# 运行/自检记录与待机显示设计说明

> **版本**：v1.1（已实施）
> **日期**：2026-09-14
> **状态**：S1–S9 全部完成——双端构建 0/0、`--logtest` PASS、ui-verify 五门禁全绿；真机 @test 待上电回归（§8.2）
> **关联文档**：`项目架构总览.md` · `STM32F4-Base存储架构说明.md` · `系统墙钟时间维护说明.md` · `UI设计/内容页架构.md`（如存在）· `docs/UI设计/mockups/`（待机显示页面.jpg / 运行记录页.jpg / 自检记录页.jpg / 密码页面实际机器的示例图片.jpg）

## 1. 背景与需求

| # | 需求 | 说明 |
|---|------|------|
| R1 | 密码错误提示 | 用户密钥页输错密码时提示"密码输入错误"，并允许重新输入（现状：仅清空重输、无提示） |
| R2 | 待机显示页 | 长时间无操作时默认显示的界面（参考 `mockups/待机显示页面.jpg`：6 路电流值 + 底部时钟）；**只有按确认键才进入菜单** |
| R3 | 运行记录页 | 记录装置上电时间、重启时间（参考 `mockups/运行记录页.jpg`：标题 + 逐条"时间戳 + 事件" + 页脚分页） |
| R4 | 自检记录页 | 记录开机自检结果，有问题才记录（参考 `mockups/自检记录页.jpg`） |
| R5 | FTP 可读存储 | 记录以**纯文本文件**落盘，FTP（根目录 = FatFS 卷根）可直接下载读取 |
| R6 | 先调研后设计 | 网络调研存储方式选型 → 写入本设计文档 → 按文档实施 |

## 2. 现状分析

### 2.1 UI 框架（`Drivers/BSP/UI/`，MCU/模拟器共用）

- **内容页 = 描述符驱动**：`content_page_def_t`（标题/几何/行数据源/4 钩子），框架 `ui_content_page.c` 统一建屏、切屏、焦点、按键分发与绘制；页面模块零 LVGL 对象。
- **分页已内建**：`selectable=1` + `rows_per_page`（↑↓移选、窗口跟随）+ 页脚"第 X 页，共 Y 页"自动计算；动态行经 `refresh(row, name, value)` 逐行取数（栈缓冲 **32B/列**），行数经 `count_cb()`。
- **菜单树已含目标叶子**：`ui_menu_tree.txt` "记录查询"下已有 **自检记录 = node 39、运行记录 = node 40**（当前为空白终点框，无内容页映射）；无需改树。
- **密码页** `ui_page_password.c`：3 位数字框 + ↑↓←→/ENTER；输错仅清空重输（R1 缺口）。
- **按键流**：物理/远端键 → LVGL keypad → 默认输入组 → 焦点对象事件回调（菜单容器 `menu_key_cb` / 内容页容器 `cp_key_cb`）——空闲检测可在此统一挂钩。
- **字体**：子集位图字体 `ui_font_cn_12`，字符集 `ui_cn_chars.txt`（当前 122 汉字/符号 + ASCII）。

### 2.2 存储与时间

| 项 | 现状 |
|---|------|
| 卷 | GD5F2GQ5UE SPI NAND **256MB**（2048 块 × 64 页 × 2KB），dhara FTL（磨损均衡/坏块管理），FatFS FAT32，`FF_USE_LFN=0` → **文件名必须 8.3** |
| FTP | lftpd 根目录 = 卷根 `/`；现有文件 `/config.ini`（8.3）；旧档 `/cfg/netcfg.bin` 已废弃——现固件不读不写也不删（仅可能残留在旧设备上） |
| 并发 | `FF_FS_REENTRANT=1` + 系统锁（`ffsystem.c` osMutex）：单次 `f_*` 调用受保护，**多调用序列（open→seek→write→close）需单写者纪律** |
| 墙钟 | `sys_clock_get_str(buf,20)` → `"YYYY-MM-DD HH:MM:SS"`；`sys_clock_get()` → Unix 秒（失败 = `UINT32_MAX`）；SD2506 RTC + timeSyncTask TCP 校时 |
| 挂载 | defaultTask：`f_mount(forced=1)`，空卷自动 `f_mkfs` FAT32，成功后置 `SYS_EVT_STORAGE_READY` |

