/* * 模块名称：Console Single-Writer Logging — 控制台单写者日志（USART1）实现 * 模块功能：控制台单写者日志的环形缓冲 + 唯一写者发送实现（API 见 console_log.h）； * 兼载 MicroLIB printf 底层 fputc 重定向 * 适用平台：STM32F407ZGTx（仅 MCU 端） * 作者：王建锋 * 创建日期：2026-09-24 * 修改记录： * 2026-09-24 王建锋 创建（自 Src/usart.c USER CODE 区迁出，实现逻辑不变， * 仅变更文件位置：HAL 库生成文件不得包含应用代码） * 2026-10-02 王建锋 僵尸通道喂狗节奏保护（台架日志代次 288 实证）：第 3 轮的 * "单次 drain 预算 250ms" 只限单次调用——ORE 锁存在外设软复位后 * 毫秒级重锁（PA10 悬空 + RX 使能），背靠背 drain 每轮再耗 100ms * 块超时 → 主循环周期拉到 450~500ms → 100ms 节流的喂狗抽样间隙 * 超过 IWDG 最坏容限 1.7s → 停喂 → 误复位（且心跳位全员健康、 * 无 stall 日志，纯节奏性饥饿）。修复：发送故障后立即结束本轮 * drain 并进入 300ms 发送冷却（冷却期内 drain 直接让位主循环）， * 保证喂狗节奏 ≤ ~300ms。根治（把 USART1 改成只发不收）已于 2026-10-26 * 由用户裁定不做，本缓解即长期方案；机制详述 docs/子系统设计/控制台单写者日志设计说明.md §12。 * 2026-10-02 王建锋 第 8b 轮加固：发送超时判据改用 DWT CYCCNT（时间源无关）。 * 台架第 8a 轮取证（见 docs/子系统设计/看门狗设计说明.md 2026-10-02 变更记录）定位到：defaultTask * 冻结在 console 突发行内、无 STALL、复位为 IWDGRSTF。唯一自洽机理 = * HAL_UART_Transmit 的超时判据 `HAL_GetTick() - Tickstart` 依赖 * TIM7 的 uwTick —— TIM7 一旦停摆，超时永不成立 → 写者死等 TXE → * 唯一喂狗者停摆 → IWDG 复位。本改动给"裸发送"与"缓冲满等待"两处 * 都换成 DWT 周期计数硬上界（DWT 使能失败时退回旧 HAL 行为）。 * 另加 USART1 未初始化（huart1.Instance == NULL）短路：防止在 * HAL_Init 早期/断言-故障上报路径上解引用 NULL 读写地址 0。 * 2026-10-10 王建锋 新增 dbg_console_writer_ready() 查询：写者未注册时 * con_append 走无锁直发（前提是"此窗口只有 defaultTask 记日志"）， * adcTask（B1）等周期任务此时落日志会与 defaultTask 的存储初始化 * 日志字节级交错（台架实测 [ADC_TASK] 首帧行与 [NAND_FTL] 行交错）。 * 提供就绪查询供周期任务门控自身日志，不改直发路径本身。 * 2026-10-26 王建锋 **O1 第二个实例（台架实证）修复：裸发路径加「行级单一所有者」**。 * 台架同镜像两次启动（fw 戳 Oct 26 2026 16:27:01，排除构建差异）：16:28 那次 * protectTask 的未标定 INFO 完好，16:37 那次同一行变成 * "protection [blocked (UA/UN/IA VALI2D not all s0et)" —— 多出的 3 个字节是 * '[' '2' '0'，而 DBG 行前缀恰是 '[' + sys_clock_get_str() 的 "2026-…"， * **即另一条行的行首三个字符**；串口 framing 错只会改字节、不会让行变长， * 故只可能是另一个写者在同一行内插入。机理 = 写者注册前（内核启动 -> * default_task.c 的 dbg_console_writer_attach，中间隔着整段 storage_bring_up） * 所有任务的整行都走 dbg_console_write_raw 逐字节轮询 USART1->DR，**零互斥** * （docs/子系统设计/控制台单写者日志设计说明.md 在册 O1；20261012_B6 那次 * "st[art:" 同一形态）。修法 = con_tx_try_claim()/con_tx_release() 一对 * **非阻塞**所有权（只在几条指令的临界区里做 test-and-set，绝不把 7.8 ms * 的发送包进临界区、绝不关中断、绝不等待）；抢不到所有权的那条行**不丢**， * 落进既有环形缓冲延后发（竞争失败不该变成丢行，更不该变成 [ERR] 假红—— * 那个窗口每 3 次启动命中 2 次），只有环也放不下才计入既有 dropped 账 * （真溢出仍然看得见）。顺带堵掉第二处洞：**attach 恰好撞上别人已发出的半行** * ——dbg_console_drain 现在也必须先拿到所有权才开轮，拿不到就让位 * （tail 不推进，环里一条不少，下轮 ≤50 ms 后重发，这条路径永不丢）。 * 另导出 dbg_console_tx_begin()/tx_end() 供"一条行分多段裸发"的调用方收口 * （Src/freertos.c 故障钩子是下一张卡），本模块不改任何调用方文件。 * 2026-10-24 王建锋 主机单测（test/host/console_log）照出的四条一并修复： * 冷却改判独立标志 s_con_cooling（旧写法拿 tick 值当"是否在冷却"哨兵， * 故障恰好落在 HAL_GetTick()==0 那一拍时冷却等于没记）； * con_append 的"复核空位 + 整行拷贝 + 推进 head"收进同一临界区（旧写法 * 判据在区外，多生产者可在环将满时同时过判据 -> head 越过容量把未发出 * 的旧行静默覆盖，既不报错也不计丢弃）； * drain 失败分诊：Instance==NULL（未初始化）不再走外设软复位自愈（那会 * 在 HAL 未就绪时重配 RCC/GPIO），改记 dropped；僵尸通道仍自愈； * 三本账分开（docs §13-O2）：新增 dbg_console_tx_timeout()，dropped 只记 * 真丢的，tx_fault 仍只记软复位自愈次数；[ERR] dropped 行改为"发成功才 * 销账"，通道不可用期间不再把丢弃证据一起冲掉。 */ #include "console_log.h" #include #include "usart.h" #include "FreeRTOS.h" #include "task.h" #include "cmsis_os.h" #include "sys_events.h" /* 刻意不 include "sys_log.h"：日志子系统不得回调本模块（调用图成环 → * armlink 静态栈深在每个任务上虚高，见 dbg_console_drain 故障路径注释）。 * TX 故障留痕改由写者任务在 drain 之外补记 */ /* ===== 控制台单写者日志（2026-09-24 加固，HardFault 定位结论驱动）===== * 背景：旧路径 DBG_* → printf → fputc **每字符一次** HAL_UART_Transmit。HAL 的锁只保证 * "单字节"原子，任务切换发生在字符之间 → 两行日志逐字符交错（2026-09-24 崩溃前 * 实测："[2026-[2026-0909-24 15:2-24 15:27:37:39]…"）；更严重的是字符串指针一旦 * 被破坏，脏指针会直接进入 UART 缓冲遍历（同日 HardFault：BFAR=0x10010000 恰为 * CCM 末尾+1，PC 落在 HAL_UART_Transmit 的缓冲读取处）。 * 架构：**defaultTask 是唯一串口发送者**；其余任务/上下文只把文本写入环形缓冲。 * ① 行级原子：整行在一次临界区内拷入环形缓冲，写者按块一次 HAL_UART_Transmit * 发出 → 行与行不可能再交错（UART 只有这一个调用点）； * ② 指针可控：进 UART 的缓冲恒为本文件的环形缓冲，调用方脏指针再也到不了 UART； * ③ 写者未注册（内核启动早期/裸机）或中断上下文：回退直接发送，但**整行独占** * 由 con_tx_try_claim() 保证（道G task-23：未注册期原来就是"多个任务都直发、 * 零互斥"，O1 两个实例都出在这里）；抢不到独占的那条行不丢，落环形缓冲延后发， * 与当场直发逐字节相同。ISR / 调度器未启动两种上下文放行（不许等）。 * 约束：不新增任务、不动态分配；环形缓冲为 BSS（SRAM1，非 CCM），无 DMA 可达性冲突。 */ #define DBG_CON_RING_SIZE 4096U /* 环形缓冲字节数（必须为 2 的幂） */ #define DBG_CON_CHUNK_MAX 256U /* 写者单次 HAL_UART_Transmit 字节上限 */ #define DBG_CON_WAIT_MS 200U /* 缓冲满时生产者最长等待（ms），仍满则丢弃并计数 */ #define DBG_CON_TX_TIMEOUT_MS 100U /* 单次发送超时：256B 块 @115200 标称 22ms；僵尸通道限时 + 自愈 */ #define DBG_CON_DRAIN_BUDGET_MS 250U /* 单次 drain 连续发送上限：让位喂狗轮询（缺失容忍 800ms） */ #define DBG_CON_FAULT_COOL_MS 300U /* 故障后发送冷却：ORE 锁存毫秒级重锁，背靠连发无益 且拖长主循环周期 → 喂狗节奏饥饿（台架日志代次 288 实证）； 冷却期内 drain 只让位、不发送，下轮重试 */ /* ==== 第 8b 轮：与时间源无关的硬上界（DWT CYCCNT）==== * HAL_UART_Transmit 的超时判据是 `HAL_GetTick() - Tickstart > Timeout`，而 HAL 时基 * = TIM7 的 uwTick。TIM7 停摆 → 超时永不成立 → 写者死等 TXE → 唯一喂狗者停摆 → * IWDG 误复位（第 8a 轮台架现场）。改用 DWT CYCCNT（内核硬件周期计数，不依赖任何 * 中断/uwTick）做判据；DWT 使能失败时退回 HAL_UART_Transmit（旧行为，功能不退化）。 */ #define CON_TX_TIMEOUT_CYC (SystemCoreClock / 10U) /* 发送硬上界 = 100ms 对应周期数 */ /* * DWT 不可用时的**指令计数**上界（替代 HAL_UART_Transmit 回退，2026-10-10）。 * 为什么不再回退 HAL：① HAL_UART_Transmit 的超时判据是 HAL_GetTick——断言/停摆 * 现场 tick 未必在走，等待无上界；② 它的调用链 `HAL_UART_Transmit → * UART_WaitOnFlagUntilTimeout` 会被 armlink 挂进**每个**碰日志的任务的最坏链 * （configASSERT 在 FreeRTOS 内部可达 → 三个内核钩子都在链尾），实测每条链多背 * 64 B 栈。计数上界同样有界、零外部依赖。 * 取值：115200 bps 下一字节 87 µs；轮询循环 ~5 周期 → 每字节约 3000 次迭代， * 取 20000 留 6 倍余量（单字节卡死最多数毫秒级即放弃，不无限自旋） */ #define CON_TX_GUARD_MAX 20000u #define CON_APPEND_WAIT_CYC (SystemCoreClock / 5U) /* 缓冲满等待硬上界 = 200ms 对应周期数 */ static uint8_t s_con_ring[DBG_CON_RING_SIZE]; static volatile uint16_t s_con_head; /* 生产者写入位置 */ static volatile uint16_t s_con_tail; /* 写者读取位置 */ static volatile uint32_t s_con_drop; /* 真没落地的丢弃数（一次一行/一块） */ static volatile uint32_t s_con_tx_fault; /* TX 失败（僵尸通道）次数，均经外设软复位自愈 */ static volatile uint8_t s_con_tx_fault_log; /* TX 故障留痕待上报（由写者任务在 drain 之外补记 run.log） */ static volatile uint32_t s_con_cool_until; /* 故障冷却截止 tick（只存时刻，不再兼作哨兵） */ static volatile uint8_t s_con_cooling; /* 1 = 正在故障冷却（独立标志：tick 恰好等于 0 的那一拍也必须算在冷却） */ static volatile uint32_t s_con_tx_timeout; /* 发送块超时次数（写者排空所见，与丢弃账分开） */ static volatile uint8_t s_con_draining; /* 1 = 处于 drain 中（重入保护） */ static volatile uint8_t s_con_writer_up; /* 1 = 写者已注册（此后走环形缓冲） */ static volatile uint8_t s_con_dwt_up; /* 1 = DWT CYCCNT 已使能（硬上界基准可用） */ static TaskHandle_t s_con_writer_task; /* 写者任务句柄（自等保护用） */ /* 行级单一所有者（道G task-23，O1 第二实例）：USART1 数据寄存器同一时刻只允许 * 一个上下文在逐字节轮询写入。NULL = 空闲。 * ⚠ 这不是"锁"，是**所有权凭证**：拿不到就当场让路，绝不排队等待（见 * con_tx_try_claim 函数头：裸发一行 @115200 约 7.8 ms，把它包进临界区等于给 * 启动窗口塞进 7.8 ms 的中断延迟与最坏喂狗抖动，比交错本身更糟）。 */ static volatile TaskHandle_t s_con_tx_owner; static volatile uint8_t s_con_tx_depth; /* 同一任务重入深度（drain 轮内的裸发留痕行） */ /* con_tx_try_claim 的三种结果（区分开是必要的：**放行**的那些上下文没有持有凭证， * 绝不能在释放时把别人的所有权清掉） */ #define CON_TX_NO 0u /* 别人正持有整行 -> 调用方让路（不阻塞） */ #define CON_TX_BYPASS 1u /* 放行：本上下文不许等也无需凭证（ISR / 调度器未启动） */ #define CON_TX_HELD 2u /* 已持有：调用方发完必须 con_tx_release */ /* * 函数功能：计算环形缓冲已用字节数（head-tail 差值回绕取模，无锁） * 入口参数：无 * 返回值：已用字节数 uint16_t */ static uint8_t con_ring_try(const char *p_buf, uint16_t len); /* 定义在下方 con_append 旁；裸发让路路径要用，故前置声明 * （ARMCC 对隐式声明报警告，本仓红线是 0 警告） */ static uint16_t con_used(void) { return (uint16_t)((uint16_t)(s_con_head - s_con_tail) & (DBG_CON_RING_SIZE - 1U)); } /* * 函数功能：惰性使能 DWT 周期计数器（时间源无关的硬上界基准） * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：任意上下文可调（幂等；纯寄存器写，不创建任何内核对象） * 函数说明：CoreDebug->DEMCR.TRCENA=1 → DWT->CYCCNT=0 → DWT->CTRL.CYCCNTENA=1； * 使能成功置 s_con_dwt_up=1（供超时判据选择），失败保持 0（退回 HAL 超时）。 * 在 Cortex-M4 上 DWT 恒存在；失败仅可能出现在调试单元被硬件关闭时。 */ static void con_dwt_ensure(void) { if (s_con_dwt_up != 0U) { return; } CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; DWT->CYCCNT = 0U; DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; if ((DWT->CTRL & DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk) != 0U) { s_con_dwt_up = 1U; } } /* * 函数功能：DWT 不可用时的计数上界发送（每字节/TC 各数 CON_TX_GUARD_MAX 次） * 入口参数：u - USART 寄存器基址（调用方已判非 NULL） USART_TypeDef * * p_buf - 待发数据；len - 字节数 * 返回值：HAL_OK - 已发出；HAL_TIMEOUT - 计数上界内未完成（本块放弃） * 限定条件：USART1 已初始化 * 函数说明：刻意不用 HAL_UART_Transmit——理由见 CON_TX_GUARD_MAX 处注释 * （tick 依赖不可信 + 其调用链污染所有任务的最坏栈链） */ static HAL_StatusTypeDef con_tx_counted(USART_TypeDef *u, const uint8_t *p_buf, uint16_t len) { uint32_t guard; uint16_t i; for (i = 0U; i < len; i++) { guard = 0U; while ((u->SR & USART_SR_TXE) == 0U) { if (++guard >= CON_TX_GUARD_MAX) { return HAL_TIMEOUT; } } u->DR = (uint16_t)p_buf[i]; } guard = 0U; while ((u->SR & USART_SR_TC) == 0U) { if (++guard >= CON_TX_GUARD_MAX) { return HAL_TIMEOUT; } } return HAL_OK; } /* * 函数功能：有界裸发送（不依赖 uwTick / HAL 超时） * 入口参数：p_buf - 待发数据；len - 字节数（调用方已限 ≤ DBG_CON_CHUNK_MAX） * 返回值：HAL_OK - 已全部写入发送寄存器；HAL_TIMEOUT - 有界上界内未完成 * 限定条件：USART1 已初始化 * 函数说明：寄存器级轮询 TXE/TC，超时判据用 DWT CYCCNT（CON_TX_TIMEOUT_CYC）； * DWT 未使能时走 con_tx_counted（指令计数上界，2026-10-10 取代 * HAL_UART_Transmit 回退）。