/* * 模块名称：Task Profiler（任务耗时最坏值探针）实现 * 模块功能：接口见 task_prof.h。本文件只做三件事： * ① 惰性使能 DWT CYCCNT 并读值；② 维护每探针的 count/max/last/glitch * 与"在段内"标志；③ 把全部字段格式化成一整行 `[PROF]` 交给控制台单写者。 * 适用平台：STM32F407ZGTx（仅 MCU 端） * 作者：王建锋 * 创建日期：2026-10-10 * 修改记录： * v1.0 2026-10-10 王建锋 创建（Task #32 的 P2 测量埋点） * * 设计依据：docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md §8（P2 测量项） */ #include "task_prof.h" #include #include "main.h" /* DWT / CoreDebug / SystemCoreClock / HAL_GetTick() */ #include "console_log.h" /* dbg_console_write_line / dbg_console_write_raw */ /* Private defines -----------------------------------------------------------*/ /* 报告节奏：首次延后（bring-up 深链期间不占串口），此后周期一行。 * 2 s 与 defaultTask 的 [STACK] 报告同节奏，便于两条序列交叉比对。 */ #define TASK_PROF_FIRST_MS 5000u #define TASK_PROF_PERIOD_MS 2000u /* 合理耗时上界（周期数）。超过即判为"CYCCNT 中途被重置"造成的无符号回绕 * （差值 ~2^32），丢弃而不污染 max。取 10 s 对应周期数：远高于真实最坏段 * 耗时（停摆窗口 < 2.5 s 即复位），又远低于 2^32，不会误杀真实数据。 * 168 MHz 下 10 s = 1.68e9 < 2^32，本身不溢出。 */ #define TASK_PROF_GLITCH_CYC (SystemCoreClock * 10u) /* Private types -------------------------------------------------------------*/ typedef struct { volatile uint32_t count; /* 已结算样本数 */ volatile uint32_t max; /* 最坏耗时（周期数） */ volatile uint32_t last; /* 最近一次耗时（周期数） */ volatile uint32_t glitch; /* 丢弃的样本数（DWT 不可用 / 计数器被重置） */ volatile uint32_t t_start; /* 进段时刻（周期数；仅 enter/exit 类探针使用） */ volatile uint32_t in_seg; /* 1 = 此刻仍在段内（读侧据此算"已停留多久"） */ } task_prof_slot_t; /* Private variables ---------------------------------------------------------*/ static task_prof_slot_t s_prof[TASK_PROF_ID_COUNT]; static uint8_t s_dwt_ok; /* 1 = DWT CYCCNT 已使能 */ static uint8_t s_prof_reported; /* 1 = 已首次报告（节流状态） */ static uint32_t s_prof_last; /* 上次报告时刻（ms） */ static char s_prof_line[DBG_CON_LINE_MAX]; /* 报告行缓冲（仅 defaultTask 用） */ /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/ static uint32_t prof_cyc_to_us(uint32_t cyc); static void prof_send(int n, uint32_t raw); static void prof_emit(uint32_t raw); /* * 函数功能：周期数 → 微秒 * 入口参数：cyc - 周期数 * 返回值：微秒数（SystemCoreClock 低于 1 MHz 时返回 0） * 限定条件：任意上下文可调（纯算术） * 函数说明：MicroLIB 的 snprintf 不支持 %f → 一律以整数微秒上报。 */ static uint32_t prof_cyc_to_us(uint32_t cyc) { uint32_t per_us = SystemCoreClock / 1000000u; if (per_us == 0u) { return 0u; } return cyc / per_us; } /* * 函数功能：把已格式化在静态行缓冲里的行按指定通道发出 * 入口参数：n - snprintf 返回的长度（<= 0 = 格式化失败，丢弃） * raw - 0 = 入环形缓冲；非 0 = 裸 UART 直发 * 返回值：无 * 限定条件：仅 defaultTask 调用（唯一串口写者） * 函数说明：长度按静态缓冲容量夹取，防 snprintf 截断后越界。 */ static void prof_send(int n, uint32_t raw) { const unsigned cap = (unsigned)sizeof(s_prof_line); unsigned len; if (n <= 0) { return; } len = ((unsigned)n >= cap) ? (cap - 1u) : (unsigned)n; if (raw != 0u) { dbg_console_write_raw(s_prof_line, len); } else { (void)dbg_console_write_line(s_prof_line, len); } } /* * 函数功能：格式化并输出 `[PROF]` + `[PROF2]` 两行（静态行缓冲，零栈开销） * 入口参数：raw - 0 = 入环形缓冲（周期报告）；非 0 = 裸 UART 直发（停摆现场） * 返回值：无 * 限定条件：仅 defaultTask 调用（唯一串口写者，无并发；故可复用静态缓冲） * 函数说明：字段含义（括号内为打印单位）： * [PROF] t HAL tick（ms） * uic/uip/uipn/uil uiTask 循环次数 / 周期最坏 / 本轮已进行 / 周期最近（us） * uiw/uis/uisn uiTask 单轮工作最坏 / 推流往返最坏 / 仍在推流段内（us） * adc/adcm/adcn adcTask 单拍次数 / 单拍最坏 / 仍在拍内（us） * [PROF2] defd/defs defaultTask 控制台排空最坏 / syslog 落盘最坏（us） * netp/netn netTask 驱动轮询最坏 / 仍在轮询内（us） * adcp/adcq adcTask ADC 单次最坏 / 仍在 ADC 内（us） * 两行的 gl 丢弃样本数（DWT 不可用或计数器被重置） * "仍在段内"为 0 表示不在该段内——某任务若永久阻塞在某段，该段的 * count 不再增长，只有这个字段能证明它卡在哪里。 */ static void prof_emit(uint32_t raw) { const uint32_t t = HAL_GetTick(); const uint32_t now = task_prof_cyc(); uint32_t uipn = 0u; uint32_t uisn = 0u; uint32_t adcn = 0u; uint32_t netn = 0u; uint32_t adcq = 0u; uint32_t gl = 0u; uint32_t i; int n; if (s_prof[TASK_PROF_UI_PERIOD].in_seg != 0u) { uipn = now - s_prof[TASK_PROF_UI_PERIOD].t_start; } if (s_prof[TASK_PROF_UI_SINK].in_seg != 0u) { uisn = now - s_prof[TASK_PROF_UI_SINK].t_start; } if (s_prof[TASK_PROF_ADC_BEAT].in_seg != 0u) { adcn = now - s_prof[TASK_PROF_ADC_BEAT].t_start; } if (s_prof[TASK_PROF_NET_POLL].in_seg != 0u) { netn = now - s_prof[TASK_PROF_NET_POLL].t_start; } if (s_prof[TASK_PROF_ADC_POLL].in_seg != 0u) { adcq = now - s_prof[TASK_PROF_ADC_POLL].t_start; } for (i = 0u; i < (uint32_t)TASK_PROF_ID_COUNT; i++) { gl += s_prof[i].glitch; } /* 行 1：任务级（uiTask / adcTask） */ n = snprintf(s_prof_line, sizeof(s_prof_line), "[PROF] t=%lu uic=%lu uip=%lu uipn=%lu uil=%lu uiw=%lu uis=%lu " "uisn=%lu adc=%lu adcm=%lu adcn=%lu gl=%lu\r\n", (unsigned long)t, (unsigned long)s_prof[TASK_PROF_UI_PERIOD].count, (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_UI_PERIOD].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(uipn), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_UI_PERIOD].last), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_UI_WORK].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_UI_SINK].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(uisn), (unsigned long)s_prof[TASK_PROF_ADC_BEAT].count, (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_ADC_BEAT].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(adcn), (unsigned long)gl); prof_send(n, raw); /* 行 2：段级（占用者指认：defaultTask 排空/落盘、netTask 驱动、adcTask ADC） */ n = snprintf(s_prof_line, sizeof(s_prof_line), "[PROF2] t=%lu defd=%lu defs=%lu netp=%lu netn=%lu adcp=%lu " "adcq=%lu gl=%lu\r\n", (unsigned long)t, (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_DEF_DRAIN].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_DEF_SYSLOG].