STM32F4-Base/App/task/iec104_serv.c

/*
 * 模块名称：IEC 60870-5-104 被控站服务（板端胶水任务）
 * 模块功能：监听端口来自 [comm] 段（工厂默认 2404）的 TCP server + 单连接
 *           socket 收发 + 把字节流喂给 iec104_link 纯逻辑层；对时经
 *           sys_clock_set_unix 落墙钟；数据源走 iec104_pts 默认源
 *           （phasor / prot_elm / prot_set）。协议语义全部在 App/protocol/iec104，
 *           本文件只做 I/O 编排（分层约束）。
 * 线程约定：iec104Task 独占（NET_READY 屏障后循环，100ms 节拍 + 看门狗心跳）。
 * 创建日期：2026-10-12（B4）
 * 修改记录：
 *     2026-10-26  DTU 项目组  道G task-8：公共地址与监听端口取值来源改
 *                             [comm] 段 getter（iec104_comm.h，改后重启生效；
 *                             端口另在下次重 bind 自然生效）。只改取值来源，
 *                             链路编排零改动。
 */
#include "iec104_serv.h"

#define DBG_LINE_BUF_MAX 128U   /* 深链模块日志缓冲收紧（time_sync 先例） */
#define DBG_TAG          "[I104]"

#include "iec104_comm.h"   /* [comm] 段 getter：ca / 监听端口（道G task-8） */
#include "iec104_link.h"
#include "iec104_pts.h"
#include "net_socket.h"
#include "prot_set.h"          /* 定值脏标志 peek（B7 落盘通知） */
#include "run_par.h"           /* 运行参数脏 peek（运行参数段落盘通知，同款语义） */
#include "sys_clock.h"
#include "sys_log.h"        /* task-19：对时成功落一条操作记录（SYSLOG_OPER） */
#include "sys_events.h"
#include "task_watchdog.h"
#include "dbg_log.h"

#include "cmsis_os2.h"

#include <string.h>

/* 服务周期：COV 延迟 ≤100ms（远小于 SOE 5000ms 验收线）；心跳间隔同值 */
#define IEC104_POLL_MS      100u
/* 接收搬运缓冲（静态，不入栈；link 层内部另有 512B 重组缓冲） */
#define IEC104_RX_SZ        128u
/* 兜底节拍：门控判"无数据"时每 32 轮无条件收一次（ui_net_sink RM 先例，
 * 防 RECV_OK 事件未收到把数据永久藏住）；须为 2 的幂 */
#define IEC104_LIVENESS_DIV 32u
/* 连续发送失败阈值：同 ui_net_sink 先例（短写=对端收坏帧） */
#define IEC104_SEND_FAIL_MAX 3u

/* ---------------- 服务状态（iec104Task 独占） ---------------- */
static iec104_link_t s_link;
static int      s_listen = -1;
static int      s_client = -1;      /* 单连接模型：MCU 上即 s_listen */
static uint32_t s_gen;              /* 网络代次（重建自愈，ui_net_sink 先例） */
static uint8_t  s_rx[IEC104_RX_SZ];
static uint8_t  s_liveness_ctr;
static uint8_t  s_send_fail_run;
static uint8_t  s_conn_dead;        /* 发送连败 → 本轮 link 调用返回后拆链 */

/* ---------------- 只读观测计数（道G task-12；上电以来，跨重连**不清零**）-----------
 * 与上面三枚的分工要说清：s_liveness_ctr / s_send_fail_run / s_conn_dead 是**控制量**
 * ——它们为"要不要拆链"服务，会被复位、也是 8 位，拿它们当统计数字必错（拆一次链
 * 就把连败清零）。下面四枚只做一件事：被 iec104_serv_get_stats() 读出去显示。
 * 为什么留在本文件而不是并进 App/util/boot_stats：104 的账本归 104（分层），
 * boot_stats 只管开机账；两边各一张表比一张混表好查。
 * 为什么**不放进 iec104_link_t**：实例是 serv.c:48 的文件级 static，feed 拿不到指针；
 * 更要紧的是 link_open/link_close 的语义会把"上电以来"洗成"本次连接"。
 * 写者 = iec104Task（本文件），读者 = uiTask/feed；u32 单字读写在 Cortex-M4 上原子，
 * 跨字段不保证同一瞬间——四个数之间没有"合起来才成立"的判据，混窗对显示无害。
 * 到顶**饱和**不回绕：停在 42 亿一眼能看出到头，回绕成个位数会被读成"刚上电"。 */
static uint32_t s_st_conn_up;    /* 主站接入次数（accept 成功且已 open link） */
static uint32_t s_st_apdu_tx;    /* 成功发出的 APDU 帧数（短写不计，那算 tx_fail） */
static uint32_t s_st_tx_fail;    /* 发送短写/失败次数（与连败复位无关，只累计） */
static uint32_t s_st_rx_bytes;   /* 收到的字节数（帧数在 link 层重组，serv 只看得见字节） */