本函数只做 TX， * 不触碰 RX/错误标志——僵尸通道自愈由调用方按返回值处理。 * ⚠ USART1 未初始化（huart1.Instance == NULL，如 HAL_Init 早期或 * 断言/故障上报路径）时立即返回 HAL_ERROR：否则会解引用 NULL 去读写 * 地址 0（flash 别名区）→ 在故障处理里再触发故障（2026-10-02 台架实测）。 */ static HAL_StatusTypeDef con_tx_bounded(const uint8_t *p_buf, uint16_t len) { USART_TypeDef *u; uint32_t t0; uint16_t i; con_dwt_ensure(); if (huart1.Instance == NULL) { return HAL_ERROR; /* USART1 未初始化：无可用通道，安全让位（不是超时，不记超时账） */ } if (s_con_dwt_up == 0U) { return con_tx_counted(huart1.Instance, p_buf, len); } u = huart1.Instance; t0 = DWT->CYCCNT; for (i = 0U; i < len; i++) { while ((u->SR & USART_SR_TXE) == 0U) { if ((uint32_t)(DWT->CYCCNT - t0) >= CON_TX_TIMEOUT_CYC) { return HAL_TIMEOUT; /* 有界：本块放弃（记账由调用方按返回值做） */ } } u->DR = (uint16_t)p_buf[i]; } while ((u->SR & USART_SR_TC) == 0U) { if ((uint32_t)(DWT->CYCCNT - t0) >= CON_TX_TIMEOUT_CYC) { return HAL_TIMEOUT; /* TC 超时：字节已交给发送器，调用方分账 */ } } return HAL_OK; } /* * 函数功能：尝试取得"USART1 整行发送所有权"（**非阻塞**，道G task-23） * 返回值：CON_TX_HELD 已持有（发完必须 con_tx_release）/ CON_TX_BYPASS 放行且不记账 * / CON_TX_NO 别人正持有整行，调用方须让路 * 限定条件：任意上下文（内部只有一次几条指令的临界区，绝不睡眠、绝不长期关中断） * 函数说明：三条规则各有硬理由，改动前请连读 docs/子系统设计/控制台单写者日志设计说明.md * 的「行级单一所有者」一节： * ① IPSR != 0（异常/中断，含四个 Fault 的崩溃上报）-> **放行**：这些上下文不许阻塞， * 且一发生就要复位，日志是唯一遗言，绝不允许在这里"让路"掉。已知残余（登记在同一 * 篇文档）：ISR 可以打断某任务已发出半行的裸发，两侧仍可能交错——但 Fault 行以 * "[ERR]" 起头且整段在同一次 con_tx_bounded 内，标记校验按字节 grep 仍能命中， * 不构成漏检；把钩子改成"一条行一次发完"是另一张卡的活（API 已备：tx_begin/tx_end）。 * ② 调度器未启动（xTaskGetCurrentTaskHandle() == NULL，osKernelStart 之前）-> **放行**： * 此刻全系统只有一个执行流，本就没有第二个写者；早期启动日志一条都不该丢。 * ③ 已调度且空闲 -> 临界区里"看 + 认领"（几条指令），拿到即整行独占；已被持有 -> * 立刻返回 CON_TX_NO，**不排队**：裸发一行 @115200 约 7.8 ms，等锁等于把自己的 * 日志节拍压到别人的串口耗时上，adcTask（AboveNormal，1 kHz 消费）可能被压住 * 数十拍，比交错更糟。 */ static uint8_t con_tx_try_claim(void) { TaskHandle_t me; uint8_t got = 0U; if (__get_IPSR() != 0U) { return (uint8_t)CON_TX_BYPASS; } me = xTaskGetCurrentTaskHandle(); if (me == NULL) { return (uint8_t)CON_TX_BYPASS; } if (s_con_tx_owner == me) { if (s_con_tx_depth < 255U) { s_con_tx_depth++; } return (uint8_t)CON_TX_HELD; } taskENTER_CRITICAL(); if (s_con_tx_owner == NULL) { s_con_tx_owner = me; s_con_tx_depth = 1U; got = 1U; } taskEXIT_CRITICAL(); return (got != 0U) ? (uint8_t)CON_TX_HELD : (uint8_t)CON_TX_NO; } /* * 函数功能：归还整行发送所有权（与 con_tx_try_claim 成对） * 入口参数：held - con_tx_try_claim 的返回值（只有 CON_TX_HELD 才真正归还） * 返回值：无 * 限定条件：与取锁同上下文；CON_TX_BYPASS / CON_TX_NO 一律空操作——放行的那些上下文 * 从未持有凭证，误清会把别人正持有的整行放开，等于把这次修复改没 * 函数说明：同任务嵌套按深度递减（写者一轮 drain 内还会再裸发 [WARN]/[ERR] 留痕行， * 那是嵌套持有者，最外层释放时才清 owner） */ static void con_tx_release(uint8_t held) { TaskHandle_t me; if (held != (uint8_t)CON_TX_HELD) { return; } me = xTaskGetCurrentTaskHandle(); if (s_con_tx_owner != me) { return; } if (s_con_tx_depth > 1U) { s_con_tx_depth--; return; } taskENTER_CRITICAL(); if (s_con_tx_owner == me) { s_con_tx_owner = NULL; s_con_tx_depth = 0U; } taskEXIT_CRITICAL(); } /* * 函数功能：把"一条行分几段裸发"的调用方收成一个整行独占者（道G task-23） * 返回值：1 - 已独占（此后本任务每次 dbg_console_write_raw 都直接发，段间无人插入） * 0 - 别人正持有；调用方**照发即可**（本函数不改变任何调用方的既有语义， * 绝不阻塞、绝不吞字，只是段间仍可能被插——调用方自己权衡） * 限定条件：任务上下文（ISR 内调用会返回 1 但不记账，见 con_tx_try_claim ①） * 函数说明：给多段裸发的诊断/崩溃钩子用（Src/freertos.c 的钩子把一条行拆成 * head/name/":"/" (resetting)" 等多次直发，段与段之间就是插字节的位置）。 * 配对使用：tx_begin() -> 若干次 write_raw -> tx_end()。嵌套安全（按深度计）。 */ uint8_t dbg_console_tx_begin(void) { uint8_t held = con_tx_try_claim(); return (held == (uint8_t)CON_TX_NO) ? 0U : 1U; } /* * 函数功能：结束一次整行独占（与 dbg_console_tx_begin 成对） * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：只在 dbg_console_tx_begin() 之后调用；未持有时为空操作（幂等） */ void dbg_console_tx_end(void) { con_tx_release((uint8_t)CON_TX_HELD); } /* * 函数功能：控制台裸发送（异常/早期路径专用：有界、单次；**整行独占发送器**） * 入口参数：buf - 文本缓冲；len - 字节数（超上限截断） * 返回值：无 * 限定条件：串口已初始化；写者未注册、中断/异常上下文、崩溃上报、诊断转储 * 函数说明：走 con_tx_bounded（DWT 硬上界），tick 停摆时仍能在有界时间内返回。 * 道G task-23 起本函数是裸发的**唯一漏斗**（所有裸发调用点都经过它，所以调用方 * 文件一个都不用改）： * · 拿到所有权 -> 整行一次发完，中途不会有别人的字节插进来； * · 拿不到 -> **本行不丢**，改投既有环形缓冲延后发。竞争失败不该变成丢行，更不该 * 变成 [ERR]：台架那个未注册窗口每 3 次启动命中 2 次，按"丢弃 + [ERR]"处理只会 * 把静默缺陷换成常红的门禁（[ERR] 是 @test 的 Forbidden 标记）。 * 入环的是**同一批字节原文**，本模块与 drain 都不补前缀、不重打时间戳（DBG_* 的 * 前缀在调用点就已 snprintf 进调用方缓冲）-> 延后发出去的行与它当场直发时 * 逐字节相同（判据⑦），取证时不会出现"证据说谎"； * · 环也放不下 -> 这才计入既有 s_con_drop（真溢出，仍然可见，不静默）； * · ISR / 调度器未启动 -> 放行直发（con_tx_try_claim ①②）。 */ void dbg_console_write_raw(const char *buf, unsigned len) { uint8_t held; if ((buf == NULL) || (len == 0U)) { return; } if (len > DBG_CON_CHUNK_MAX) { len = DBG_CON_CHUNK_MAX; } held = con_tx_try_claim(); if (held == (uint8_t)CON_TX_NO) { if (con_ring_try(buf, (uint16_t)len) != 0U) { /* 延后发：写者空出来就排出去（未注册时也一样——注册后第一轮 drain 就发）。 * 唤醒事件只在事件组已建时发（内核前 sys_evtHandle 还是 NULL） */ if (sys_evtHandle != NULL) { (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_CONSOLE_TX); } } else { s_con_drop++; /* 让了路又放不下环 = 真丢，进既有那本账 */ } return; } (void)con_tx_bounded((const uint8_t *)buf, (uint16_t)len); con_tx_release(held); } /* * 函数功能：注册控制台写者（defaultTask 在进入主循环前调用一次） * 函数说明：注册后生产者改走环形缓冲；未注册时直接阻塞发送（内核启动早期） */ void dbg_console_writer_attach(void) { s_con_writer_task = xTaskGetCurrentTaskHandle(); s_con_writer_up = 1U; } /* * 函数功能：查询控制台写者是否已注册（1=已注册，此后日志走环形缓冲行级原子路径） * 返回值：s_con_writer_up（volatile 读，任意任务上下文可调） * 限定条件：无 * 函数说明：供**周期性任务**在写者就绪前抑制自身日志。写者未注册时 con_append 走 * dbg_console_write_raw 无锁直发（设计前提是"此窗口只有 defaultTask 记日志"）， * 其余任务此时落日志会与 defaultTask 的存储初始化日志逐字节交错 * （2026-10-10 台架：adcTask 首帧日志与 [NAND_FTL] 初始化行交错）。 */ uint8_t dbg_console_writer_ready(void) { return s_con_writer_up; } /* * 函数功能：USART1 僵尸通道自愈（清错误锁存 + 整外设重初始化） * 函数说明：RX 悬空噪声（PA10 未接线）锁存的 ORE/NE/FE/PE 使 HAL 轮询 TX 恒快速失败 * （控制台静默、系统不复位）；发送器卡死状态则使 TXE 等待耗满超时（冻结唯一 * 写者 → 看门狗误复位，2026-10-02 台架实证）。