### 2.3 现有自检检查点（v1 埋点位置）

| 检查点 | 位置 | 失败表现 |
|---|------|---------|
| RTC 读取/墙钟建立 | `app_main_init()`：`sd2506_init()` + `sys_clock_init()`（FreeRTOS 启动前） | 时间戳无效，后续日志无意义时间 |
| NAND 初始化 | `app_main_init()`：`gd5f2gq5ue_init()` 返回非 `GD5F_OK` | 存储不可用 |
| ADC 初始化 | `app_main_init()`：`tpafe5160_init()` 超时 | 采样不可用 |
| FatFS 挂载/建卷 | defaultTask：`f_mount`/`f_mkfs` 失败（置位 STORAGE_READY 前） | FTP/配置/记录全部不可写 |
| 网络链路 | net_task `net_stack_bring_up()`：PHY 等待 ≤3s 后仍 DISCONNECT | 组网可用但无链路 |

### 2.4 RAM/LVGL 池预算（依据 `docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md`）

- FreeRTOS 堆真实余量 ≈ **11~12KB**；LVGL 池 16KB 静态，菜单常驻占用 ≈5KB。
- 本设计新增 RAM：**全部 < 1KB**（§7），不新增任务、不动任务栈。

## 3. 网络调研摘要（R6）

| 主题 | 结论 | 来源 |
|---|------|------|
| 日志行格式与时间戳 | syslog（RFC 5424）：一行一条记录；TIMESTAMP 采用 **ISO 8601/RFC 3339**（`YYYY-MM-DDTHH:MM:SS[.frac][Z]`，机器可读、字典序可排序）；MSG 用 UTF-8。本设计取空格变体 `YYYY-MM-DD HH:MM:SS`（与既有 `sys_clock_get_str` 输出一致），另附 epoch 秒字段供程序化解析 | RFC 5424 §6.2.3/§6.4（datatracker.ietf.org/doc/html/rfc5424） |
| 写入模型 | Linux printk：消息先进 **RAM 环形缓冲**，由**专用线程**异步刷持久存储；热路径禁止同步 I/O。本设计对应"RAM 待发队列 + defaultTask 单写者落盘" | kernel.org/doc/html/latest/core-api/printk-basics.html |
| FatFs 追加语义 | `FA_OPEN_APPEND`（= FA_WRITE\|FA_SEEKEND）：打开即定位 EOF，文件不存在则创建；配合 `f_lseek(fp, FILE_SIZE)` 可取文件大小。本设计每条记录一次 `f_open→f_write(64B)→f_close` | 工程内 `Lib/FatFs/ff.h:399`、`ff.c:3871`（与官方文档一致） |
| NAND 写入代价 | dhara FTL 已做磨损均衡；FAT32 下每次小追加约消耗 1 个簇（4KB）。本场景**写频率极低**（每上电 1~N 条、故障才写），簇开销与磨损可接受；以文件容量上限约束增长 | `docs/架构设计/STM32F4-Base存储架构说明.md` §6.3 + GD5F 驱动参数 |

**选型结论**：纯文本、**定长 64B 记录、一行一条**（ISO 时间戳 + epoch + UTF-8 描述）；追加写 + 容量上限截断；RAM 队列 + 单写者任务落盘。
不选变长行（需扫描计数/解析，掉电半行难界定）；不选二进制格式（违背 R5 FTP 直读）。