/*
 * 函数功能：单枚观测计数 +1，到顶饱和（四枚同式，收成一处，别在四个调用点各写一遍）
 * 入口参数：p - 计数变量地址  uint32_t *
 * 返 回 值：无  void
 * 限定条件：iec104Task 上下文（唯一写者）；NULL 时无害返回
 * 函数说明：**只加不清**——观测计数一旦有清零路径，"上电以来"就退化成"上次谁清零
 *          以来"。p 为 NULL 直接返回（与三个对外 getter 的 NULL 契约一致）。
 */
static void s_cnt_add(uint32_t *p)
{
    if (p == 0) {
        return;
    }
    if (*p < 0xFFFFFFF0u) {
        *p = *p + 1u;
    }
}

/* 前向声明（cfg 初始化引用） */
static void s_send_apdu(void *ctx, const uint8_t *apdu, uint16_t len);
static int  s_clock_sync(void *ctx, uint64_t epoch_ms);
static uint64_t s_epoch_ms(void *ctx);

/* 链路 cfg：ca 占位工厂默认，任务启动经 s_apply_comm_ca() 从 [comm] 段取真值
 * （道G task-8；点表口径默认 1）；非 const 即此一处写、其余只读 */
static iec104_link_cfg_t s_cfg = { IEC104_COMM_DEF_CA,
                                   s_send_apdu, s_clock_sync, s_epoch_ms };

/*
 * 函数功能：link 层发送回调——经 net_send 串行 RPC 发出一个 APDU
 * 入口参数：ctx 未用；apdu/len = 完整 APCI 帧
 * 返回值：无
 * 限定条件：s_client >= 0（在 link 调用栈内执行，即本任务上下文）
 * 函数说明：短写/失败累计（ui_net_sink 先例）；连续 3 次 → 置 s_conn_dead，
 *           由 s_service_link 在 link 调用返回后统一拆链（严禁在回调里拆）
 */
static void s_send_apdu(void *ctx, const uint8_t *apdu, uint16_t len) {
    int ret;

    (void)ctx;
    if (s_client < 0) {
        return;
    }
    ret = net_send(s_client, apdu, (int)len, 0);
    if (ret == (int)len) {
        s_send_fail_run = 0u;
        s_cnt_add(&s_st_apdu_tx);   /* 只数真发出去的（道G task-12 观测计数） */
        return;
    }
    s_cnt_add(&s_st_tx_fail);       /* 短写/失败也进观测账，与下面的连败判定各管各的 */
    if (s_send_fail_run < 255u) {
        s_send_fail_run++;
    }
    DBG_ERROR("i104 send short: ret=%d/%u run=%u", ret, (unsigned)len,
              (unsigned)s_send_fail_run);
    if (s_send_fail_run >= IEC104_SEND_FAIL_MAX) {
        s_conn_dead = 1u;
    }
}

/*
 * 函数功能：link 层对时回调——epoch 毫秒落系统墙钟（含 SD2506 RTC 写回），
 *          成功时顺带落一条操作记录（道F task-19：「时钟设置」是四处操作记录
 *          写入点之一，另外三处见 App/log/README.md 的五类记录对照表）
 * 入口参数：ctx 未用；epoch_ms = C_CS 解析出的 UTC 时刻
 * 返回值：0 成功 / -1 失败（link 层回 actcon+PN）
 * 函数说明：uint32 秒域上限 2106-02-07，越界显式拒绝（CP56 域到 2127）。
 *   **只在真正改成功之后才投记录**：越界拒绝与 sys_clock_set_unix 失败两条腿
 *   一条都不投——操作记录是审计面，写进去一条没发生过的"对时"比少一条更坏
 *   （TC-I104SRV-050b / 051 分别钉这两条腿）。
 *   投递用 syslog_post_quiet()：iec104Task 是深链任务（本文件顶部已把
 *   DBG_LINE_BUF_MAX 收到 128 就是同一件事的证据），不许在它的调用链上
 *   内联日志行缓冲；两个投递口的收/丢判据一致，差别只在留痕位置
 *   （口径与理由见 App/log/README.md「两个投递口」）。
 *   文案是 ROM 常量、17 字节 < SYSLOG_DESC_MAX(28)：iec104Task 里不 snprintf。
 */
static int s_clock_sync(void *ctx, uint64_t epoch_ms) {
    uint64_t secs = epoch_ms / 1000ULL;
    int rc;