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_NET_POLL].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(netn), (unsigned long)prof_cyc_to_us(s_prof[TASK_PROF_ADC_POLL].max), (unsigned long)prof_cyc_to_us(adcq), (unsigned long)gl); prof_send(n, raw); } /* * 函数功能：读 DWT 周期计数器（懒使能；见 task_prof.h 的契约说明） * 入口参数：无 * 返回值：当前 CYCCNT 值（周期数） * 限定条件：任意上下文可调（幂等；纯寄存器读写） * 函数说明：只置使能位、**不清零** CYCCNT——本模块只用差值，清零无意义， * 且会与 console_log.c 的同名惰性使能互相干扰（该模块对 CYCCNT * 清零后，在途的差值会变成一次无符号回绕，由 glitch 守卫丢弃）。 */ uint32_t task_prof_cyc(void) { if (s_dwt_ok == 0u) { CoreDebug->DEMCR |= CoreDebug_DEMCR_TRCENA_Msk; DWT->CTRL |= DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk; if ((DWT->CTRL & DWT_CTRL_CYCCNTENA_Msk) != 0u) { s_dwt_ok = 1u; } } return DWT->CYCCNT; } /* * 函数功能：记录一次耗时样本（周期数） * 入口参数：id - 探针 ID；cyc - 耗时（周期数） * 返回值：无 * 限定条件：单写者（每个 ID 只由一个任务调用） * 函数说明：不可用样本（cyc 为 0 或超出合理上界）只累加 glitch，不更新 * max/last/count——否则一次计数器重置就会把最坏值抬到 ~2^32 周期。 */ void task_prof_sample(task_prof_id_t id, uint32_t cyc) { task_prof_slot_t *p; if ((uint32_t)id >= (uint32_t)TASK_PROF_ID_COUNT) { return; } p = &s_prof[id]; if ((cyc == 0u) || (cyc >= TASK_PROF_GLITCH_CYC)) { p->glitch++; return; } p->count++; p->last = cyc; if (cyc > p->max) { p->max = cyc; } } /* * 函数功能：标记"进入某段"（观测"此刻仍在段内已多久"） * 入口参数：id - 探针 ID * 返回值：无 * 限定条件：单写者；须与 task_prof_exit 成对 * 函数说明：写序为先 t_start 后 in_seg——读侧见 in_seg 为 1 时 t_start 必已有效。 */ void task_prof_enter(task_prof_id_t id) { task_prof_slot_t *p; if ((uint32_t)id >= (uint32_t)TASK_PROF_ID_COUNT) { return; } p = &s_prof[id]; p->t_start = task_prof_cyc(); p->in_seg = 1u; } /* * 函数功能：结算一段耗时（与 task_prof_enter 成对） * 入口参数：id - 探针 ID * 返回值：无 * 限定条件：单写者；须与 task_prof_enter 成对 * 函数说明：先清"在段内"标志再结算，避免读侧把已结算的段误报为"仍在段内"。 * **未 enter 过则直接返回**：让"先 exit 再 enter"的周期测量写法 * 在首轮不把 0 当作起点（否则会记下一次虚假的超大样本）。 */ void task_prof_exit(task_prof_id_t id) { uint32_t t0; if ((uint32_t)id >= (uint32_t)TASK_PROF_ID_COUNT) { return; } if (s_prof[id].in_seg == 0u) { return; } t0 = s_prof[id].t_start; s_prof[id].in_seg = 0u; task_prof_sample(id, task_prof_cyc() - t0); } /* * 函数功能：周期性打印 [PROF] 行（内部节流） * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：仅 defaultTask 主循环调用 * 函数说明：首次 5 s 后报告（bring-up 深链已跑过），此后每 2 s 一行。 */ void task_prof_report(void) { const uint32_t now = HAL_GetTick(); if (s_prof_reported == 0u) { if (now < TASK_PROF_FIRST_MS) { return; } s_prof_reported = 1u; } else if ((uint32_t)(now - s_prof_last) < TASK_PROF_PERIOD_MS) { return; } s_prof_last = now; prof_emit(0u); } /* * 函数功能：停摆现场快照（同一 [PROF] 行，走裸 UART 直发） * 入口参数：无 * 返回值：无 * 限定条件：仅 defaultTask 调用（此时它就是唯一串口写者，无并发） * 函数说明：用于"首次心跳缺席"瞬间；缺席窗口内环形缓冲可能积压， * 裸直发保证这一行能出去。 */ void task_prof_report_raw(void) { prof_emit(1u); }