外设软复位清锁存与卡死状态后 * 重新初始化，故障时间被单块超时限定 */ static void con_uart_reinit(void) { __NVIC_ClearPendingIRQ(USART1_IRQn); __HAL_RCC_USART1_CLK_DISABLE(); __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE(); huart1.gState = HAL_UART_STATE_RESET; huart1.RxState = HAL_UART_STATE_RESET; huart1.ErrorCode = HAL_UART_ERROR_NONE; (void)MX_USART1_UART_Init(); } /* * 函数功能：排空环形缓冲（仅写者任务调用） * 函数说明：按块一次 con_tx_bounded 发出（DWT 硬上界，不依赖 uwTick）；每块完成后 * 再推进读指针（临界区保护）；发送失败 → 外设软复位自愈（丢当前块）； * 单次调用最多连续发 DBG_CON_DRAIN_BUDGET_MS 后让位主循环，保证看门狗轮询 * 不被僵尸通道饿死 */ void dbg_console_drain(void) { uint16_t used; uint32_t t0; uint8_t held; if (s_con_writer_up == 0U) { return; } if (s_con_draining != 0U) { return; /* 重入保护：写者自记录不触发嵌套 drain */ } /* 整行所有权（道G task-23）：本函数按块直写 USART1->DR，若此刻别的应用上下文 * 还在未注册期那条裸发里发到自己一半（attach 就发生在 defaultTask 里，与别的 * 任务裸发**可以**前后脚撞上），两边就会逐字节交错——那正是本卡要修的形态。 * 拿不到就**本轮让位**：tail 不推进 => 环里一条不少，主循环 ≤50 ms 后再试， * 所以这条路径**永不丢弃**，也就不该在这里加任何计数（加了就是把让位谎报成丢行）。 */ held = con_tx_try_claim(); if (held == (uint8_t)CON_TX_NO) { return; } s_con_draining = 1U; t0 = (uint32_t)HAL_GetTick(); /* 故障冷却：僵尸通道（ORE 重锁）秒内不自愈，冷却期内不发送—— * 本轮 drain 直接让位主循环，保住喂狗节奏（日志代次 288 停喂误复位的 * 直接诱因 = 背靠连发的块超时链）。是否在冷却看 s_con_cooling 独立标志， * **不再拿 tick 值当哨兵**（2026-10-24 实测：故障恰好落在 tick==0 那一拍时，旧写法 * 记出的 cool_until==0 等于没记冷却，下一轮立刻再耗一次 100ms 块超时）。 * 无符号差值跨 49.7 天回绕安全 */ if (s_con_cooling != 0U) { if ((uint32_t)(t0 - s_con_cool_until) < DBG_CON_FAULT_COOL_MS) { s_con_draining = 0U; con_tx_release(held); /* 让位也要归还凭证，否则别人永远进不来 */ return; } s_con_cooling = 0U; } while ((used = con_used()) != 0U) { uint16_t tail; uint16_t contig; uint16_t n; HAL_StatusTypeDef st; tail = s_con_tail; contig = (uint16_t)(DBG_CON_RING_SIZE - tail); /* 到环尾的连续段 */ n = (used < contig) ? used : contig; if (n > DBG_CON_CHUNK_MAX) { n = DBG_CON_CHUNK_MAX; } st = con_tx_bounded(&s_con_ring[tail], n); taskENTER_CRITICAL(); s_con_tail = (uint16_t)((uint16_t)(s_con_tail + n) & (DBG_CON_RING_SIZE - 1U)); taskEXIT_CRITICAL(); if (st != HAL_OK) { if (st == HAL_ERROR) { /* 2026-10-24 修复：USART1 **未初始化**（huart1.Instance == NULL， * 只可能出现在 HAL_Init 早期或断言/故障上报路径）与"僵尸通道"是两回事： * 这里**绝不做外设重初始化**——那会在 HAL 尚未就绪时跑 MspInit 重配 * RCC/GPIO；也不计 tx_fault（那本账的语义是"软复位自愈次数"）。 * 本块字节确实一个都没上线 -> 计入 dropped（只记真丢的）， * 末尾的 [ERR] dropped 行负责留痕；本轮到此为止（失败即止）。 */ s_con_drop++; break; } /* 僵尸通道：软复位自愈 + 进入发送冷却（ORE 毫秒级重锁， * 继续背靠连发只会把主循环耗在块超时链上）；本块丢弃 * （行已出环，不可重放），本块在超时账与丢弃账上各记一笔 */ s_con_tx_timeout++; /* 新增账：块超时次数（TXE 与 TC 两条硬上界 * 都算，口径 = 写者排空时观察到的块超时） */ con_uart_reinit(); s_con_tx_fault++; s_con_drop++; /* 确认不了的块算真丢（一次丢弃事件）， * 旧写法只涨 tx_fault -> 账上看不出日志在丢， * docs §13-O2 记的正是这条 */ s_con_cool_until = (uint32_t)HAL_GetTick(); s_con_cooling = 1U; if (s_con_tx_fault == 1U) { static const char note[] = "\r\n[WARN] CONSOLE tx fault: UART reinit (self-healed)\r\n"; /* 刻意**不在这里**调 syslog_post()：syslog_post → dbg_console_write_line * → con_append → dbg_console_drain 会与本函数构成**调用图成环**。