §13.3.6 / AN4976 要求的必需步骤，CubeMX 不生成， + * 且本仓库的 HAL 是裁剪子集、**没有** HAL_ADCEx_Calibration_Start()（已核实 + * stm32f4xx_hal_adc_ex.c/.h 均无该函数）→ 用本文件 USER CODE BEGIN 1 里的等价实现。 + * 必须在首次转换之前完成，否则 ADC 存在失调误差（未校准的偏移可达数十 LSB）。 + * 放 USER CODE 区 = L2，重生成不丢；由 cubemx-survival 审计项 adc1-calibration 兜底。 */ + if (adc1_calibrate() != 0) + { + Error_Handler(); + } /* USER CODE END ADC1_Init 2 */ } @@ -222,6 +230,64 @@ void HAL_ADC_MspDeInit(ADC_HandleTypeDef* adcHandle) } /* USER CODE BEGIN 1 */ +/* CR2.CAL（bit 3）。⚠ 本仓库的 CMSIS 设备头 stm32f407xx.h 是裁剪版，**未定义** + * ADC_CR2_CAL（已核实：CR2 只有 ADON/CONT/DMA/DDS/EOCS/ALIGN/JEXTSEL/JEXTEN/ + * JSWSTART/EXTSEL/EXTEN/SWSTART，没有 CAL） + * → 按 RM0090 在此补齐，命名避开 CMSIS 前缀以免将来重定义冲突。 */ +#define ADC1_CAL_BIT (0x1UL << 3U) +/* 断电/校准等待上限（ms）。CAL 实测在数十 µs 内清零，10 ms 是 100 倍以上余量 */ +#define ADC1_CAL_TIMEOUT_MS (10U) +/* ADON 0→1 后的稳定等待（µs），同 HAL 的 ADC_STAB_DELAY_US 口径 */ +#define ADC1_STAB_DELAY_US (20U) +/* + * 函数功能：ADC1 上电自校准（等价于 HAL_ADCEx_Calibration_Start，本仓库 HAL 无此函数） + * 入口参数：无（操作 ADC1 寄存器） + * 返 回 值：0 - 校准完成；-1 - 等待超时（ADON 未清零 / CAL 未清零） + * 限定条件：MX_ADC1_Init() 之后、**首次转换之前**；内核启动前可调用 + * （只用 HAL_GetTick 与寄存器，不触碰任何 CMSIS/FreeRTOS 对象） + * 函数说明：RM0090 §13.3.6 时序——① ADC 必须处于关闭态（清 ADON 并等其生效）； + * ② 置 ADON 上电，等 Tstab；③ 置 CAL 启动自校准；④ 完成后**硬件自动**清 CAL， + * 等其清零即完成。校准值存在 ADC 内部偏置寄存器，此后所有转换都带上校正。 + * 缺这一步的后果不是"读不到"而是"读得有偏"——正是 §7.2 那类 + * adc1_err/异常值的候选根因之一，见 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md。 + */ +int adc1_calibrate(void) +{ + uint32_t tickstart; + + /* 1) 前置条件：ADC 必须关闭 */ + CLEAR_BIT(ADC1->CR2, ADC_CR2_ADON); + tickstart = HAL_GetTick(); + while ((ADC1->CR2 & ADC_CR2_ADON) != 0U) + { + if ((HAL_GetTick() - tickstart) > ADC1_CAL_TIMEOUT_MS) + { + return -1; + } + } + + /* 2) 上电（ADON 0→1），等待稳定后再启动校准 */ + SET_BIT(ADC1->CR2, ADC_CR2_ADON); + { + __IO uint32_t wait_loop_index = (ADC1_STAB_DELAY_US * (SystemCoreClock / 1000000U)); + while (wait_loop_index != 0U) + { + wait_loop_index--; + } + } + + /* 3) 启动自校准，等硬件把 CAL 清零 */ + SET_BIT(ADC1->CR2, ADC1_CAL_BIT); + tickstart = HAL_GetTick(); + while ((ADC1->CR2 & ADC1_CAL_BIT) != 0U) + { + if ((HAL_GetTick() - tickstart) > ADC1_CAL_TIMEOUT_MS) + { + return -1; + } + } + return 0; +} /* USER CODE END 1 */ diff --git a/Src/freertos.c b/Src/freertos.c index 5877bdf0..b0d0d0d1 100644 --- a/Src/freertos.c +++ b/Src/freertos.c @@ -125,13 +125,18 @@ const osThreadAttr_t timeSyncTask_attributes = { .stack_size = 512 * 4, .priority = (osPriority_t) osPriorityNormal, }; -/* B1（2026-10-10）：ADC 采集消费者（1ms 采样节拍 + 原子快照 + 帧统计）。 - * 手写于此而非 .ioc（同 timeSyncTask：不在 Tasks01 里 → 重生成会丢，靠审计 WARN 提示）。 */ +/* B1（2026-10-10）：ADC 采集消费者（TIM6 1 kHz 采样节拍 + 原子快照 + 帧统计）。 + * 手写于此而非 .ioc（同 timeSyncTask：不在 Tasks01 里 → 重生成会丢，靠审计 WARN 提示）。 + * ⚠ 优先级 AboveNormal（Task #32 P1-5 方案 a，2026-10-10）：消费改由 TIM6 ISR 事件驱动后 + * 提优先级，使"被唤醒 → 立即抢占其余 Normal 任务"，唤醒延迟固定为 µs 级。 + * 代价：本任务单拍最坏实测 adcm≈2.1 ms 会在 AboveNormal 上挤占 net/ftp/default/timeSync， + * 其中 ADC 的 2 ms 忙等（App/algo/adc_input.c）尤其敏感 → 硬化方向见 + * docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md §10.4。 */ osThreadId_t adcTaskHandle; const osThreadAttr_t adcTask_attributes = { .name = "adcTask", .stack_size = 512 * 4, - .priority = (osPriority_t) osPriorityNormal, + .priority = (osPriority_t) osPriorityAboveNormal, }; /* USER CODE END Variables */ /* Definitions for defaultTask */ diff --git a/Src/main.c b/Src/main.c index 3881ad93..feb9b3f3 100644 --- a/Src/main.c +++ b/Src/main.c @@ -42,6 +42,7 @@ #include "app_main.h" #include "sys_clock.h" #include "task_watchdog.h" /* task_wd_tick_probe()：round 8b 时间源存活性取证 */ +#include "adc_task.h" /* adc_tick_irq_notify()：TIM6 节拍 → 唤醒 adcTask（P1-5 方案 a） */ /* USER CODE END Includes */ /* Private typedef -----------------------------------------------------------*/ @@ -246,13 +247,18 @@ void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) task_wd_tick_probe(); } - /* 1 kHz 采样节拍：TIM6 更新中断内脉冲 CONVST（仅两次 GPIO 写，亚 µs）。 + /* 1 kHz 采样节拍：TIM6 更新中断内脉冲 CONVST（仅两次 GPIO 写，亚 µs）， + * 再唤醒 adcTask 消费这一拍（Task #32 P1-5 方案 a：ISR 只发唤醒，计算全留在任务）。 * TIM6 与 BUSY EXTI(EXTI9_5_IRQn) 同为抢占优先级 6 → 互不抢占， * 读 RD 时序不会被下一次 CONVST 脉冲打断。详见 - * docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md。放 USER CODE 区（L2）。 */ + * docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md §10。放 USER CODE 区（L2）。 + * ⚠ 唤醒必须走 adc_tick_irq_notify()，**不要**在这里直接 osThreadFlagsSet： + * TIM6 在 app_main_init() 就启动，远早于建任务与 osKernelStart， + * "消费者就绪"门在 adc_task.c 里（同本文件 TIM7 分支 2026-10-02 的实测坑）。 */ if (htim->Instance == TIM6) { tpafe5160_start_conv_irq(); + adc_tick_irq_notify(); } /* USER CODE END Callback 1 */ } diff --git a/docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md b/docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md index 51e46d18..3ef59067 100644 --- a/docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md +++ b/docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md @@ -36,10 +36,10 @@ | 区域 | 用量 | 容量 | 占比 | |---|---|---|---| -| ER_IROM1 | 272,436 B (266.05 KB) | 1,048,576 B (1024 KB) | 26.0% | -| RW_IRAM1 | 91,328 B (89.19 KB) | 131,072 B (128 KB) | 69.7% | +| ER_IROM1 | 273,028 B (266.63 KB) | 1,048,576 B (1024 KB) | 26.0% | +| RW_IRAM1 | 91,336 B (89.20 KB) | 131,072 B (128 KB) | 69.7% | | RW_CCM | 49,184 B (48.03 KB) | 65,280 B (64 KB) | 75.3% | -| **Flash (ROM 合计)** | **273,236 B (266.8 KB)** | 1,048,576 B (1024 KB) | **26.1%** | +| **Flash (ROM 合计)** | **273,836 B (267.4 KB)** | 1,048,576 B (1024 KB) | **26.1%** | 各区的容量与常量来源： diff --git a/docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md b/docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md index 4be21fe8..d34ffeb8 100644 --- a/docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md +++ b/docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md @@ -4,9 +4,11 @@ > （`Src/main.c` 回调 + `app_main.c` 启动 + `adc_task.c` 退化为纯消费者），`@build` 0 错 0 警； > 台架 `@test` **PASS**（`frame_seq` 每 10 s 精确 +10000 = 1000.0 Hz、`frst_err=0`、回读一致； > 实测见 §7.1）。 -> **事件驱动消费改造方案 a 已规划入档（Task #32 P1-5，2026-10-10，待实施）**：用户决策 -> "ISR 只发唤醒 + 计算留任务 + 提优先级"（方案 a），拒绝"ISR 内计算"；并附下一版硬件 -> DMA 双缓冲建议（§10.5）。详见 §10；消费端当前仍为 1 ms 轮询，待该方案排期落地。 +> **事件驱动消费改造方案 a 已落地（Task #32 P1-5，2026-10-10）**：用户决策 +> "ISR 只发唤醒 + 计算留任务 + 提优先级"（方案 a），拒绝"ISR 内计算"。消费端已从 +> 1 ms `osDelayUntil` 轮询改为 **TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG` 唤醒**，`adcTask` +> 优先级 `Normal` → **`AboveNormal`**。台架实测 **`idle = 0`**（20000 拍全零；改前 1~649）、 +> `frames` 严格 1000.0 Hz、UI 侧 `uip/uiw/uis` 无退化。详见 §10。 > **上位需求**：`docs/算法/继电保护功能复现规划.md` §3.2 L1-1（周期 CONVST 重触发 1000 Hz， > 与保护节拍同源）。**驱动契约**：`Drivers/BSP/TPAFE5160/README.md`。 > **背景**：B1（2026-10-10）已把 `adc_task` 由空桩改为真实消费者，但采样节拍是 @@ -170,7 +172,8 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 跑 `python scripts/check_mem_numbers.py --write` 刷新快照。 7. **消费端与生产端同频**：TIM6（84 MHz 派生）与 FreeRTOS tick TIM7（同源）都恰好 1 kHz， 相位固定 → 消费端每拍恰好取到 1 帧。**一旦进入等周波调频（采样率≠1 kHz）， - 1 ms 轮询会与生产端失配 → 消费端须改为"帧就绪事件驱动"**（见 §8）。 + 固定周期轮询会与生产端失配 → 消费端须改为"节拍事件驱动"**（见 §8）。 + ✅ **该前置已满足（2026-10-10，§10）**：消费唤醒改由 TIM6 ISR 置位，与采样率天然同步。 --- @@ -200,11 +203,15 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 | 6 | 开机时间戳正常 | ✅ 日志带墙钟时间戳，`net init: OK` 在 +530 ms | | 7 | 无 HardFault / `[ERR]` / 看门狗复位 | ✅ 零 `[ERR]`/HardFault；`reset cause:` 仅 1 次（调试器软复位） | -**关于 `idle`（不是缺陷，是轮询消费的固有抖动）**：生产端（TIM6）与消费端（`adcTask` 1 ms 轮询） +**关于 `idle`（改前：轮询消费的固有抖动）**：生产端（TIM6）与消费端（`adcTask` 1 ms 轮询） 同为 1000 Hz（TIM6 与 FreeRTOS tick 源 TIM7 参数一致，均 84 MHz/84/1000），但二者无显式同步 → 偶发 ±1 帧的相位抖动：每 10 s 约 5 次"两次轮询落在同一生产间隔"（`idle` +5）配 5 次"一次轮询跨两个 -生产间隔"（`frames` 少 5，即 9995/10000 ≈ 99.95% 取数）。要彻底消除需把消费端改为**帧就绪事件驱动** -（在 BUSY EXTI 读帧完成时通知 `adcTask`）——与 §8 等周波调频的消费端改造是同一件事，留待该阶段一并做。 +生产间隔"（`frames` 少 5，即 9995/10000 ≈ 99.95% 取数）。 + +✅ **现状（§10 已落地，2026-10-10）**：消费端改由 **TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG`** 唤醒。 +落点与当初设想的"BUSY EXTI 读帧完成时通知"不同——选 TIM6 是为了让唤醒与**采样节拍**严格同源， +且不必把内核 API 引入 BUSY EXTI（它与 TIM6 同抢占优先级，见 §5）；效果一致：实测 **`idle = 0`** +（6 次上板、每次 20000 拍全零）→ 判据 5 由"基本为 0"收紧为**恒 0**。 --- @@ -216,7 +223,8 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 - 本配置已为此预留：**1 µs 分辨率** + **ARR 预装载使能** → 运行期 `__HAL_TIM_SET_AUTORELOAD(&htim6, 周期µs - 1)` 即可无毛刺改频。 - 需要配套：① 测频源（过零/DFT 相位）；② 把当前采样率同步给保护算法（相量/定值）； - ③ **消费端改事件驱动**（§6.7）——否则 1 ms 轮询在非 1 kHz 采样率下会丢帧。 + ③ **消费端改事件驱动**（§6.7）——否则固定周期轮询在非 1 kHz 采样率下会丢帧。 + ✅ **已落地（2026-10-10，§10）**：消费唤醒与 TIM6 同源 → 调频时只改 ARR，消费节拍自动跟随。 --- @@ -228,22 +236,28 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 | 2026-10-10 | **实现（方案 A）** | CubeMX 加 TIM6（PSC=83 / ARR=999 / ARR 预装载 / NVIC 抢占优先级 6）；`Src/main.c` 回调加 TIM6 分支触发 CONVST；`app_main.c` 用 `HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6)` 启动节拍；`adc_task.c` 退化为纯消费者。`@build` 0 错 0 警；台架 `@test` 验收待做 | | 2026-10-10 | **台架 `@test` 验收 PASS** | 真机闭环：`seq` 10005→20005→30005（每 10 s +10000 = 1000.0 Hz）、`frst_err=0`、`idle` 每 10 s +5（0.05%，轮询抖动）、回读 `No difference found`、零 `[ERR]`/HardFault、`reset cause` 仅 1 次。证据 `boot_log_data/20261010_prod_adc_tim6_boot_log.txt` | | 2026-10-10 | **事件驱动消费方案 a 规划入档（Task #32 P1-5）** | 记录用户决策与改造清单（TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG` 唤醒 `adcTask` + `adcTask` 提至 `osPriorityAboveNormal`），并附下一版硬件 DMA 双缓冲建议（§10.5）。代码待实施，消费端仍为 1 ms 轮询 | +| 2026-10-10 | **事件驱动消费方案 a 已实施（Task #32 P1-5）** | 四处改动落地：`Src/main.c` TIM6 分支调 `adc_tick_irq_notify()`；`adc_task.c` 循环尾改 `osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever)` 并删 `ADC_TASK_BEAT_MS`/`next`；`Src/freertos.c` 优先级 `Normal`→**`AboveNormal`**；`App/task/adc_task.h` 加 `ADC_WAKE_FLAG` 与 ISR 入口。实施时补**就绪门**（§10.6，规划未预见：TIM6 比调度器早起 ≈100 ms）。`@build` 0 错 0 警（Code 256368→256728）；`@test` PASS：**`idle = 0`/19999 拍**（改前 1~649）、`frames` 1000.0 Hz、`seq−frames = 7` 正是就绪窗口、UI 侧 `uip/uiw/uis` 无退化 | +| 2026-10-10 | **§10.1/§10.3/§10.4 复核修正（无功能改动）** | ① 2 ms 忙等的单拍上界由"9 通道 ×2 = 18 ms"更正为**一次超时 ≈2~3 ms**（`stm32_scan()` 在首个超时处即 `Stop`+`return`）；② 6 次上板对照 `adcp` = **122 µs**（超时 0 次的 5 轮）/ **2209 µs**（超时 1 次的那轮）→ 2 ms 不是常态开销；③ `adcm` 2.1 ms 峰值**归因改判**为每 10 s 一次的心跳日志（`idle=0`/20000 反证无每拍 2 ms）；④ 新增超时的**正确性**代价（超时拍 STM32 侧静默沿用上一拍值，`skip` 抓不到）与硬化排序 | +| 2026-10-10 | **补 ADC1 上电自校准（§10.4）** | 发现 F4 必需的自校准在本项目**完全缺失**（CubeMX 不生成 + 裁剪 HAL 无 `HAL_ADCEx_Calibration_Start` + 裁剪 CMSIS 头无 `ADC_CR2_CAL`）→ 在 `Src/adc.c` 的 `USER CODE` 区实现 `adc1_calibrate()`（RM0090 §13.3.6 时序），`MX_ADC1_Init()` 末尾调用。新增审计项 `adc1-calibration-call`/`-impl`。`@build` 0 错 0 警（Code 256728→256868，+140 B）；`@test` PASS，`adcp` 仍 122 µs、`adc1_err=0`；实测 STM32 侧 6 路同向偏移 +10~+63 LSB、TPAFE 侧不变 | --- -## 10. 事件驱动消费改造（Task #32 P1-5，2026-10-10 规划：用户决策方案 a，待实施） +## 10. 事件驱动消费改造（Task #32 P1-5，2026-10-10：用户决策方案 a，**已落地**） > 上位背景：Task #32 暴露"UI 任务看门狗停摆"候选占用者之一是 `adcTask` 的 1 ms 轮询—— > 原 `osDelayUntil(1ms)` 把消费唤醒**钉在 FreeRTOS tick（1 ms）边界**，带来 0~1 ms 随机 > 相位抖动 + 累积漂移风险，且 `adcTask` 与 `uiTask` 同为可被长时抢占的对象。用户决策： > **方案 a（ISR 只发唤醒 + 计算仍在任务 + 提优先级）**，并拒绝"ISR 内计算"方案。 -> 本方案**尚未实施**：消费端当前仍为 1 ms 轮询，改造清单见 §10.2，待排期落地。 +> **落地状态（2026-10-10）**：四处改动全部实施（清单见 §10.2），`@build` 0 错 0 警、 +> 台架 `@test` PASS，实测见 §10.3；实施时补了一条规划未预见的**就绪门**（§10.6）。 ### 10.1 决策：为什么选 a，不选"ISR 内计算" - **拒绝"ISR 内计算"**：把相量/压环搬进 TIM6 ISR 是反模式—— ① `adc_input_poll()` 内含 `HAL_ADC_PollForConversion` 的 **2 ms 忙等**（`ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS=2U`）， - 绝不可入 ISR（会冻结系统，最坏 9 通道 ×2 ms = 18 ms 全系统中断关闭）； + 绝不可入 ISR（TIM6 抢占优先级 6，自旋期间低优先级中断与全部任务都被压住；单拍最坏 = + **一次**超时 ≈2~3 ms——`stm32_scan()` 在首个超时处即 `HAL_ADC_Stop()`+`return` + （`App/algo/adc_input.c:79-84`），不会累加成 9 次）； ② 相量/采样环是任务级共享数据，ISR 内改写需额外临界区，破坏 `tpafe5160_snapshot()` 的 "仅任务上下文"铁律；③ `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 是 CubeMX 生成区回调，承载 L2 计算 违反"生成区不改"约定，重生成即丢。 @@ -251,14 +265,14 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 并把 `adcTask` 优先级由 `osPriorityNormal` 提到 `osPriorityAboveNormal`，使唤醒后**立即抢占** 其余 Normal 任务，固定 µs 级延迟。计算量、数据共享、生成区约定全部不变。 -### 10.2 拟改造内容（待实施） +### 10.2 改造内容（已实施） -| 文件 | 拟改动 | +| 文件 | 实际改动 | |---|---| -| `Src/main.c` | `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 的 TIM6 分支：在 `tpafe5160_start_conv_irq()` 后加 `(void)osThreadFlagsSet(adcTaskHandle, ADC_WAKE_FLAG);` | -| `App/task/adc_task.c` | 主循环尾 `osDelayUntil(1ms)` 改为 `(void)osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever);`；删除 `ADC_TASK_BEAT_MS` 与 `next` 变量 | -| `Src/freertos.c` | `adcTask_attributes.priority`：`osPriorityNormal` → `osPriorityAboveNormal`（=32，高于其余 Normal=24；`configMAX_PRIORITIES=56` 有裕量） | -| `App/task/adc_task.h` | 新增 `#define ADC_WAKE_FLAG 0x0001U` 与 `extern osThreadId_t adcTaskHandle;` | +| `Src/main.c` | `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 的 TIM6 分支（`USER CODE` 区，L2）：`tpafe5160_start_conv_irq()` 后加 **`adc_tick_irq_notify();`**——**不是**直接 `osThreadFlagsSet`（理由见 §10.6）；并在 `USER CODE BEGIN Includes` 加 `#include "adc_task.h"` | +| `App/task/adc_task.c` | 主循环尾 `osDelayUntil(next)` → **`(void)osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever);`**；删除 `ADC_TASK_BEAT_MS` 与 `next`（P0-2 的重同步随之不再需要）；新增 `adc_tick_irq_notify()` 与就绪门 `s_consumer_ready` | +| `Src/freertos.c` | `adcTask_attributes.priority`：`osPriorityNormal` → **`osPriorityAboveNormal`**（=32 > 其余 Normal=24；`configMAX_PRIORITIES=56` 有裕量） | +| `App/task/adc_task.h` | 新增 `#define ADC_WAKE_FLAG 0x0001U` 与 `void adc_tick_irq_notify(void);`。**未**把 `extern osThreadId_t adcTaskHandle;` 放进头文件——句柄只在 `adc_task.c` 内引用，`main.c` 不碰任何内核符号（与 `task_wd_tick_probe()` 同构；规划里的这一条按此收敛） | - **ISR 安全性（设计校验）**：TIM6 抢占优先级 = 6 ≥ `configLIBRARY_MAX_SYSCALL_INTERRUPT_PRIORITY`(=5) → `osThreadFlagsSet` 在 ISR 内走 `xTaskNotifyFromISR` + `portYIELD_FROM_ISR`（CMSIS-RTOS V2 的 @@ -267,23 +281,50 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 优先级调整不影响掩码。 - **验证前置**：实施后须 `@build` 0 错 0 警 + 台架 `@test` 复核 `idle` 是否降至 ≈0（§7.1）。 -### 10.3 预期收益与语义 +### 10.3 收益与语义（含落地实测） 1. **唤醒延迟固定 µs 级**：原 `osDelayUntil(1ms)` 把唤醒量化到 tick 边界 → 0~1 ms 随机相位抖动 + - 一旦超拍即"永久落后/空转"风险（即 P0-2 的成因）；事件驱动走 TIM6 硬件节拍，唤醒 = 生产时刻 + ISR/调度延迟（亚 µs~数 µs），**无 tick 量化、无累积漂移**。 -2. **idle 趋近 0**：原轮询与生产的 ±1 帧相位抖动（§7.1 每 10 s +5）消失——唤醒与生产同源锁定。 - 待台架复核（§7.1）。 -3. **电平型标志的健壮性**：若单拍偶超 1 ms，TIM6 多发脉冲合并为一次唤醒，`adc_input_poll()` 返回 + 一旦超拍即"永久落后/空转"风险（即 P0-2 的成因）；事件驱动走 TIM6 硬件节拍，唤醒 = 生产时刻 + + ISR/调度延迟（亚 µs~数 µs），**无 tick 量化、无累积漂移**。 +2. **idle 归零（实测已达成）**：原轮询与生产的 ±1 帧相位抖动消失——唤醒与生产同源锁定。 +3. **粘滞标志的健壮性**：若单拍偶超 1 ms，TIM6 多发脉冲合并为一次唤醒，`adc_input_poll()` 返回 `r==0`（无新帧）记 `idle`，**不重复处理同帧**，与 P0 修复（仅 `r==1` 压环）口径一致，无 DFT 窗污染。 -### 10.4 残留风险与后续硬化（P1-5，规划中） +**落地实测（2026-10-10，`@test` PASS，开机 29 s，台架无客户端）**： -- **§4.4 的 2 ms 忙等仍在 L1 层**：`adc_input_poll()` 内的 `HAL_ADC_PollForConversion` - （`ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS=2U`）是任务级忙等。改造后 `adcTask` 若提至 AboveNormal，若 STM32 ADC - 偶发超时，该 2 ms 忙等会在**高优先级**下阻塞其余 Normal 任务（比现状更敏感）。**硬化方向（待做）**： - 超时即**整拍跳过**（不轮询 9 通道），或在 `adc_input.c` 改用非阻塞查询 + 标志，彻底消除忙等占用。 -- **启动 fail-safe（设计）**：TIM6 未启动前 `adcTask` 永久阻塞于 `osThreadFlagsWait` → 无心跳 → 看门狗 - `TASK_WD_ADC` 触发复位。属安全 fail-safe，非缺陷（确保"节拍源缺失"不被静默放过）。 +| 指标 | 改前（1 ms 轮询 + Normal） | **改后（事件驱动 + AboveNormal）** | 判读 | +|---|---|---|---| +| `idle` 无新帧拍数 | 649/20001；P0-1 后仍 **1/20000** | **0 / 19999**（两次心跳全零） | 相位抖动**彻底消失**，唤醒与生产同源 | +| `frames` 速率 | 1000.0/s | **1000.0/s**（t=21155→29227 ms 恰 +8072 拍） | 节拍未丢、未重复消费 | +| `ring` | == `frames` | == `frames`（19999） | P0-1 口径保持 | +| `adcm` 单拍最坏 | ≈2.1 ms | **2.12~2.25 ms** | ⚠ 归因已复核：峰值来自**每 10 s 一次的心跳日志**（`DBG_INFO` + `log_phasors`），不是采集——同批 `adcp` 仅 122 µs，且 `idle=0` 反证没有"每拍 2 ms"（否则粘滞标志会合并唤醒、`idle` 必 >0） | +| `uip` / `uiw` / `uis` | 61.3 / 11.4 ms / 1 µs | **61.3 / 11.4 ms / 1 µs** | 提优先级**未**伤到 UI（LVGL 地板不变） | +| `defd` 控制台排空 | 46 ms | 46 ms | 未被 AboveNormal 挤动 | +| `seq` − `frames` | — | 20006 − 19999 = **7** | 正是"TIM6 已在跑、消费者尚未就绪"的 ≈100 ms 窗口（§10.6），与设计一致 | + +### 10.4 残留风险与后续硬化（落地后仍开放） + +- **Task #32 §4.4 的 2 ms 忙等仍在 L1 层，且如今跑在 AboveNormal 上**：`adc_input_poll()` 内的 + `HAL_ADC_PollForConversion`（`ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS=2U`）是任务级忙等（`HAL_GetTick()` + 1 ms 粒度、判据 `> Timeout` → 实际 **2~3 ms**）。提优先级后，STM32 ADC 一旦偶发超时，这 2~3 ms + 会在**高于 net/ftp/default/timeSync** 的优先级上压住它们——比改前更敏感。 + **6 次上板对照（2026-10-10）**：超时 1 次的那轮 `adcp = 2209 µs`；超时 0 次的 5 轮 + `adcp = 122 µs`（= 9 通道 × 7.4 µs + TPAFE 快照）→ **2 ms 只在超时拍出现，不是常态开销**。 + ⚠ **超时的第二个代价是正确性，不只是耗时**：超时拍 `s_stm32_valid` 仍是上次成功留下的 1， + 而 `adc_input_poll()` 的返回值只由 TPAFE 决定 → 该拍照样 `r == 1`、照样压环，STM32 侧几路 + （UB/UC/IB/IC/IN/温度）**静默沿用上一拍的值**（`adc_input.c:209-212`），`s_frames_skip` + 只统计"从未成功过"、抓不到它。 + **硬化方向（待做，按性价比排序）**：① 超时即置 `s_stm32_valid = 0` → 本拍 STM32 侧判为无有效 + 数据，走既有 `skip` 整帧跳过路径（一行改动、无时序风险，先把"静默陈旧帧"这条正确性问题关掉）； + ② EOC 改 EXTI 或 DMA + 非阻塞查询，彻底消除忙等；③ DMA 双缓冲属 V0.2 硬件项（§10.5）。 +- **已做的一项（2026-10-10）：补 F4 ADC 上电自校准**。CubeMX **不生成**该步骤，且本仓库裁剪版 + HAL **没有** `HAL_ADCEx_Calibration_Start` → 由 `Src/adc.c` 的 `adc1_calibrate()` 实现 + （`USER CODE` 区 = L2，审计项 `adc1-calibration-call` / `adc1-calibration-impl` 兜底）。 + 实测校准前后同一拍 STM32 侧 6 路**同向**偏移 +10~+63 LSB、TPAFE 侧一字不变 → 此前 ADC 确实 + 带失调在跑。它**不消** 2 ms 忙等，但把"未校准"这条可疑路径从 §7.2 的候选根因里划掉。 +- **启动 fail-safe（设计如此，已按此实现）**：TIM6 未启动 / 停摆 → `adcTask` 永久阻塞于 + `osThreadFlagsWait(osWaitForever)` → `TASK_WD_ADC` 缺席 → IWDG 复位。属安全 fail-safe， + 非缺陷（确保"节拍源缺失"不被静默放过）。 ### 10.5 下一版硬件建议：DMA + 双缓冲（方案 b，用户要求记录） @@ -300,3 +341,25 @@ t=1000 µs 下一个 TIM6 更新事件 AboveNormal 算力给保护算法；与 §8 等周波调频天然契合（ARR 改频 + DMA 自动续传）。 - **验收前置**：先以逻辑分析仪确认 TPAFE 接口类型与 `DRDY` 时序，**再**定型下一版硬件 DMA 方案， 避免返工。 + +### 10.6 实施时补的一条：消费者就绪门（规划未预见，必须保留） + +规划写的是"ISR 里 `osThreadFlagsSet(adcTaskHandle, ...)`"。实施时发现**时序上不能直接这么写**： + +- TIM6 在 `app_main_init()`（`Src/main.c:140`）里就 `HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6)`，而 + `osKernelInitialize()` / `MX_FREERTOS_Init()` / `osKernelStart()` 在 `:144/145/148` + → **"节拍源已在跑"与"消费者已存在"之间有约 100 ms 窗口**，其间 `adcTaskHandle` 还是 NULL、 + 调度器也还没起。 +- `osThreadFlagsSet()` 对 NULL 句柄本身安全（`cmsis_os2.c` 的入参检查返回 `osErrorParameter`）， + 但"句柄已赋值、调度器未启动"这段（建任务 → `osKernelStart`）仍会让 ISR 版内核 API 在调度器外跑。 + 本仓库对这类坑有实测记录：`Src/main.c` 的 **TIM7 分支注释**（2026-10-02，port.c 优先级断言 + 把系统卡死在 ISR 内）。 +- **处置**：ISR 只调 `adc_tick_irq_notify()`，其内含就绪门 `s_consumer_ready`——由 `adcTask` + 自己在进入等待前置 1（单写者 = 任务，ISR 只读）。把时序约束变成**显式代码**，而不是依赖 + FreeRTOS 的内部实现细节。 +- **实测印证**：`seq − frames = 20006 − 19999 = 7`——正是这 ≈100 ms 窗口里 TIM6 发出的 7 个脉冲 + 被丢弃（当时无消费者），之后一帧不差。 + +**教训（与 `docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md` §9.3.1 的 I-2/I-3 同类）**：把"定时轮询"换成 +"事件驱动"时，必须单独核对**节拍源启动时刻 vs 消费者创建时刻**，否则第一次上电就会踩到 +"ISR 对还不存在的消费者动手"。 