    (void)ctx;
    if (secs > 0xFFFFFFFFULL) {
        return -1;
    }
    rc = sys_clock_set_unix((uint32_t)secs);
    if (rc == 0) {
        syslog_post_quiet(SYSLOG_OPER, "clock set by 104");
    }
    return rc;
}

/*
 * 函数功能：link 层时标源——当前墙钟 epoch 毫秒（B9：M_SP_TB_1 自发用）
 * 入口参数：ctx 未用
 * 返回值：epoch 毫秒；墙钟未建（UINT32_MAX）→ UINT64_MAX（link 置 CP56 IV）
 * 函数说明：sys_clock 秒域时基 → ms 字段恒 0（不造假亚秒，B9 口径）；
 *           纯 RAM 推算，无 I/O、无副作用。
 */
static uint64_t s_epoch_ms(void *ctx) {
    uint32_t s = sys_clock_get();

    (void)ctx;
    if (s == UINT32_MAX) {
        return UINT64_MAX;
    }
    return (uint64_t)s * 1000ULL;
}

/*
 * 函数功能：把 [comm] 段公共地址取进链路 cfg（道G task-8 取值来源改造）
 * 返回值：无
 * 限定条件：iec104_link_init 之前调用（任务启动一次）——ca 生效语义 =
 *          改后重启；端口不同：s_bind_listen 每次现取 iec104_comm_port()，
 *          下次重 bind（拆链重建/网络代次重建）即生效，不必整机重启
 */
static void s_apply_comm_ca(void) {
    s_cfg.ca = iec104_comm_ca();
}

/*
 * 函数功能：创建并监听 [comm] port（socket+bind+listen，抄 ui_net_sink bind_listen）
 * 返回值：0 成功（s_listen 写回）/ -1 失败
 * 限定条件：net 子系统可用（NET_READY 屏障后）
 */
static int s_bind_listen(void) {
    int ls;
    struct net_sockaddr_in addr;

    ls = net_socket(NET_AF_INET, NET_SOCK_STREAM);
    if (ls < 0) {
        return -1;
    }
    (void)memset(&addr, 0, sizeof(addr));
    addr.sin_family      = NET_AF_INET;
    addr.sin_port        = net_htons(iec104_comm_port());
    addr.sin_addr.s_addr = NET_INADDR_ANY;
    if (net_bind(ls, (struct net_sockaddr *)&addr, (int)sizeof(addr)) < 0) {
        net_close(ls);
        return -1;
    }
    if (net_listen(ls) < 0) {
        net_close(ls);
        return -1;
    }
    s_listen = ls;
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：主动断开当前 104 连接并重建监听（协议故障/t1 超时/发送连败）
 * 入口参数：why = 日志原因串（ASCII）
 * 返回值：无
 * 函数说明：与 EOF 路径不同——协议违例时主站不会自行断开，必须本端 close
 *           促其重连；单连接模型下 client 即 listen，close 后统一重建
 *           （time_sync 会话收尾先例，非芯片侧 auto_relisten 风暴路径）
 */
static void s_drop_conn(const char *why) {
    DBG_ERROR("i104 drop: %s", why);
    if (s_client >= 0) {
        net_close(s_client);
    }
    s_client = -1;
    s_listen = -1;
    iec104_link_close(&s_link);
    s_send_fail_run = 0u;
    s_conn_dead     = 0u;
    s_liveness_ctr  = 0u;
    if (s_bind_listen() < 0) {
        s_listen = -1;              /* 主循环下轮重试 */
    }
}