运行时 * 有 s_con_draining 重入标志挡着，不会真递归；但 armlink 静态调用图会把 * 整条日志尾巴在每个任务的最坏链上多叠一层（实测 6 个任务的最坏链末尾 * 全是这个环）→ 栈深数字虚高、真实风险反而被掩盖。 * 改法：只置标志，由写者任务（defaultTask 主循环，本就是 syslog 唯一 * 写者）在 drain **之外**补记 run.log（见 dbg_console_tx_fault_log_take） */ s_con_tx_fault_log = 1U; (void)dbg_console_write_raw(note, (unsigned)sizeof(note) - 1U); } break; /* 故障即止：本轮 drain 到此为止，让位主循环 */ } if ((uint32_t)(HAL_GetTick() - t0) >= DBG_CON_DRAIN_BUDGET_MS) { break; /* 预算用尽：让位主循环（看门狗轮询），下轮续排 */ } } s_con_draining = 0U; /* 丢弃可观测性：缓冲满丢行必须显式可见（否则会掩盖开机自检/测试标记的丢失）。 * 账上有两种成因，都算"真没落地"：① 环满等不到空位（con_append）；② 抢不到整行 * 所有权**且**环也放不下（dbg_console_write_raw，道G task-23）。正常让路不入这本账， * 所以 [ERR] 行至今仍是"控制台在丢东西"的唯一信号，没被稀释。 */ if (s_con_drop != 0U) { char note[64]; uint32_t d = s_con_drop; int n; n = snprintf(note, sizeof(note), "\r\n[ERR] CONSOLE dropped %lu lines\r\n", (unsigned long)d); if (n > 0) { if (n > (int)sizeof(note) - 1) { n = (int)sizeof(note) - 1; } /* 只有**真发出去了才销账**（2026-10-24 一并修正）：旧写法先把计数清零 * 再裸发，通道不可用/僵尸时那一发也失败 -> 丢弃证据被一起冲掉，[ERR] 行 * 永远出不来（"永不静默"变成"永不显示"）。留到下一轮或串口恢复后补发。 */ /* 所有权仍在手里（本凭证覆盖整轮，含这条留痕行） */ if (con_tx_bounded((const uint8_t *)note, (uint16_t)n) == HAL_OK) { /* 按"本次报出去的这条"扣账而不是清零：期间生产者新丢的行留下轮报。 * 递减只发生在这一处（单写者 + s_con_draining 重入保护），生产者只增， * 故 s_con_drop >= d 恒成立，无需再写下溢分支（写了也永远测不到）。 */ s_con_drop -= d; } } } con_tx_release(held); } /* * 函数功能：尝试把一整行原文放进环形缓冲（**只试一次，绝不等待**） * 入口参数：p_buf - 整行文本；len - 字节数（调用方已钳位） * 返回值：1 - 已入环（head 已推进）；0 - 空位不够，什么都没写 * 限定条件：任务上下文（内部是一次几条指令至多拷满 192B 的临界区，不睡眠） * 函数说明：两个调用方共用同一份判据，避免长出"两套入环语义"： * ① con_append 的常规路径（外面套有界等待，等写者腾位）； * ② dbg_console_write_raw 抢不到整行所有权时的让路路径（**不套等待**：延后发一条行 * 可以，把调用者压住 200ms 就是另一场事故）。 * 复核空位 + 整行拷贝 + 推进 head **必须在同一个临界区内**（2026-10-24 修复）：旧写法 * 先出区判 free_space >= len 再进区写，两个生产者可在环 >95% 满时同时过判据，head * 合计越过容量 -> con_used() 回绕变小 -> 后写的行覆盖尚未发出的旧行，且既不报错也不 * 计丢弃（静默损坏）。等待（vTaskDelay/DWT 判据）刻意留在区外。 * ⚠ 入环的是调用方给的**字节原文**：本函数与 drain 都不补前缀、不重打时间戳 * （DBG_* 的前缀在调用点就已 snprintf 进调用方缓冲）——延后发与当场直发逐字节 * 相同，这是 task-23 判据⑦的结构保证。 */ static uint8_t con_ring_try(const char *p_buf, uint16_t len) { uint8_t fitted = 0U; taskENTER_CRITICAL(); if ((uint16_t)((DBG_CON_RING_SIZE - 1U) - con_used()) >= len) { uint16_t head = s_con_head; uint16_t first = (uint16_t)(DBG_CON_RING_SIZE - head); uint16_t i; if (first > len) { first = len; } for (i = 0U; i < first; i++) { s_con_ring[head + i] = (uint8_t)p_buf[i]; } for (i = first; i < len; i++) { s_con_ring[(uint16_t)((uint16_t)(head + i) & (DBG_CON_RING_SIZE - 1U))] = (uint8_t)p_buf[i]; } s_con_head = (uint16_t)((uint16_t)(head + len) & (DBG_CON_RING_SIZE - 1U)); fitted = 1U; } taskEXIT_CRITICAL(); return fitted; } /* * 函数功能：把一段文本放入控制台（写者已注册）/直接发出（未注册或中断上下文） * 返回值：0 - 已入缓冲或已直发；-1 - 缓冲满丢弃（计入 dbg_console_dropped） * 函数说明：生产者不持锁等待过久：最多 DBG_CON_WAIT_MS，仍满则丢弃该行； * "复核空位 -> 整行拷贝 -> 推进 head"是一个原子的临界区动作； * 环满等待（vTaskDelay / DWT 判据）一律在临界区之外，区内绝不睡眠。 * 写者自身记录日志时先排空缓冲，避免自等。 * 等待上界优先用 DWT 真实时间（CON_APPEND_WAIT_CYC，时间源无关）—— * tick 停摆时 vTaskDelay 本身也会停，故不能用它作唯一判据（第 8b 轮加固）。 */ static int con_append(const char *buf, uint16_t len) { uint32_t waited = 0U; uint32_t d0 = 0U; uint8_t have_dwt = 0U; if ((buf == NULL) || (len == 0U)) { return -1; } if ((s_con_writer_up == 0U) || (__get_IPSR() != 0U)) { dbg_console_write_raw(buf, len); return 0; } if (len > (DBG_CON_RING_SIZE / 2U)) { len = (uint16_t)(DBG_CON_RING_SIZE / 2U); /* 超长保护（正常路径不会触发） */ } if ((xTaskGetCurrentTaskHandle() == s_con_writer_task) && (s_con_draining == 0U)) { dbg_console_drain(); /* 写者自己记录：先腾空，避免自等（drain 进行中则跳过，防嵌套） */ } con_dwt_ensure(); if (s_con_dwt_up != 0U) { d0 = DWT->CYCCNT; have_dwt = 1U; } for (;;) { /* 判据与拷贝都在 con_ring_try 的那一个临界区里完成（函数头有为什么）； * 本函数只负责"等多久"——等待一律在区外，区内绝不睡眠 */ if (con_ring_try(buf, len) != 0U) { break; } if (have_dwt != 0U) { if ((uint32_t)(DWT->CYCCNT - d0) >= CON_APPEND_WAIT_CYC) { s_con_drop++; return -1; } } else if (waited >= DBG_CON_WAIT_MS) { s_con_drop++; return -1; } vTaskDelay(1); waited++; } if (sys_evtHandle != NULL) { (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_CONSOLE_TX); /* 唤醒写者 */ } return 0; } /* * 函数功能：把一行已格式化的文本交给单写者控制台（生产者入口，**非可变参数**） * 入口参数：line - 整行文本（含结尾换行）；len - 字节数 * 返回值：写入字节数；-1 - 参数非法或被丢弃 * 函数说明：整行一次入环形缓冲 → 行级原子（不会与他行交错）；调用方缓冲随即可复用。 * 刻意不用自研可变参数函数（规范 S12 7.6）；格式化由 DBG_PRINT 宏内 * 库 snprintf 在调用点完成。 */ int dbg_console_write_line(const char *line, unsigned len) { if ((line == NULL) || (len == 0U)) { return -1; } if (len > DBG_CON_LINE_MAX) { len = DBG_CON_LINE_MAX; /* 截断（丢尾，保开头的标记信息） */ } if (con_append(line, (uint16_t)len) != 0) { return -1; } return (int)len; } /* * 函数功能：已丢弃的日志行数（诊断用） */ uint32_t dbg_console_dropped(void) { return s_con_drop; } /* * 函数功能：已发生的 TX 故障（僵尸通道自愈）次数（诊断用） */ uint32_t dbg_console_tx_fault(void) { return s_con_tx_fault; } /* * 函数功能：已发生的发送块超时次数（诊断用） * 返回值：块超时累计次数 uint32_t * 限定条件：无（任意上下文可读，含 ISR） * 函数说明：三本账分开（docs/子系统设计/控制台单写者日志设计说明.md §13-O2）—— * dbg_console_dropped() = **真没落地**的丢弃数（缓冲满丢的一行，或一个 * 没能确认送达而出环的块；[ERR] 行报的就是它）； * dbg_console_tx_fault() = 外设软复位**自愈次数**（语义不变）； * dbg_console_tx_timeout() = 本账：写者排空时观察到的**块超时**次数 * （TXE 与 TC 两条硬上界都算）。 * 裸发路径（内核前 / ISR / 两条告警行自身）的超时不记本账——那些上下文里 * 没有"块"的概念，也只可能发生在启动极早期，混进来只会让运维读数失去意义。 * UART 物理失效但字节已发出的情形只涨本账，不污染另两本。 */ uint32_t dbg_console_tx_timeout(void) { return s_con_tx_timeout; } /* * 函数功能：取走"控制台 TX 故障待上报"标志（读后清） * 返回值：1 - 需要补记一条 run.log 证据，0 - 无 * 限定条件：**写者任务**（defaultTask）在 dbg_console_drain() 之外调用 * 函数说明：断调用图成环用，见 dbg_console_drain 故障路径注释 */ uint8_t dbg_console_tx_fault_log_take(void) { uint8_t pending = s_con_tx_fault_log; s_con_tx_fault_log = 0U; return pending; } /* * 函数功能：MicroLIB printf 底层重定向（库内部/遗留 printf 调用） * 函数说明：同样只把字节交给单写者路径；未注册写者时直发（与旧行为一致） */ int fputc(int ch, FILE *f) { uint8_t b = (uint8_t)ch; (void)f; (void)con_append((const char *)&b, 1U); return ch; }