diff --git a/docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md b/docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md index 166b385b..39c7eff3 100644 --- a/docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md +++ b/docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md @@ -130,9 +130,10 @@ STM32（U17）为 LQFP144 脚号。 |---|---|---| | **通道归属（硬件缺陷）** | 8 路电气量分属两片转换器：UA/UN/IA → TPAFE，UB/UC/IB/IC/IN → STM32 ADC | **V0.1 硬件缺陷**（非有意分配，理由见 §1）→ V0.1 上禁止跨转换器做相位/功率/功率因数/矢量类运算；**V0.2 改版要求 8 路电气量全部走 TPAFE**（登记簿 N-18） | | STM32 ADC 外设 | **已生成（2026-10-09，CubeMX 6.17 + FW_F4）**：`Src/adc.c`/`Inc/adc.h` 已入库并挂进 `MDK-ARM/*.uvprojx`；`Inc/stm32f4xx_hal_conf.h` 的 `HAL_ADC_MODULE_ENABLED` 已生效；HAL `stm32f4xx_hal_adc.c/_ex.c` + `stm32f4xx_ll_adc.h` 已补入仓库（HAL 原本是裁剪子集）；`Src/main.c` 里 `MX_ADC1_Init()` 排在 `MX_IWDG_Init()` 之后。生成配置核对无误：9 通道 / Rank 1~9 / 全部 144 cycles / `ScanConvMode=ENABLE` / `ContinuousConvMode=DISABLE` / `ExternalTrigConv=ADC_SOFTWARE_START` + `EDGE_NONE` / `EOCSelection=ADC_EOC_SINGLE_CONV` / `DataAlign=RIGHT` / 12 位；`HAL_ADC_MspInit()` 已把 PA0~PA7+PC4 配成 `GPIO_MODE_ANALOG` | 硬件通路已打通（`hadc1` 可用）；**消费者已落地**——`App/algo/adc_input.c` 的 `stm32_scan()`（L1-3，2026-10-10）：`HAL_ADC_Start` + 逐通道 `PollForConversion`/`GetValue`，9 通道一轮 ≈ 67 µs | +| ADC1 上电自校准 | **已补（2026-10-10）**：`Src/adc.c` 的 `USER CODE BEGIN ADC1_Init 2` 调用 `adc1_calibrate()`（实现同文件 `USER CODE BEGIN 1`，按 RM0090 §13.3.6：清 ADON→等生效→置 ADON→置 CAL→等 CAL 由硬件清零）。⚠ **CubeMX 不生成这一步**，且本仓库裁剪版 HAL **没有** `HAL_ADCEx_Calibration_Start`、裁剪版 CMSIS 头**没有** `ADC_CR2_CAL`（bit3，代码里按 RM 自建 `ADC1_CAL_BIT`）→ 属 L2 手工定制，审计项 `adc1-calibration-call` / `adc1-calibration-impl` 兜底 | 实测有效：校准前后同一拍 STM32 侧 6 路**同向**变化 `UB 898→961`、`UC 978→1038`、`IB 906→922`、`IC 1061→1071`、`IN 1017→1055`、`T 790→846`（+10~+63 LSB ≈ 0.2~1.5 % FS）；TPAFE 侧 `UA/UN/IA` 一字不变 → 变化确来自 ADC1 校准。缺这一步不报错，只是**读数带失调** | | ADC 时钟 | CubeMX 的 F4 ADC 面板**有** Clock Prescaler 一项（此前"面板没有该项、固定 DIV2"的判断有误），已选 **PCLK2/4 → ADCCLK = 21 MHz** ✓。面板里 **DIV2 是灰的、选不到**：DB 里 `FadcConstraint Max=36000000`，APB2 = 84 MHz → DIV2 = 42 MHz 超限，该候选值被 `Action="DISABLE"` 禁掉，超规值进不来 | **不设额外防护（2026-10-09 决定）**：约束已由 CubeMX 把关；`.ioc` 虽不保存 `ADC1.ClockPrescaler` 键，重生成也只会回落到约束允许的值。按 144+12 cycles 算 ≈ 7.4 µs/通道、9 通道一轮 ≈ 67 µs | -| `adc_task` | **已实现（B1，2026-10-10；L1 层 v2.3，2026-10-10）**：`App/task/adc_task.c` 每 1 ms 调 `adc_input_poll()`（`App/algo/adc_input.c`）= TPAFE `tpafe5160_snapshot()` 原子快照（8 通道）+ STM32 ADC1 顺序扫描，**经 `adc_input_raw()` 按语义取数**（不再直接索引驱动缓冲）；任务在 `Src/freertos.c` 的 `USER CODE` 区创建为 `adcTask`（512 words / Normal） | 数据路径已通（台架 `@test`：`frame_seq` 严格 1000 Hz 递增；`adc1_rc=0` / `adc1_err=0`） | -| TPAFE 采样触发 | **周期 CONVST 已实现（2026-10-10）**：`Src/main.c` 的 `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 在 **TIM6 更新中断（1 kHz）** 内调 `tpafe5160_start_conv_irq()`；`app_main_init()` 用 `HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6)` 启动节拍（在 `tpafe5160_init()` 之后） | 连续波形（1 kHz）；详见 `子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md` | +| `adc_task` | **已实现（B1，2026-10-10；L1 层 v2.3；P1-5 事件驱动消费，2026-10-10）**：`App/task/adc_task.c` 每拍调 `adc_input_poll()`（`App/algo/adc_input.c`）= TPAFE `tpafe5160_snapshot()` 原子快照（8 通道）+ STM32 ADC1 顺序扫描，**经 `adc_input_raw()` 按语义取数**（不再直接索引驱动缓冲）；**消费唤醒由 TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG`**（不再 1 ms 轮询）；任务在 `Src/freertos.c` 的 `USER CODE` 区创建为 `adcTask`（512 words / **AboveNormal**） | 数据路径已通（台架 `@test`：`frames` 严格 1000 Hz 递增、**`idle=0`**、`adc1_rc=0` / `adc1_err=0`） | +| TPAFE 采样触发 | **周期 CONVST 已实现（2026-10-10）**：`Src/main.c` 的 `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 在 **TIM6 更新中断（1 kHz）** 内调 `tpafe5160_start_conv_irq()`；`app_main_init()` 用 `HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim6)` 启动节拍（在 `tpafe5160_init()` 之后）。同一 TIM6 分支还调 `adc_tick_irq_notify()` **唤醒消费者**（P1-5 方案 a，2026-10-10；内含"消费者就绪"门） | 连续波形（1 kHz）；详见 `子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md` §10 | | 前端偏置 | 每路 1k 串联 + 1k 到 `*_GND` + 滤波 C，**无中点偏置** | STM32 侧只能测 **0～3.3 V 单极性**，交流量负半周被削顶；主板侧只做监视可接受，若要算 RMS/功率需硬件补偏置或明确算法口径 | | TPAFE 量程 | 默认 ±5 V（RANGE 接 GND），16 位二进制补码，LSB ≈ 152.59 µV | 用 `tpafe5160_to_voltage()` 换算 | | 取数契约（**2026-10-10 已修**，E-44 / E-45 / E-58 闭环） | 旧的 `get_buf` / `data_ready` / `clear_ready` **已删除**（删除前确认全仓库零调用者）：`get_buf` 只给指针、任务再拷 → 被 BUSY EXTI 抢占就是**两帧混合**；`s_ready` 电平标志被 `start_conv_irq` 触发前清 0 → **重触发即丢未消费帧**；`read_all` 从不看 FRSTDATA（宏有定义、代码零引用）→ 芯片死亡时返回 OK + 常量垃圾。现口径：**`tpafe5160_snapshot(dst, count)`**（临界区原子拷贝，返回 1/0/-1，**仅任务上下文**）+ **`tpafe5160_frame_seq()`**（帧序号只增不清）+ **`tpafe5160_frstdata_err()`**（无跳变帧计数）；`tpafe5160_init()` 增**首帧自检**——一帧读下来 FRSTDATA 无跳变（芯片不驱动并行总线；板上 R24 4.7k 上拉会把它钉死为高）→ 返回 `-3` + `[ERR]` | 消费者**只能**用 `snapshot()` 取数（`AGENTS.md` 已立为铁律）；真机实测开机 `[ADC] Init OK` 现只在自检帧通过后才打印 → 判据在本板成立、非空转 | diff --git a/docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md b/docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md index f8d25d63..fd46cd97 100644 --- a/docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md +++ b/docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md @@ -4,13 +4,14 @@ > → 连续 8 次（800ms）缺席 → 停喂 IWDG → 复位。 > **背景**：L2 相量层落地（commit `3762c03`）后**新出现**的间歇性回归：L2 版 3/10 次运行失败， > 改前基线（`git stash` 重建）0/6。 -> **状态**：**分析完成，P0/P1/P2 处置已落地并上板验证**（2026-10-10）。P0（adc 压环条件 + -> 截止期重同步）修复后累计 22 次启动 0/22 复现；P1-4a 已解耦 UI 心跳与 netTask 往返；P2 常开 -> 探针已上线。详见 §8「处置落地」。 -> **遗留 → §9**：P1-4a 只解耦了**心跳**，**刷新仍被 `ui_net_sink_poll()` 拖**（用户可观测的 -> "刷新不稳"）。§9 已**结案**：A 门控 + 兜底**已落地并 10/10 上板验证**；"把推流搬出 uiTask" -> 的 B 方案**已评估并决定不做**。⚠ 实测修正了当初的归因——刷新最坏周期（`uip` ≈61 ms）是 -> **LVGL 帧周期地板，与网络无关**。详见 §9.3.2 / §9.4。 +> **状态**：**分析完成，全部处置已落地并上板验证**（2026-10-10）。P0（adc 压环条件 + 截止期 +> 重同步）、P1-4a（UI 心跳自产）、P2（常开 `[PROF]` 探针）、§9 方案 A（推流就绪门控 + 兜底）、 +> **P1-5（ADC 消费改 TIM6 ISR 事件驱动 + `adcTask` 提至 `AboveNormal`）** 全部落地；停摆累计 +> **38 次上板启动 0 复现**（P0 后 22 次 + A 后 10 次 + P1-5 后 6 次）。§9 方案 B +> （把推流搬出 uiTask）**已评估并决定不做**。 +> **阅读口径**：§2~§7 是**故障当时**的证据与归因，其中已被处置改掉的代码片段就地标注 +> **改前 / 现状**；§8 末「当前健康剖面」是收口后的实测基线。⚠ 实测还修正了当初的归因—— +> 刷新最坏周期（`uip` ≈61 ms）是 **LVGL 帧周期地板，与网络无关**（§9.3.2）。 > **关联**： > [`../待处理内容.md`](../待处理内容.md)（**N-17** 心跳缺口登记）、 > [`../子系统设计/看门狗设计说明.md`](../子系统设计/看门狗设计说明.md)（`required_mask` / 抽样窗 / 长耗时白名单）、 @@ -30,9 +31,11 @@ 1. `uiTask` 是 `required_mask` 六个任务里**唯一的 `osPriorityBelowNormal`**（其余五个全是 `osPriorityNormal`）。FreeRTOS 下**就绪的 Normal 任务永远抢占 BelowNormal 任务**， 时间片轮转只对**同优先级**生效 → uiTask 只能在"五个 Normal 任务同时阻塞"的缝隙里运行。 -2. `uiTask` 的心跳**不是自产的**：它每轮先调 `ui_net_sink_poll()` → `net_accept()` → - `osMessageQueuePut` + **`xTaskNotifyWait(portMAX_DELAY)`**，即**绕 `netTask` 走一次往返**， - 之后才 `task_wd_beat(TASK_WD_UI)`。**netTask 慢一拍，UI 的心跳就晚一拍。** +2. **（改前）** `uiTask` 的心跳**不是自产的**：每轮先调 `ui_net_sink_poll()` → `net_accept()` + → `osMessageQueuePut` + **`xTaskNotifyWait(portMAX_DELAY)`**，即**绕 `netTask` 走一次往返**， + 之后才 `task_wd_beat(TASK_WD_UI)`——**netTask 慢一拍，UI 心跳就晚一拍。** + **现状**：P1-4a 已把心跳提到 poll **之前**（`App/task/ui_task.c:159`），A 门控又让无客户端时 + **一次 RPC 都不发**（§9.3）→ 这条依赖已断开，见 §4.2。 **决定性证据**：失败时掩码 `0x67` 只缺 UI 一位，其余五个任务（default / net / ftp / timeSync / adc） 的心跳**全部正常**。若是 CPU 饱和，Normal 级的 netTask/ftpTask/adcTask 会**一起**掉线——它们没有。 @@ -95,6 +98,9 @@ ### 3.2 结论 **合计 10%~20%，不是"负载满了"。** 按 1 ms 节拍算，adcTask 每拍仍能睡约 0.87 ms。 +**现状印证**：收口后 `[PROF2]` 的 `adcp`（ADC 单次最坏）实测 **0.12~2.5 ms**、`[PROF]` 的 +`adcm`（单拍最坏）**≈2.1 ms**；`adc1_err` 从当年的 **288/10 s** 降到 **1**（§7.2）—— +上表"+5.8% 忙等"那一项如今基本不出现。 ### 3.3 日志反证（有力） @@ -122,7 +128,7 @@ | netTask | `osPriorityNormal` | 24 | ✅ | | ftpTask | `osPriorityNormal` | 24 | ✅ | | timeSyncTask | `osPriorityNormal` | 24 | ✅ | -| adcTask | `osPriorityNormal` | 24 | ✅ | +| adcTask | `osPriorityNormal`（**改前**；P1-5 后为 `osPriorityAboveNormal`） | 24 → **32** | ✅ | | **uiTask** | **`osPriorityBelowNormal`** | **16** | ✅ | | testTask | `osPriorityBelowNormal` | 16 | ✖（产品构建不创建） | @@ -130,9 +136,16 @@ uiTask 就**完全拿不到 CPU**；`configUSE_TIME_SLICING=1` 只保护**同优先级**之间的公平， 对它无效。 +> **P1-5 落地后的变化（2026-10-10）**：`adcTask` 已提到 **`AboveNormal`（32）** → 本表"uiTask +> 垫底"的格局更极端。之所以可接受：① 改造后 `adcTask` 由 TIM6 **精确 1 kHz** 唤醒，单拍 +> µs~2.25 ms 且**不再有空转窗口**——改前的 `osDelayUntil` 一旦超拍就永久落后 → 不再阻塞 → +> 以 Normal 全程抢占 uiTask，那才是本表真正担心的形态（P0-2 已修，见 §4.3）；② 实测 6 次上板 +> `uip` / `uiw` / `uis` 与提优先级前**一字不差**（61.3 ms / 11.4 ms / 1 µs）。 +> ⚠ 换来的新暴露见 §4.4 现状。 + ### 4.2 UI 心跳依赖 `netTask` 往返（**为什么"只有 UI 掉"**） -`App/task/ui_task.c:117` 主循环： +**改前**（`ui_task.c` v1.2，本次失效的现场）主循环： ```c while (1) { @@ -143,8 +156,8 @@ while (1) { } ``` -`Drivers/BSP/UI/ui_net_sink.c:457` 的 `ui_net_sink_poll()` 在**无远端客户端时**（台架常态） -每轮都走 `net_accept()`；而 `Drivers/BSP/NET/net_socket.c:1222` 的 `net_accept()`： +**改前** `ui_net_sink_poll()` 在**无远端客户端时**（台架常态）每轮都走 `net_accept()`； +而 `net_accept()`（`Drivers/BSP/NET/net_socket.c`）的固定模式是： ```c if (osMessageQueuePut(netMsgQueueHandle, &msg, 0, osWaitForever) != osOK) { ... } /* 队列深 8，满则永久阻塞 */ @@ -153,12 +166,17 @@ msg.result = net_wait_result("acc", sockfd); `net_wait_result()`（`net_socket.c:851`）末句是 **`xTaskNotifyWait(..., portMAX_DELAY)`——无限期阻塞**。 -→ **UI 的心跳周期 = LVGL 渲染 + 一次 `netTask` 往返 + 10 ms。** `netTask` 被延迟多久， +→ **改前 UI 的心跳周期 = LVGL 渲染 + 一次 `netTask` 往返 + 10 ms。** `netTask` 被延迟多久， UI 的心跳就晚多久。**这是 UI 独有的依赖，其它任务没有**——正好解释"只有 UI 位缺失"。 -### 4.3 adcTask 的截止期一旦错过就**不可恢复** +**现状（两处已改，此依赖已断开）**：① **P1-4a** 把 `task_wd_beat(TASK_WD_UI)` 提到 poll +**之前**（`App/task/ui_task.c:159`，poll 在 `:164`）→ 心跳从此只测"UI 自己被调度到"； +② **§9-A 门控**让无客户端时**一次 RPC 都不发**（`uis` 实测 1 µs，§9.3.2）。 +有客户端时往返仍在，属刻意保留的残留暴露（§9.4）。 -`App/task/adc_task.c:243`： +### 4.3 adcTask 的截止期一旦错过就**不可恢复**（**已修 = P0-2**） + +**改前**（`App/task/adc_task.c`）： ```c next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ @@ -171,19 +189,58 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ （单次 2 ms 的慢拍只会多跑一拍就追平，见 §5 的 `ring` 反证；**连续**慢拍才会锁死。） **返回值是现成的重同步钩子，但被丢弃了。** +**现状（P0-2，`adc_task.c:277-280`）**： + +```c +next += ADC_TASK_BEAT_MS; +if (osDelayUntil(next) != osOK) { next = osKernelGetTickCount(); } /* 落后 → 一次性拉回基准 */ +``` + +实测印证：单拍最坏 `adcm ≈ 2.1 ms` **确实会越过 1 ms 节拍**，但 `ring` 仍严格 1000 次/秒 +（§3.3 的判据依旧成立）→ 重同步在生效，没有退化成 Normal 级空转。 + +**再现状（P1-5，2026-10-10）**：这段已**整体删除**——`ADC_TASK_BEAT_MS` 与 `next` 都不在了， +循环尾改为 `(void)osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever)`，唤醒由 +TIM6 ISR 提供。**"超拍永久落后 → 空转"这一类缺陷在结构上消失**（不再有自定截止期，也就没有 +"落后"这个概念），P0-2 的重同步钩子随之作废。实测 6 次上板 **`idle = 0`**（改前 1~649）， +见 §8 与 [`../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md`](../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md) §10。 + ### 4.4 ADC 超时是"2 ms 纯忙等"，不阻塞、不让出 `App/algo/adc_input.c:21` `ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS = 2U`，配合 `HAL_ADC_PollForConversion()`（`stm32f4xx_hal_adc.c:882`）里的 `while (!EOC) { if ((HAL_GetTick() - tickstart) > Timeout) return HAL_TIMEOUT; }` —— **一个通道超时 = 2 ms 不让出 CPU 的自旋**，且发生在 Normal 优先级。 -9 通道全超时最坏 = **18 ms 连占**。这是现成的饥饿源。 +这是现成的饥饿源。 + +> **单拍上界修正（2026-10-10 复核）**：本段原文写"9 通道全超时最坏 = **18 ms** 连占"**有误**。 +> `stm32_scan()` 在**第一个**超时处就 `HAL_ADC_Stop()` + `return`（`App/algo/adc_input.c:79-84`）， +> 从不轮询剩余通道 → **单拍最坏 = 一次超时 ≈2~3 ms**（`HAL_GetTick()` 是 1 ms 粒度、判据是 +> `> Timeout`），不是 9 次。 + +**现状（P1-5 后：忙等未改，但跑它的任务优先级抬高了 → 敏感度上升）**： +`ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS = 2U` 与忙等**仍未改**——P1-5 只做"事件驱动 + 提优先级"， +超时硬化列为后续（见 +[`../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md`](../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md) §10.4）。 +三点须一起看： + +- 这条饥饿源如今**基本不被触发**，且**只在超时拍出现**：6 次上板对照——超时 1 次的那轮 + `adcp = 2209 µs`，超时 0 次的 5 轮 `adcp = 122 µs`（= 9 通道 × 7.4 µs + TPAFE 快照）； + `adc1_err` 从 288/10 s 降到 **0~1**； +- 但 `adcTask` 现已在 **`AboveNormal`（32）**，一旦某拍真走到 2 ms 忙等，它挤的是 + netTask / ftpTask / defaultTask / timeSyncTask（改前是同级竞争）→ **这是 P1-5 换来的新暴露， + 记在账上**； +- ⚠ **超时的第二个代价是正确性，不只是耗时**：超时拍 `s_stm32_valid` 仍是上次成功留下的 1， + 而 `adc_input_poll()` 的返回值只由 TPAFE 决定 → 该拍照样 `r == 1`、照样压环，STM32 侧几路 + （UB/UC/IB/IC/IN/温度）**静默沿用上一拍的值**（`adc_input.c:209-212`）；`s_frames_skip` + 只统计"从未成功过"，抓不到它。→ 硬化第一步应是**超时即置 `s_stm32_valid = 0`**（走既有 + `skip` 整帧跳过路径，一行改动），而不是先去消忙等。 --- -## 5. 顺带发现的一个**独立**缺陷：无新帧仍然压环 +## 5. 顺带发现的一个**独立**缺陷：无新帧仍然压环（**已修 = P0-1**） -`App/task/adc_task.c:140-176`：`r == 0`（TPAFE 无新帧）时**仍然**执行 +**改前**（`App/task/adc_task.c`）：`r == 0`（TPAFE 无新帧）时**仍然**执行 `sample_ring_push_frame()` + `phasor_run()`——只有 `r == -1` 才不压。 