/*
 * 函数功能：link 层节拍服务 + 故障检测（poll 后查 IDLE 跳变/发送连败）
 * 入口参数：now = 注入时基（tick ms）
 * 返回值：无
 */
static void s_service_link(uint32_t now) {
    iec104_link_poll(&s_link, now);
    if (s_conn_dead != 0u) {
        s_drop_conn("send fail");
        return;
    }
    if (iec104_link_state(&s_link) == IEC104_ST_IDLE) {
        s_drop_conn("protocol fault");
    }
}

/*
 * 函数功能：读 104 观测计数（契约见 iec104_serv.h 的 iec104_serv_get_stats）
 * 入口参数：p_out - 输出缓冲；NULL 时无害返回  iec104_serv_stats_t *
 * 返 回 值：无  void
 * 限定条件：任意上下文；不取锁、不读时刻、不碰 socket、不阻塞
 * 函数说明：先读进局部再整体赋出——四枚都读完后才发布，读者拿到的是"同一轮读取"的
 *          四元组（中途若有新计数产生，那一枚可能偏新一格，但不会读到半改写的字）。
 *          本函数**不清零、不复位任何计数**：统计口一旦能清零，"上电以来"就退化成
 *          "上次谁读过以来"，那条账再没人敢信。
 */
void iec104_serv_get_stats(iec104_serv_stats_t *p_out)
{
    iec104_serv_stats_t s;

    if (p_out == NULL) {
        return;
    }
    s.conn_up  = s_st_conn_up;
    s.apdu_tx  = s_st_apdu_tx;
    s.tx_fail  = s_st_tx_fail;
    s.rx_bytes = s_st_rx_bytes;
    *p_out = s;
}

/*
 * 函数功能：单次服务循环（代次自愈 → accept → 门控收 → 喂 link → 节拍）
 * 返回值：无
 * 限定条件：NET_READY 已置位；s_cfg/s_link 已 init
 * 函数说明：门控（net_listener_armed/net_can_read 纯 RAM 读）+ 兜底节拍照
 *           ui_net_sink 先例；EOF 时 client==listen 严禁 close（net 层
 *           已 auto_relisten，close 会连监听一起毁）
 */
static void s_serv_poll(void) {
    uint32_t now = osKernelGetTickCount();
    int n;

    /* 网络重建（代次变化）：旧监听/客户端随芯片复位失效 → 重建 */
    if (net_get_generation() != s_gen) {
        if ((s_client >= 0) && (s_client != s_listen)) {
            net_close(s_client);
        }
        if (s_listen >= 0) {
            net_close(s_listen);
            s_listen = -1;
        }
        s_client = -1;
        iec104_link_close(&s_link);
        s_send_fail_run = 0u;
        s_conn_dead     = 0u;
        s_liveness_ctr  = 0u;
        s_gen = net_get_generation();
        (void)s_bind_listen();
        return;
    }

    if (s_listen < 0) {
        (void)s_bind_listen();      /* 启动失败/被毁：重试 */
        return;
    }

    if (s_client < 0) {
        int c;

        /* accept 门控迁移（docs/网络/网络自愈架构设计.md §4.2）：门控从 net_can_accept（只认 ESTABLISHED，已退役）
         * 迁 net_listener_armed——旧门控把 LISTENING 窗口全挡掉，:2404 的丢
         * CONNECT 探针（net_accept_locked 内）因此从不运行（与已修的 :7003
         * 同型）；armed=ESTABLISHED 待 accept / LISTENING /
         * CLOSED+auto_relisten+残留（ESTABLISHED 放行由台架实证补齐：
         * 漏它则本任务 200ms 周期抢不过对账② ~400ms 去抖、整场饿死） */
        if (net_listener_armed(s_listen) == 0) {
            if (net_get_sock(s_listen) == NULL) {
                s_listen = -1;      /* 控制块消失：交回上方重建 */
            }
            return;
        }
        c = net_accept(s_listen, NULL, NULL);
        if (c >= 0) {
            s_client = c;
            s_send_fail_run = 0u;
            s_conn_dead     = 0u;
            s_liveness_ctr  = 0u;
            iec104_link_open(&s_link, now);
            s_cnt_add(&s_st_conn_up);   /* 主站接入次数（上电以来；道G task-12） */
            DBG_INFO("i104: accepted fd=%d", c);
        }
        return;
    }