## 4. 总体设计

### 4.1 模块与文件清单

| 文件 | 端 | 说明 |
|---|---|------|
| `App/log/sys_log.h` | 共享 | 公共 API + 记录格式常量 + 行拆分内联函数（无 OS 依赖） |
| `App/log/sys_log_mcu.c` | MCU | FatFS 后端：待发队列（启动前静态数组 + FreeRTOS 消息队列）、defaultTask 落盘、容量截断、上电/重启分类 |
| `sim/sim_syslog.c` | 模拟器 | 宿主文件后端（CWD 下 `sim_run.log` / `sim_selftest.log`），直接追加，`time()` 时间戳 |
| `Drivers/BSP/UI/ui_standby.h/.c` | 共享 | 空闲检测 + 待机屏（屏幕覆盖层：保存/还原前屏与焦点） |
| `Drivers/BSP/UI/ui_page_runlog.h/.c` | 共享 | 运行记录内容页描述符（动态行，数据源 = sys_log API） |
| `Drivers/BSP/UI/ui_page_selftest.h/.c` | 共享 | 自检记录内容页描述符（同上） |
| `App/app/app_main.c` | MCU | 埋点：RTC/NAND/ADC 失败 → `syslog_post(SYSLOG_SELFTEST, …)` |
| `Src/freertos.c`（defaultTask USER CODE） | MCU | 挂载失败埋点 + **上电/重启分类记录** + 队列排空落盘循环 |
| `App/task/net_task.c` | MCU | 埋点：链路超时 → `syslog_post(SYSLOG_SELFTEST, "通讯异常")` |
| `Drivers/BSP/UI/ui_page_password.c` | 共享 | R1：错误提示 + 重输 |
| `Drivers/BSP/UI/ui_content_page.h/.c`、`ui_menu.c` | 共享 | 新增 2 个内容页 ID/描述符表项/node 39·40 映射；键事件挂钩空闲通知 |
| `ui_cn_chars.txt` + `tools/font_gen/` | — | 补 10 字重生成字体（§6） |
| `MDK-ARM/*.uvprojx`、`simulator/CMakeLists.txt` | — | 新文件双端注册（new-source-file skill） |
| `simulator/main.c` | 模拟器 | `--logtest` / `--standby` / `--idle <s>` 无头自检与测试钩子 |

### 4.2 日志记录格式（定长 64B，一行一条）

```
偏移    长度  内容
[0..18]  19  "YYYY-MM-DD HH:MM:SS"（ISO 8601 空格变体；墙钟无效时 = "1970-01-01 08:00:00"）
[19]      1  ' '
[20..29] 10  epoch 秒 ASCII（"%010u"，机器解析/上电重启分类用；墙钟无效 = "0000000000"）
[30]      1  ' '
[31..58] 28  描述 UTF-8（≤28B = 9 个汉字），不足补 '\0'
[59..63]  5  '\0' 填充
```

示例行：`2026-09-14 16:48:34 1789465714 装置上电记录`（后随 NUL 填充至 64B）。

**定长收益**：条数 = `filesize / 64`（O(1)，免扫描）；第 k 条偏移 = `k*64`（随机读，UI 翻页零解析成本）；掉电半行被 `floor(size/64)` 自然排除。
**epoch 10 位约束**：2026 年 Unix 秒已达 10 位（2001-09-23 起），字段按 `%010u` 定宽；uint32 上限 4294967295（2106 年）内不溢出。
**描述 ≤28B 约束**：受框架动态行栈缓冲 `CP_ROW_BUF_LEN=32`（含 NUL）限制，不改框架。

### 4.3 文件与容量

| 文件 | 内容 | 上限 | 满时策略 |
|---|------|------|---------|
| `/log/run.log` | 上电/重启记录 | **1024 条（64KB）** | 删除重建（整卷清空，串口告警）；DTU 上电频率低，容量充裕 |
| `/log/selftest.log` | 自检故障记录 | **512 条（32KB）** | 同上 |

- 目录 `/log/` 首次落盘前 `f_mkdir`（已存在则忽略）；文件名均 8.3 合规。
- FTP 视角：卷根下多一个 `LOG` 目录，两个 `.log` 文本文件可直接下载（R5）。
- 记录**只增不改不删**（除满时重建与未来"清除记录"功能），保证 FTP 端所见即历史。