日志精确印证（`ring = frames + idle`）： @@ -200,15 +257,23 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ 这与本次停摆**无关**（不增加多少 CPU），但属**L2 的真实正确性缺陷**，应一并修： **只在 `r == 1` 时压帧**。 +**现状（已修，`adc_task.c:180`）**：仅 `r == 1` 才 `sample_ring_push_frame()` + `phasor_run()`。 +上板直接印证：`frames=19999 idle=1 ring=19999` → **`ring == frames`**（修前是 +`ring = frames + idle`），且 `idle` 从 649/20001 降到 **1/20000**（另见 §7.5）。 + --- ## 6. 为什么"只有 UI"、"为什么间歇" -- **只有 UI**：UI 是唯一低优先级（§4.1）**且**心跳依赖别的任务（§4.2）的必需任务。 +- **只有 UI（改前）**：UI 是唯一低优先级（§4.1）**且**心跳依赖别的任务（§4.2）的必需任务。 其它五个任务只要 100 ms 内被调度到一次就能喂上位，而它们全在 Normal 级，彼此时间片轮转保障。 -- **间歇**：需要一次"某个 Normal 任务连续占用 ≥800 ms"的巧合。候选（见 §7）： + **现状**：低优先级这一条**至今未变**（§4.1 的表仍成立，uiTask 仍是掩码里唯一的 + BelowNormal），变的是后半条——心跳已自产（P1-4a）、往返已门控（§9-A）。 +- **间歇**：需要一次"某个 Normal 任务连续占用 ≥800 ms"的巧合。**当时的**候选（见 §7）： `netTask` 回执延迟、`defaultTask` 的长段（syslog → NAND/FTL 写、配置保存）、 - adcTask 的超时突发。 + adcTask 的超时突发。**现状**：探针已把这三条的上界量出来——`defd ≈ 46 ms`（控制台排空）、 + `adcm ≈ 2.1 ms`（单拍）、`uis = 1 µs`（推流往返），**没有任何任务接近 800 ms** + （§8「当前健康剖面」）。 - **为什么 L2 才暴露**：L2 让 adcTask 每拍多干 10~15 µs 并**引入了 `adc1_err` 超时** （L1 阶段台架 `adc1_err=0`，L2 阶段出现 288/10 s）→ Normal 级的可用余量被吃掉， uiTask 的缝隙被挤到 0。**这正是"负载上去以后最先倒下的那块短板"。** @@ -222,13 +287,22 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ (a) `netTask` 回执延迟（§4.2），还是 (b) `defaultTask` 长段（syslog NAND 写 / 配置保存），还是 (c) adcTask 超时突发（§4.4）。 - **补充（2026-10-10，P2 测量后）：22 次上板启动（P0 修复后，含本分析前的 12 次 - + 复跑 10 次）**全部 0 复现停滞**——健康运行里最大的单一非让出占用是 - `defaultTask` 控制台排空 `defd≈48 ms`、ADC 轮询 `adcp≈4 ms`，**没有任何任务 - 接近 800 ms**。故 800 ms 是异常长尾，靠健康剖面无法指认，须靠复现时的 `[PROF]/[PROF2]` - 现场快照；但 P0 修复已把回归压到 0/22（原 L2 基线 3/10），暂不再阻塞推进。 -2. **`adc1_err=288` 的自身根因未查。** 2 ms 超时对 7.4 µs 的转换而言异常巨大， - 指向 ADC 被反复 `Start/Stop` 或 EOC/OVR 状态异常；需专项测量，不要与本条混谈。 + **补充（2026-10-10，P2 测量 + §9-A 收口后）：累计 32 次上板启动（P0 后 22 次 + + A 后 10 次）全部 0 复现停滞**——健康剖面里最大的单一非让出占用是 `defaultTask` + 控制台排空 `defd ≈ 46 ms`，其次是 ADC 单拍 `adcm ≈ 2.1 ms`（⚠ 复核后归因已修正：该峰值来自 + 每 10 s 一次的心跳日志，不是采集，见 §4.4）、ADC 单次 `adcp ≈ 0.12~2.5 ms`， + **没有任何任务接近 800 ms**。故 800 ms 属异常长尾，靠健康剖面无法指认，只能靠复现现场的 + `[PROF]/[PROF2]` 快照；但 P0 已把回归压到 0（原 L2 基线 3/10），暂不再阻塞推进。 +2. **`adc1_err=288` 的自身根因仍未查，但现象已随 P0-1 基本消失。** 2 ms 超时对 7.4 µs 的 + 转换而言异常巨大，指向 ADC 被反复 `Start/Stop` 或 EOC/OVR 状态异常。 + **现状**：失败日志 **288/10 s** → 收口后 **1/20 s**；若再现，优先回头查这条。 + **已补一项候选根因（2026-10-10）**：F4 ADC 的**上电自校准**此前在本项目**完全缺失** + （CubeMX 不生成该步骤，且本仓库裁剪版 HAL 没有 `HAL_ADCEx_Calibration_Start`）→ 现由 + `Src/adc.c` 的 `adc1_calibrate()` 补上（详见 + [`../硬件平台/ADC通道映射说明.md`](../硬件平台/ADC通道映射说明.md) 的"ADC1 上电自校准"行）。 + 实测校准让 STM32 侧 6 路**同向**偏移 +10~+63 LSB → 说明此前 ADC 确实带失调在跑。 + 它直接解释的是"读数带偏"，未必等于 EOC 超时的根因，但"未校准状态下 ADC 内部行为异常" + 是可疑路径，故记为 §7.2 已收敛的一半。 3. **复位归因已澄清为非诊断项。** 失败日志报 `reset cause: software (NVIC_SystemReset) (CSR=0x14000000)`（即 `SFTRSTF|PINRSTF`）；但 2026-10-10 的健康启动**同样**报 `software (NVIC_SystemReset)` 且判定 PASS——说明本台架上电复位本就走软件复位路径 @@ -236,75 +310,70 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ 证据仍是 `[ERR][WD] task stall` 行本身，而非复位原因寄存器。 4. **`[STACK]` 周期从 2.0 s 拉到 4.05 s**（17:36:19.902 → 23.951，标称 `STACK_PROBE_PERIOD_MS=2000`） 值得注意，但**不能作为证据**：控制台缓冲满时会**丢行**，该报告也可能只是被丢了。 -5. **`idle` 的物理含义**：`idle=649/20001` 意味着任务轮询略快于帧产生（相位漂移）， - 反映 `osDelayUntil`（1 ms 内核 tick）与 TIM6（1 kHz 硬件）之间的**时钟源差异**， - 本身不是故障，但会让 §5 的缺陷持续发生。 +5. **`idle` 的物理含义**：任务轮询与帧产生之间的相位漂移（`osDelayUntil` 的 1 ms 内核 tick + vs TIM6 的 1 kHz 硬件节拍，两个时钟源不同），本身不是故障。 + **现状**：P0-1 后 `idle` 只计数、不再压环，实测也从 649/20001 降到 **1/20000**—— + 当年"它会让 §5 的缺陷持续发生"这条耦合已解除。 6. **启动阶段 `MISS start snap=0x67` 是良性的（2026-10-10 新增）。** `[WD] armed` 在 bring-up 完成后、UI 首跳之前武装，而 `required_mask` 静态含 UI 位 → 武装后到 UI 首跳 之间必现一次 `MISS start 0x67`。健康运行（`FATFS mounted≈0.43s`）在 `UI net sink: started` 处再出现一次后**自行恢复**；失败运行也是同一良性 episode 起头，真正的锁死是 运行中段（t=10585）的第二次 episode。**故该 episode 本身不是故障判据**，只作"UI 尚未 起跳"的旁证。 +7. **`netp`（netTask 的 `net_poll()` 最坏）恒报 0 µs——这是真实值，不是探针坏了。** + `net_poll()` 开头先读 INT# GPIO，高电平（无中断待处理）就直接 `break` + （`Drivers/BSP/NET/net_socket.c:431`）→ 空闲时整条 `net_poll()` 只是一次 GPIO 读， + < 1 µs 合理。读 `[PROF2]` 时**不要**把 `netp=0` 误判成"探针没接上"（接线在 + `App/task/net_task.c:276-278`，每轮都在测）。 --- -## 8. 处置建议（分层，**待确认后执行**） +## 8. 处置：决策与落地结果（2026-10-10） -### P0 — 缺陷修复（低风险、可独立验证） -1. **§5 压环条件**：`adc_task_func` 改为**仅在 `r == 1` 时**压帧 + `phasor_run()`， - 消除重复采样污染相量窗。 -2. **§4.3 截止期重同步**：`if (osDelayUntil(next) != osOK) { next = osKernelGetTickCount(); }` - —— 让"落后"变成**一次性重同步**，而不是永久空转。 +> 本节原本是"待确认后执行"的分层建议；处置已按 **P2 先测 → 按数据定 P1 → P0 顺路一起修** +> 的顺序执行完毕，故改写为**决策 + 结果**记录。当初的取舍理由仍是活约束，保留在状态列里。 -### P1 — 结构性（真正消除饥饿，需择一或组合） -3. **把 uiTask 提到 `osPriorityNormal`**（一行改动）。代价：UI 与其它任务平等竞争， - LVGL 单轮 10 ms 量级可能给 netTask 增加抖动；收益：**结构上不可能再被无限期饿死**。 -4. **解开"心跳依赖别的任务"**（§4.2）：`ui_task_func` 主循环把 `task_wd_beat(TASK_WD_UI)` - 提到 `ui_net_sink_poll()` **之前**；或给 `net_accept()` 一条**非阻塞**查询路径 - （`NET_MSG_DONTWAIT` 语义）供 UI 推流使用。**这条即使不动优先级也应做**—— - 否则"UI 心跳"实际测的是"netTask 响应性"。 -5. **给 adcTask 的单拍耗时设硬上界**（§4.4）：ADC 扫描改 **DMA / 中断驱动**（彻底去掉忙等）， - 或至少把单通道超时压到不会吃掉整拍的量级，并在超时时**整拍跳过**而非继续自旋。 +| 项 | 内容 | 状态 | +|---|---|---| +| **P0-1** | §5 压环条件：仅 `r == 1` 时压帧 + 重算 | ✅ 已落地，上板印证 `ring == frames` | +| **P0-2** | §4.3 截止期重同步：`osDelayUntil` 返回值不再丢弃 | ✅ 已落地；**后被 P1-5 取代**——整段 `osDelayUntil` 已删，"落后"这个概念不存在了（§4.3 再现状） | +| **P1-3** | 把 uiTask 提到 `osPriorityNormal` | ❌ **刻意不做**：它会**掩盖** §4.2/§4.4 两个真实缺陷（当时的判断，现仍成立） | +| **P1-4a** | 心跳提到 `ui_net_sink_poll()` **之前** | ✅ 已落地（`ui_task.c:159`，v1.3） | +| **P1-4b** | 给 `net_accept()` 一条非阻塞查询路径 | ✅ 以更彻底的形式落地 = **§9-A 门控**（`net_can_accept()` / `net_can_read()`） | +| **P1-5** | 原列"adcTask 单拍硬上界（ADC 改 DMA / 超时整拍跳过）"→ 经用户决策改走**方案 a：事件驱动消费**（TIM6 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG` 唤醒 + `adcTask` 提至 `AboveNormal`） | ✅ **已落地**（2026-10-10；6 次上板 **`idle=0`**、`frames` 严格 1000 Hz、UI 侧探针一字不差；完整记录见 [`../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md`](../子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md) §10）。⚠ 原列的"**单拍硬上界**"（DMA / 超时整拍跳过）**仍未办**，且因优先级抬高而更敏感（§4.4 现状） | +| **P2-6** | 启用现成的 `TEST_LATENCY_PROBE`（`ui_task.c` 的 `ui_loop` 段） | ✅ 已被**常开探针 `App/util/task_prof.c/.h`** 取代（`[PROF]`/`[PROF2]`），无需再开测试开关 | +| **P2-7** | 新增 adcTask 单拍 / 推流往返两个埋点 | ✅ 已落地（`TASK_PROF_ADC_BEAT` / `TASK_PROF_ADC_POLL` / `TASK_PROF_UI_SINK`） | +| **P2-8** | 停摆取证带上"各任务在本窗口的调用计数" | ✅ 以更彻底的形式落地 = 心跳位图 **1→0 边沿**裸 UART 直发现场快照 | -### P2 — 观测（先能看见，再谈修） -6. 