    /* 门控 + 兜底：无数据多数轮直接走 link 节拍；每 32 轮无条件收一次 */
    if (net_can_read(s_client) == 0) {
        if (((++s_liveness_ctr) & (IEC104_LIVENESS_DIV - 1u)) != 0u) {
            s_service_link(now);
            return;
        }
    } else {
        s_liveness_ctr = 0u;
    }

    /* DONTWAIT 已转正为具名 API net_recv_nb——本任务在 IWDG
     * required_mask 内且有 100ms 周期职责（喂狗/链路节拍/上送），禁止无限
     * 阻塞 recv（文档契约见 net_socket.h net_recv 注释），非阻塞轮询是义务 */
    n = net_recv_nb(s_client, s_rx, (int)sizeof(s_rx));
    if (n > 0) {
        /* 收字节观测计数（道G task-12）：这里数的是 recv 段返回的**字节数**，不是
         * APDU 帧数——帧边界在 link 层重组，serv 这一层看不见；页面文案别写"接收帧数"。
         * 加法也做饱和：n 最大 128，先留出余量再比，避免"加完才判"溢出成小数字。 */
        if (s_st_rx_bytes < (0xFFFFFFF0u - (uint32_t)n)) {
            s_st_rx_bytes = s_st_rx_bytes + (uint32_t)n;
        } else {
            s_st_rx_bytes = 0xFFFFFFF0u;
        }
        iec104_link_on_rx(&s_link, s_rx, (uint16_t)n, now);
    } else if (n == 0) {
        /* 对端关闭：net 层已 auto_relisten；client==listen 时严禁 close */
        if (s_client != s_listen) {
            net_close(s_client);    /* 模拟器多连接后端：数据通道独立 */
        }
        s_client = -1;
        s_liveness_ctr = 0u;
        iec104_link_close(&s_link);
        if ((net_get_sock(s_listen) == NULL) && (s_bind_listen() < 0)) {
            s_listen = -1;
        }
        return;
    } else if (net_get_errno() != NET_ERR_WOULDBLOCK) {
        s_drop_conn("recv err");
        return;
    }

    s_service_link(now);
}

/*
 * 函数功能：iec104Task 任务体（freertos.c USER CODE 区创建）
 * 入口参数：argument 未用
 * 返回值：无（不返回）
 * 函数说明：NET_READY 屏障（100ms 分片 + 每片喂心跳，timeSyncTask 先例）→
 *           点表/链路 init + 建监听 → 100ms 服务循环（每轮喂看门狗）
 */
void iec104_serv_task(void *argument) {
    (void)argument;

    if (sys_evtHandle != NULL) {
        for (;;) {
            uint32_t r = osEventFlagsWait(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_READY,
                                          osFlagsWaitAny | osFlagsNoClear, 100u);
            if ((r & osFlagsError) == 0u) {
                break;              /* 就绪位是状态位（NoClear），不消费 */
            }
            task_wd_beat(TASK_WD_IEC104);
        }
    }

    iec104_pts_init();
    s_apply_comm_ca();
    iec104_link_init(&s_link, &s_cfg, NULL);
    s_gen = net_get_generation();
    if (s_bind_listen() < 0) {
        DBG_ERROR("i104: bind port %u FAIL, retry in loop",
                  (unsigned)iec104_comm_port());
    } else {
        DBG_INFO("i104: listening on %u", (unsigned)iec104_comm_port());
    }

    for (;;) {
        task_wd_beat(TASK_WD_IEC104);
        s_serv_poll();
        /* 定值改动（C_SE 执行段 / YK12）→ 通知属主任务落盘 /prot_set.bin（B7）。
         * peek 非消费：写盘失败时脏标志仍在，下一轮再投递 = 天然重试；
         * 本任务不碰文件系统（配置引擎属主 = defaultTask，模块约定） */
        if ((prot_set_dirty_peek() != 0u) && (sys_evtHandle != NULL)) {
            (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_PROT_SET_SAVE);
        }
        /* 运行参数整定（C_SE 0x8020~0x8058 段）→ 通知属主落盘 config.ini
         * （运行参数段；peek 非消费 = 写盘失败天然重试，与上块 B7 语义完全同款） */
        if ((run_par_dirty_peek() != 0u) && (sys_evtHandle != NULL)) {
            (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_RUN_PAR_SAVE);
        }
        osDelay(IEC104_POLL_MS);
    }
}