### 4.4 写路径（单写者，调研结论落地）

```
任意上下文 syslog_post(id, desc)
   ├─ FreeRTOS 未运行（app_main_init 期）→ 静态待发数组（8 槽，满则丢弃+计数）
   └─ 调度器已运行 → osMessageQueueSend（8 槽，满则丢弃+计数；日志不得阻塞业务）

defaultTask（唯一写者，挂载成功后）：
   1) f_mkdir("/log")（幂等）
   2) 排空启动前数组 + 队列 → 逐条落盘（f_open FA_OPEN_APPEND → f_write(64B) → f_close）
   3) 写"上电/重启"分类记录（§5.3，基于 run.log 末条 epoch）
   4) 主循环：osMessageQueueGet(阻塞, 10s 超时) → 落盘；超时空转继续 LED 闪烁
```

- 读路径与写路径并发安全：UI 页在 uiTask 直接 `f_open(FA_READ)` 按偏移读记录（只读既有内容，写者只在 EOF 追加）；FatFS 系统锁保护单次调用。
- **存储未就绪/挂载失败**：待发条目滞留 RAM（下次上电丢失），串口打印告警——存储故障时本就无法持久化，属预期行为。

### 4.5 读路径（UI / 模拟器）

```c
uint32_t syslog_count(syslog_id_t id);                 /* = filesize/64 */
int      syslog_get_record(syslog_id_t id, uint32_t idx, char *ts, size_t ts_len,
                           char *desc, size_t desc_len); /* 越界返回 -1 */
```

- MCU：`f_open(FA_READ) → f_lseek(idx*64) → f_read(64B) → f_close`，内联拆分函数切 ts/desc。
- 模拟器：宿主文件同语义（UI 页双端零差异）。
- UI 页每帧仅读当前窗口 ≤8 条记录（每次重绘 8×64B SPI 读，用户翻页触发，频率极低）。

## 5. 功能设计

### 5.1 R1 密码错误提示（`ui_page_password.c`）

- ENTER 比对失败 → `s_err=1`：3 框清零、光标回首框，**数字框下方居中显示"密码输入错误"**（y≈104）。
- 错误态下按 ↑↓←→：**先清除提示**再正常执行该键（即"让用户重新输入"）；再按 ENTER = 重新比对。
- 比对成功路径不变（回调授权/关页）。布局常量与绘制沿用现有 culling 模式，零 LVGL 对象。

### 5.2 R2 待机显示页（`ui_standby.c/h`）

**进入条件**：UI 初始化完成后，**60s（默认，可配）内无任何按键** → 切待机屏。
- 空闲检测 = `lv_timer`（1s 周期，MCU/模拟器均经 `lv_timer_handler` 驱动，无 OS 依赖）；
- 活动通知挂钩：`menu_key_cb`、`cp_key_cb` 每收到一个键调 `ui_standby_notify_activity()`（重置计时）。

**待机屏内容**（参考 mockup，全 ASCII 无需新字体字）：

```
Ib    =   0.00A        ← 6 行电流值（v1 占位 0.00A，与 AC/DC 页现状一致；
Ic    =   0.00A           待交流量标定管线落地后接 TPAFE5160 实时值）
Io    =   0.00A
Ia2   =   0.00A
Ib2   =   0.00A
Ic2   =   0.00A
────────────────────── ← 分隔线（y≈132）
YYYY-MM-DD HH:MM:SS    ← 底部实时时钟（每秒重绘，lv_timer 驱动 invalidate）
```

**键语义（用户定案）**：待机屏上**只有 ENTER（确认键）进入菜单**；其余按键忽略（同时重置空闲计时）。
- 实现为**屏幕覆盖层**：进入时保存当前活动屏 + 组内焦点对象，加载待机屏并聚焦其容器；ENTER 时还原前屏与焦点。
- 内容页打开期间超时 → 同样切待机（页面对象保留在底层，ENTER 返回后原样恢复，编辑态不丢）。

### 5.3 R3 运行记录（上电/重启分类）

defaultTask 挂载成功、排空待发队列**之后**写一条：

```
读 run.log 末条记录的 epoch 字段 E：
  墙钟有效 且 (now - E) < 600s   → "装置重启记录"（近期刚运行过 = 软复位/看门狗）
  其余（无文件/首条/间隔≥10min/墙钟无效）→ "装置上电记录"
```