启用现成的 `TEST_LATENCY_PROBE`（`App/task/ui_task.c:109` 的 `ui_loop` 段）→ - 直接得到 UI 循环周期分布，一次性区分"饿死 vs 被拖"。 -7. 新增两个埋点：`adcTask` **单拍耗时**最坏值、`ui_net_sink_poll()` **往返耗时**最坏值。 -8. 停摆取证再加一项：把 `s_miss_hist` 与**各任务在本窗口的调用计数**一起落 `wdev.log`， - 直接指认占用者（现证据只到位图）。 +### 关键测量结论（当时决定 P1 取舍的依据） -### 建议执行顺序 -**P2-6/7 先测（一次 @test 即可拿到区分性数据）→ 按数据定 P1 的方案 → P0 顺路一起修 → 复跑 10 次确认 0/10。** -不建议直接上 P1-3（提优先级）了事：那会**掩盖** §4.2 与 §4.4 两个真实缺陷。 +- **改前**健康运行 `uiw ≈ uis ≈ 50 ms` → UI 单轮耗时几乎等于推流往返，证实 §4.2： + 心跳实际测的是"netTask 响应性"而非"UI 活着"。 +- **改前** `uisn = 0`（推流段无"仍在段内"积压）→ "永久卡在往返"这一机理被排除。 +- 最大单一非让出占用一直是 `defaultTask` 控制台排空（46~48 ms），**没有任何任务接近 800 ms** + → 800 ms 属异常长尾（§7.1）。 -### 处置落地（2026-10-10，按"先测量后修"顺序执行完毕） +### 验证与遗留 -- **P2（测量）= 已落地。** 新增常开探针模块 `App/util/task_prof.c/.h`：测各任务循环周期 / - 单轮耗时 / 推流往返 / ADC 轮询 / 控制台排空 / syslog 落盘 / net_poll 的最坏值，并在**心跳 - 位图 1→0 边沿**裸 UART 直发一份现场快照（`[PROF]`/`[PROF2]` 两行）。接线覆盖 ui / adc / - default / net 四个任务，已在 uvprojx 登记。 -- **P2 数据结论（决定 P1 的依据）：** - - 健康运行 `uiw≈uis≈50 ms` → **UI 单轮耗时几乎等于推流往返耗时**，证实 §4.2：心跳被 - `netTask` 往返主导，实际测的是"netTask 响应性"而非"UI 活着"。 - - 健康运行里 `uisn=0`（推流段无"仍在段内"积压）→ UI **未被卡在往返**，阻塞机理排除。 - - 最大单一非让出占用 `defd≈48ms`（控制台排空）/ `adcp≈4ms`（ADC 轮询），无任务接近 800ms。 -- **P1（结构性）= 已落地 P1-4a。** `App/task/ui_task.c`：把 `task_wd_beat(TASK_WD_UI)` - **提到 `ui_net_sink_poll()` 之前**（v1.3）。心跳从此测"UI 自己被调度到"，不再被 netTask - 往返拖垮。**未上 P1-3（提优先级）**：doc 明确警告它会掩盖 §4.2/§4.4。**P1-5（ADC 超时整拍 - 跳过）暂缓**：数据表明 `adcp≈4ms` 已受限，且 P0-2 的 `osDelayUntil` 重同步已解除自旋死锁， - 暂无必要改动采样时序（避免引入丢帧风险）。**若日后复现且快照指向"永久阻塞在往返"**， - 再升级到事件驱动 accept（`NET_EVENT_CONNECTED` 回调，无客户端时不走阻塞 `net_accept`）。 -- **P0（缺陷修复）= 已落地并验证。** `App/task/adc_task.c`： - - P0-1（§5）：仅 `r==1` 时压环 + 重算。上板直接印证：修复后 `frames=29924 idle=63 - ring=29924` → **`ring == frames`**（修前 `ring = frames + idle` 污染相量窗）； - `adc1_err` 从失败日志的 **288** 降到 **1**。 - - P0-2（§4.3）：`osDelayUntil` 返回值重同步，落后即一次性拉回基准，解除"永久不阻塞→ - Normal 级空转抢占 uiTask"的死锁路径。 -- **验证：** P0 修复后累计 22 次上板启动 **0/22** 复现停滞（原 L2 基线 3/10）； - P0+P1 后再复跑 10 次确认（见 `prof_batch4`）。构建 0 错误 0 警告 - （`Code=256276 RO=16160 RW=800 ZI=139760`）。 -- **遗留（不在本次处置范围）：** §7.2 `adc1_err` 自身根因、§7.4 `[STACK]` 周期漂移、§4.4 的 - ADC 忙等未彻底改 DMA（仅以 P0-2 + 暂缓 P1-5 管控）。如复现重现，优先回头查 §7.2。 +- **验证**：P0 后累计 22 次上板 0 复现；§9-A 收口后再 10 次；**P1-5 落地后再 6 次** → + **累计 38 次 0 复现**（原 L2 基线 3/10）。构建 0 错误 0 警告；P1-5 后体积 + `Code=256728 RO=16160 RW=808 ZI=139760`（+360 B：ISR 入口 + `osThreadFlagsWait` 路径）。 +- **遗留（仍未办）**：§7.2 `adc1_err` 自身根因、§7.4 `[STACK]` 周期漂移、§4.4 的 ADC 忙等 + （未改 DMA / 未做超时整拍跳过——P1-5 解掉的是"相位抖动 + 超拍空转"两类，**没有**解忙等）。 + 停摆若再现，优先回头查 §7.2。 + +### 当前健康剖面（2026-10-10 **P1-5 后**复测：`@test` 6 连跑，无客户端，开机 29 s） + +| 探针 | 现值（最坏） | 含义 | +|---|---|---| +| `uip` / `uil` | **61.3 ms** / 10.0 ms | uiTask 循环周期最坏 / 标称——地板是 LVGL 帧周期（§9.3.2） | +| `uiw` | **11.4 ms** | UI 单轮工作，**只含 LVGL**（改前 ≈50 ms 且 ≈`uis`） | +| `uis` / `uisn` | **1 µs** / 0 | 推流往返（A 门控后；改前 ≈50 ms）/ 从未卡在段内 | +| `adcm` / `adcp` | 2.12~2.25 ms / **122 µs**（超时拍 2.2 ms） | adcTask 单拍 / `adc_input_poll()` 单次（P1-5 后跑在 `AboveNormal`）。⚠ `adcm` 的 2 ms 峰值来自每 10 s 一次的心跳日志，不是采集（§4.4） | +| ADC 消费计数 | `frames` 1000.0/s、**`idle = 0`**、`ring == frames` | P1-5 后唤醒与生产同源 → 相位抖动归零（改前 `idle` 1~649 / 20000 拍） | +| `defd` / `defs` | 46 ms / 7 µs | 控制台排空 / syslog 落盘——**当前最大的单一非让出占用** | +| `netp` / `netn` | 0 µs / 0 | `net_poll()` 空闲即一次 GPIO 读（§7.7） | +| `gl` | 0 | DWT 无丢样，以上数据可信 | --- @@ -326,10 +395,10 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ | poll 内调用 | 触发频率 | 实际代价 | 上界 | |---|---|---|---| -| `osMessageQueuePut(..., osWaitForever)` | 每次 RPC | 队列深 **8**，与 FTP / timeSync 共享（登记簿 **N-10**） | **无**（满则永久阻塞） | +| `osMessageQueuePut(..., osWaitForever)` | 每次 RPC | 队列深 **8**，与 FTP / timeSync 共享（原 N-10，已销项） | **无**（满则永久阻塞） | | `net_wait_result()` → `xTaskNotifyWait(..., portMAX_DELAY)` | 每次 RPC | 等 netTask 排到本条（它还要跑 `net_poll` + 3 个自愈 tick + FTP 大文件） | **无** | -| `net_accept()` | **无客户端时每 10 ms 一次**（台架常态）＝ **100 msg/s** | 一次往返 + `net_accept_locked()` 内再跑一遍 `net_poll()`（整轮 SPI 中断读） | 实测最坏 **≈50 ms**（§8 `uis≈uiw≈50ms`） | -| `net_recv(NET_MSG_DONTWAIT)` | 有客户端时每轮 | 同上（`net_recv_locked()` 亦先 `net_poll()`） | 同上 | +| `net_accept()` | **改前**：无客户端时每 10 ms 一次（台架常态）＝ **100 msg/s**；**现状：0 次**（A 门控） | 一次往返 + `net_accept_locked()` 内再跑一遍 `net_poll()`（整轮 SPI 中断读） | 改前实测最坏 **≈50 ms** → 现状 **1 µs**（§9.3.2） | +| `net_recv(NET_MSG_DONTWAIT)` | 有客户端时每轮；**现状**：`readable` 门控 + 每 32 轮兜底（I-2） | 同上（`net_recv_locked()` 亦先 `net_poll()`） | 同上 | | `net_send()` LCDMEM 应答 **3204 B** | 客户端每请求一帧（peer ≈10 次/s） | `net_send_locked` 按 `NET_SEND_CHUNK_MAX = min(CH395F_SEND_BUF_SIZE_BYTES=2×512, NET_DMA_MAX_PAYLOAD=2KB) = 1024 B` 拆 **4 块**，每块写完等 `SENBUF_FREE`，`NET_SEND_TIMEOUT_MS=1000` | 最坏 **≈4 s**，调用方全程等 | **结论**：poll 的耗时 = **"netTask 什么时候有空"**，不是"UI 算得慢"。netTask 是全部 socket @@ -341,9 +410,9 @@ next += ADC_TASK_BEAT_MS; /* 固定 +1ms，不随实际进度修正 */ | # | 判据 | 现状 | |---|---|---| -| **J1** | uiTask 主循环里 **0 次** net 往返 → 刷新周期只由 LVGL + 调度决定 | ❌ 每轮 1~2 次 | +| **J1** | uiTask 主循环里 **0 次** net 往返 → 刷新周期只由 LVGL + 调度决定 | 🟡 **无客户端时已 0 次**（A 门控，`uis` = 1 µs）；有客户端时仍有——刻意保留（§9.4） | | **J2** | 心跳自产，不依赖任何其他任务 | ✅ P1-4a | -| **J3** | 推流的阻塞只影响推流自己（故障域隔离）+ 有观测 | ❌ 与刷新同域 | +| **J3** | 推流的阻塞只影响推流自己（故障域隔离）+ 有观测 | ⚠ **刻意接受**：仍与刷新同域（B 已否决）；观测 = `[PROF]` 的 `uis`/`uisn`（§9.4） | ### 9.3 方案 A：门控——让"没事的时候"poll 真的不做事 @@ -374,9 +443,9 @@ int net_can_read(int sockfd); /* 1 = 有数据可读或已 EOF；0 = 无 */ ① **晚一轮发现**（≤1 ms：netTask 自己每 1 ms 就 `net_poll()` 一次，`readable`/`state` 早已刷新）； ② **扑空**（状态刚变，RPC 返回 `WOULDBLOCK`，现有分支已处理）。 -**收益**：台架常态（无客户端）poll 从"一次往返（最坏 50 ms）"降到**两次 RAM 读（< 2 µs）**； -顺带销项 **N-10**（100 msg/s 队列压力，与 FTP 抢深度 8 的队列）。 -⚠ **A 不改变"有客户端时"的行为**——那正是 B 的靶子。 +**收益（实测见 §9.3.2）**：台架常态（无客户端）poll 从"一次往返（最坏 50 ms）"降到 +**两次 RAM 读（实测 1 µs）**；顺带销项 **N-10**（100 msg/s 队列压力，与 FTP 抢深度 8 的队列）。 +⚠ **A 不改变"有客户端时"的行为**——该暴露刻意保留，见 §9.4。 #### 9.3.1 落地补充（2026-10-10 实现时新增的两条，设计阶段未预见） @@ -391,7 +460,7 @@ int net_can_read(int sockfd); /* 1 = 有数据可读或已 EOF；0 = 无 */ #### 9.3.2 A 落地实测（2026-10-10，`@test` PASS，33 个 `[PROF]` 样本 / 开机 29 s / 台架无客户端） -| 字段 | 改前（§8 基线） | **改后实测** | 判读 | +| 字段 | 改前（§8「关键测量结论」） | **改后实测** | 判读 | |---|---|---|---| | `uis` 推流往返最坏 | **≈50 ms** | **1 µs**（33 样本 max，`uisn` 全程 0） | 门控生效，**降 5 个数量级**；§9.6 目标 ≤50 µs 达成 | | `uiw` UI 单轮工作最坏 | ≈50 ms（且 `uiw≈uis` → 单轮几乎全是推流） | **11.4 ms** | 剩下的**只含 LVGL**——网络已不在刷新路径上 | @@ -471,3 +540,7 @@ A（门控 + 兜底）→ @build + @test + e2e → 看 [PROF]：uis 掉到 µs | 2026-10-10 | 新增 **§9 彻底解耦方案（待落地）**：量化 `ui_net_sink_poll()` 的 3 个**无上界**等待点（队列 `osWaitForever` / `xTaskNotifyWait(portMAX_DELAY)` / LCDMEM 应答 3204 B 按 1024 B 拆 4 块等 `SENBUF_FREE`，最坏 ≈4 s），指出"poll 耗时 = netTask 什么时候有空"；给出 **A 门控**（`net_can_accept()`/`net_can_read()` 纯 RAM 判据，落点必须在平台后端——模拟器监听块 accept 前不是 `ESTABLISHED`）+ 一套"把推流搬出 uiTask"的方案（**同日评估后否决并删除，见下面两轮**）；记录四条**明确不做**的备选与理由、验收判据、风险与回退。**代码未改动**，登记 **N-19 / C7** | | 2026-10-10 | **§9.3 方案 A 已落地**：`net_socket.c/.h` 新增 `net_can_accept()` / `net_can_read()`（纯 RAM 读控制块、零 RPC），`net_socket_sim.c` 同名实现恒返 1（模拟器行为逐位不变），`ui_net_sink_poll()` 改"先门控再 RPC"，并补 **I-2 兜底**（每 32 轮无条件 recv，防 RECV_OK 中断丢失把数据永久藏住）与 **I-3 监听失效兜底**（控制块消失 → `g_listen=-1` 重建）；`ui_net_sink.h/.c` 注释订正（原"非阻塞轮询 / 不阻塞 LVGL 刷新"表述不准确 → 改为"门控只消除无谓往返，真有活时往返仍无上界"）。验证：Keil **0 错 0 警**（Code 256276→256368，+92 B）、模拟器构建 OK、`check_menu_rows.py` PASS、`check_coding_standard.py` PASS、**`@test` PASS**。**实测（§9.3.2）：`uis` 50 ms → 1 µs、`uiw` 50 ms → 11.4 ms（只剩 LVGL）、`gl=0`**；`uip` 仍 60.9 ms = LVGL 帧周期地板，§9.6 判据已据此修订 | | 2026-10-10 | **A 收口 + 方案 B 否决并删除**（用户定案"B 不做"）。① **A 收口**：`@test` **10/10 PASS**（每轮 `uis` ≤1 µs、`uisn` ≡ 0、0 `task stall`、0 `[ERR]`）、e2e `check_remo_sink.py` **0/25600 位差异**、内容页文本断言 50/50。② **B 删除**：§9.4 由完整设计（新任务 256 words / BelowNormal / 不进 `required_mask`、帧 seqlock、栈与堆两条预算路线、观测面迁移、12 处改动清单）改写为**否决记录**——实测 `uis`=1 µs 而 `uip` 仍 60.9 ms（LVGL 帧周期地板）证明"搬出 uiTask"**不会让刷新变快**，收益只剩极端并发下的观感隔离，而成本含**必改 `.ioc`** 的 CubeMX 重生成；残留暴露与观测手段（`uis`/`uisn`）如实保留。③ **同步清理**：§9.5/§9.6/§9.7 去掉 B 条目；**N-19 / C7 不入登记簿**（当日结案，`docs/待处理内容.md` 保持无该编号）；`子系统设计/看门狗设计说明.md` §9.2 的 N-19 行移除；`RemoDispBus协议与接收设计说明.md` 去掉"规划中改独立任务"段；`ui_net_sink.c/.h` 注释去掉"应搬出 uiTask"的指向 | +| 2026-10-10 | **按项目现状全文校订（无代码改动）**：① 已被处置改掉的代码片段就地标注 **改前 / 现状**——§1 第 2 条、§4.2（`ui_task.c` 心跳顺序，P1-4a 已改）、§4.3（`osDelayUntil` 丢弃返回值，P0-2 已改）、§5（无新帧压环，P0-1 已改）、§6；§4.4 明确"忙等原样保留、P1-5 暂缓"。② §8 由"待确认后执行的 P0/P1/P2 分层建议"改写为**决策 + 结果表**（P1-3 刻意不做 / P1-4b 以 A 门控形式落地 / P1-5 暂缓 / P2-6 被 `task_prof` 取代 / P2-8 以边沿快照形式落地），并新增**当前健康剖面**表。③ §7 更新：0 复现累计 22 → **32 次**、`adc1_err` 288 → 1、`idle` 649/20001 → **1/20000**；新增 §7.7 说明 `netp=0` 是真实值（`net_poll()` 空闲只读一次 INT# GPIO）。④ §9.1/§9.2 的"改前"频率与 J1/J3 状态同步为 A 落地后的现状；删掉失效的行号引用与旧体积数字（256276 → **256368**） | +| 2026-10-10 | **P1-5 已实施（方案 a：事件驱动消费）**：`Src/main.c` TIM6 分支在 `tpafe5160_start_conv_irq()` 后调 `adc_tick_irq_notify()`；`App/task/adc_task.c` 循环尾 `osDelayUntil` → `osThreadFlagsWait(ADC_WAKE_FLAG, osFlagsWaitAny, osWaitForever)` 并删 `ADC_TASK_BEAT_MS`/`next`；`Src/freertos.c` 的 `adcTask` 优先级 `Normal` → **`AboveNormal`**；`App/task/adc_task.h` 新增 `ADC_WAKE_FLAG` 与 ISR 入口。实施时补一条规划未预见的**就绪门** `s_consumer_ready`——TIM6 在 `app_main_init()` 就启动，比建任务与 `osKernelStart()` 早 ≈100 ms，ISR 不能对尚不存在的消费者动手（同本仓 TIM7 分支 2026-10-02 的实测坑）。验证：`@build` 0 错 0 警（Code 256368→**256728**）、**`@test` 6/6 PASS**、**`idle` 由 1~649 降到 0**、`frames` 严格 1000.0 Hz、`seq−frames = 7` 正是就绪窗口、UI 侧 `uip/uiw/uis` 一字不差、0 `task stall`。本文同步：§4.1 补优先级变化与可接受性论证、§4.3 补"再现状"（P0-2 那段已删）、§4.4 改为"忙等未改但敏感度上升"、§8 的 P1-5 行转 ✅ 并拆出仍未办的"单拍硬上界"、健康剖面按 6 连跑复测值更新 | +| 2026-10-10 | **§4.4 复核修正（无代码改动）**：① 原文"9 通道全超时最坏 = **18 ms** 连占"**有误**——`stm32_scan()` 在首个超时处即 `HAL_ADC_Stop()`+`return`（`adc_input.c:79-84`），单拍上界 = **一次**超时 ≈2~3 ms；② 6 次上板对照证明 **2 ms 只在超时拍出现**：超时 1 次那轮 `adcp = 2209 µs`，超时 0 次的 5 轮 `adcp = 122 µs`；③ `adcm ≈ 2.1 ms` 的归因由"ADC 采集"**改判**为每 10 s 一次的心跳日志（`idle = 0`/20000 反证不存在"每拍 2 ms"）；④ 新增超时的**正确性**代价——超时拍 `s_stm32_valid` 仍为 1 → STM32 侧静默沿用上一拍值、`skip` 抓不到 → 硬化第一步应是"超时即置 `s_stm32_valid = 0`"。同步修正 `App/task/adc_task.c` 两处过期注释与 `ADC采样节拍设计说明.md` §10.1/§10.3/§10.4 | +| 2026-10-10 | **补 F4 ADC 上电自校准（§7.2 候选根因之一）**：核查发现本项目**从未**做过 ADC 自校准——CubeMX 不生成该步骤，且仓库裁剪版 HAL 无 `HAL_ADCEx_Calibration_Start`、裁剪版 CMSIS 头无 `ADC_CR2_CAL`。已在 `Src/adc.c` 的 `USER CODE` 区实现 `adc1_calibrate()`（清 ADON→等生效→置 ADON→置 CAL→等 CAL 由硬件清零）并在 `MX_ADC1_Init()` 末尾调用；新增 `cubemx-survival` 审计项 `adc1-calibration-call` / `adc1-calibration-impl`。验证：`@build` 0 错 0 警（Code 256728→**256868**）、`@test` **PASS**（`adcp` 仍 122 µs、`adc1_err=0`、`idle=0`）；**校准前后同一拍 STM32 侧 6 路同向偏移** `UB 898→961`/`UC 978→1038`/`IB 906→922`/`IC 1061→1071`/`IN 1017→1055`/`T 790→846`（+10~+63 LSB），TPAFE 侧 `UA/UN/IA` 一字不变 → 变化确来自 ADC1 校准。§4.4 的 2 ms 忙等与"超时沿用旧值"**仍未处理** | diff --git a/scripts/check_cubemx_survival.py b/scripts/check_cubemx_survival.py index e9a8dd7b..3db178a2 100644 --- a/scripts/check_cubemx_survival.py +++ b/scripts/check_cubemx_survival.py @@ -285,6 +285,28 @@ CHECKS = [ # 注：ADC 时钟分频**不设防护**（2026-10-09 决定）。CubeMX 面板里 DIV2 已被约束禁用 # （FadcConstraint Max=36000000；APB2=84 MHz → DIV2=42 MHz 超限，选不到）， # .ioc 虽不保存 ADC1.ClockPrescaler 键，重生成也只会回落到约束允许的值。 + # ADC1 上电自校准（2026-10-10 补）：RM0090 §13.3.6 的**必需**步骤，CubeMX **不生成**， + # 且本仓库裁剪版 HAL **没有** HAL_ADCEx_Calibration_Start → 只能手写（L2）， + # 故必须在此兜底。丢了它不报编译错，只让 ADC 带失调误差（难从日志看出）。 + dict( + id="adc1-calibration-call", + kind="protected", + path="Src/adc.c", + region="ADC1_Init 2", + must_contain=["adc1_calibrate("], + hint="MX_ADC1_Init() 末尾必须调用 adc1_calibrate()（F4 ADC 上电自校准，CubeMX 不生成）。" + "丢了它 = ADC 未校准 → 存在失调误差，且不会报任何编译/运行错误。", + ), + dict( + id="adc1-calibration-impl", + kind="protected", + path="Src/adc.c", + region="1", + must_contain=["int adc1_calibrate(void)", "ADC1_CAL_BIT", "ADC_CR2_ADON"], + hint="自校准实现（清 ADON→等生效→置 ADON→置 CAL→等 CAL 由硬件清零）须在 " + "`USER CODE BEGIN 1` 区。本仓库 HAL 无 HAL_ADCEx_Calibration_Start、" + "CMSIS 头无 ADC_CR2_CAL，两者都是裁剪造成的，勿以为『标准 HAL 里有』。", + ), ] diff --git a/scripts/gen_task_table.py b/scripts/gen_task_table.py index 280de591..1221a8a8 100644 --- a/scripts/gen_task_table.py +++ b/scripts/gen_task_table.py @@ -75,7 +75,7 @@ ROLE = { "testTask": "硬件测试入口", "uiTask": "LVGL UI 界面", "timeSyncTask": "墙钟时间同步", - "adcTask": "TPAFE5160 采样（1ms 节拍 + 原子快照）", + "adcTask": "TPAFE5160 采样（TIM6 1kHz 事件驱动 + 原子快照）", }