- 阈值 `SYSLOG_REBOOT_WINDOW_S = 600`：断电 <10min 会被误判为重启——无掉电检测硬件时该歧义不可消除，取工程折中并在此声明。
- 串口标记（供 @test）：`runlog boot entry: 装置上电记录 / 装置重启记录`（`sys_log_mcu.c` `DBG_INFO`，与落盘描述串同源）。

### 5.4 R4 自检记录（v1 项表）

| 检查点 | 触发时机 | 描述串（落盘 + UI 显示同源） |
|---|------|------|
| RTC/墙钟建立失败 | app_main_init | `时钟芯片异常` |
| NAND 初始化失败 | app_main_init | `NAND异常` |
| ADC 初始化超时 | app_main_init | `ADC异常` |
| FatFS 挂载/建卷失败 | defaultTask（仅串口，存储不可写） | （无法落盘，串口 `[SELFTEST] fs: FAIL`） |
| 网络链路 3s 未建立 | net_task bring_up 后 | `通讯异常` |

- **只记故障**；全部通过不写记录（与 mockup"有问题进行记录"一致）。
- v1 不做"已复归/动作/标志字"（mockup 中为保护继电器专有语义）——列入开放问题 O2。
- UI 页空态：`count_cb` 返回 0 时以单条伪行 `无记录` 呈现（页脚"共 1 页"，避免"共 0 页"）。

## 6. UI 布局与字体

### 6.1 新增字符集（11 字）→ 重生成 `ui_font_cn_12.c`

| 用途 | 新字 |
|---|------|
| 密码错误提示"**密码输入错误**" | 输、入、错、误 |
| 运行记录"装置**上电**记录 / 装置**重**启记录" | 上、电、重 |
| 自检故障名"时**钟芯片异常**"等（异/常为公共后缀） | 芯、片、异、常 |

流程按 `font-regen` skill：改 `ui_cn_chars.txt` → extract_cn → make_font → diff。注意：**extract_cn 只扫 UI 源码**，故障描述串在非 UI 源码（sys_log_mcu.c/app_main.c/net_task.c）中，须手动补入字符集；其余文案（运行记录/自检记录/无记录/第 X 页共 Y 页）均已在字符集内；待机页全 ASCII。

### 6.2 页面几何（160×160，沿用框架常量体系）

| 页 | 参数 |
|---|------|
| 运行记录 / 自检记录 | `selectable=1, rows_per_page=8, top_y=24, pitch=14, band_h=13`（同 AC/DC 约定；**偏离 mockup**：实机照片无选中带，但框架 selectable 页选中行恒黑字、band_h=0 时黑字黑底不可见，故保留标准白带），`left_x=7`；**每条记录 = 2 行**：偶数行 = 时间戳（`YYYY-MM-DD HH:MM:SS`，19 ASCII ≈114px 可容）、奇数行 = 描述（≤9 汉字）；↑↓按行移动（8 行/页 = 4 条/页），页脚自动分页 |
| 待机屏 | 6 数据行 y=28 起 pitch=18（label x≈24 / `=` x≈72 / 值 x≈96）；分隔线 y≈132；时钟 y≈140 居中 |
| 密码页错误提示 | "密码输入错误" 居中，y≈104（数字框行 y=78..92 之下） |

## 7. 内存预算

| 项 | 大小 | 位置 |
|---|------|------|
| sys_log MCU：启动前待发数组 8×12B + 队列 8×12B + 状态 | ≈300B（静态）+ ≈150B（FreeRTOS 堆，消息队列） | .bss / heap_4 |
| ui_standby：待机屏 + 容器 LVGL 对象（常驻） | ≈300B | LVGL 池（16KB，当前占用 ≈5KB） |
| 记录页模块 | 0（描述符驱动，零 LVGL 对象；仅栈缓冲） | — |
| 字体 +10 字形 | ≈250B Flash | .rodata |

**结论：不新增任务、不动任务栈、FreeRTOS 堆增量 <200B，LVGL 池余量充足。**

## 8. 测试计划

### 8.1 模拟器（无头自动化）

| 用例 | 手段 |
|---|------|
| 日志引擎闭环 `--logtest` | post N 条 → count/get 回读断言 + 宿主文件字节级校验（64B 定长、ISO 时间戳、NUL 填充），0=PASS（仿 `--cfgtest`） |
| 待机屏渲染 `--standby` | 无头注键后直接调测试钩子强制进入待机 → 截图比对（布局/时钟行）；窗口模式 `--idle <s>` 可人工验证真实超时路径 |
| 记录页像素回归 | `--keys` 导航至 node 39/40 → 截图 + 文本断言（时间戳行/描述行/页脚分页），纳入 ui-verify 门禁 |
| 密码错误提示 | `--keys` 输错密码序列 → 截图断言"密码输入错误"可见；再按方向键 → 提示消失 |

### 8.2 真机（@test 串口标记）

Required：`App init OK`、`Network Init`、`net init: OK`、**`runlog boot entry:`**（装置上电记录 / 装置重启记录）、**`UI standby: ready (idle=60s)`**；
Forbidden：`FAIL`/`ERROR`/`HardFault`。
人工目检：待机屏（静置 60s）、记录页翻页、FTP 下载 `/log/*.log` 文本可读性。

## 9. 风险与开放问题

| # | 项 | 策略 |
|---|----|------|
| O1 | 断电 <10min 的"上电/重启"歧义 | §5.3 阈值折中，文档声明；如需精确可后续加掉电标志（PVD） |
| O2 | 故障"已复归"/持续监测（mockup 语义） | v2：周期自检 + 活动故障状态机 + 恢复记录 |
| O3 | "清除记录"菜单项（node 27 #P，现为空框） | v2：UI 动作 = 删除/重建 log 文件（与满时策略同路径） |
| O4 | 待机页电流值接实时数据 | 待交流量标定管线（AC 页占位数据替换）落地后接入 `tpafe5160_snapshot()`（原子快照；旧 `tpafe5160_get_buf()` 已于 2026-10-10 删除，见 `AGENTS.md`） |
| R-1 | FAT32 小追加簇开销 | §3 调研结论：写频率极低可接受；容量上限约束增长 |
| R-2 | UI 读与落盘并发 | 只读既有内容 + EOF 追加 + FatFS 系统锁，无互斥需求（§4.4） |

## 10. 实施步骤（按序执行，每步双端构建 0/0）

> ✅ **S1–S9 已于 2026-09-14 全部完成**：Keil `@build` 0 错 0 警 + 模拟器 0 警告；S8 = `--logtest` PASS（期间修复 ts 19 字符 / epoch 10 位两处格式 bug）+ ui-verify 五门禁全绿（池基线 5440/5520B、pwc 参考更新）+ 记录页/待机屏/密码错误提示截图目检通过；S9 = 文档同步。

| # | 步骤 | 产物 |
|---|------|------|
| S1 | 字体补字 + 重生成 | `ui_cn_chars.txt`、`ui_font_cn_12.c` |
| S2 | 日志引擎：`sys_log.h`（共享 API/格式）+ `sys_log_mcu.c` + `sim/sim_syslog.c` | 双端可 post/count/get |
| S3 | 自检埋点 + defaultTask 落盘循环 + 上电/重启分类 | app_main/freertos/net_task 接线 |
| S4 | 密码错误提示 | ui_page_password.c |
| S5 | 待机屏 `ui_standby`（空闲检测 + 覆盖层）+ 键挂钩 | ui_menu/ui_content_page 各一行通知 |
| S6 | 记录页 ×2 + 内容页框架接线（枚举/描述符表/node 映射） | ui_page_runlog/selftest、ui_content_page.h/.c、ui_menu.c |
| S7 | 双端注册新文件（uvprojx + CMakeLists）+ 构建 0/0 | new-source-file skill |
| S8 | 模拟器无头回归（--logtest/--standby/截图断言）+ 真机 @test | 测试通过记录 |
| S9 | 文档同步（项目架构总览、AGENTS.md、本文档状态） | docs |