STM32F4-Base/App/task/net_task.c

/*
 * 模块名称：Network Application Task
 * 模块功能：CH395F 协议栈初始化 + 轮询 + TCP/UDP 业务处理
 *          与 net_socket.h 配合，在 FreeRTOS 独立任务中运行
 * 适用平台：STM32F407ZGTx + CH395F
 * 作者：王建锋
 * 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  2026-07-19  王建锋  migrate from freertos.c StartNetTask
 *   v1.2  2026-07-21  王建锋  网络初始化移入本任务（net_init + TCP 监听）
 *   v1.3  2026-07-22  王建锋  单连接模式重构，增加大文件/边界/KeepAlive 测试
 *   v1.4  2026-09-14  王建锋  新增自检埋点：PHY 链路 3s 未建立 → sys_log "comms fault"
 *   v1.5  2026-09-15  王建锋  配置加载移交 defaultTask（配置引擎属主，P1-3）；
 *                             本任务只读 RAM 副本
 *   v1.6  2026-09-15  王建锋  P1-6：入口加 CH395F 硬件层测试模式自挂起守卫
 *                             （基础线程无条件创建，该模式下不运行）；
 *                             freertos.c USER CODE 区重复创建已删除
 *   v1.7  2026-10-02  王建锋  P1-8：初始组网失败/重建失败 → 自检记录 + 30s 周期重试
 *                             （原实现：初始失败 = netTask 无限驻留；重建失败 = 静默丢配置）
 *   v1.8  2026-10-10  王建锋  任务耗时测量埋点：net_poll() 单独计时——
 *                             本任务每 ~1ms 分派一次消息队列，若驱动轮询被拉长，
 *                             其它任务（尤其 UI 的 net_accept 往返）的等待随之拉长
 */

#include <string.h>
#include "net_task.h"
#include "cmsis_os.h"
#include "net_socket.h"
#include "net_select.h"
#include "net_cfg.h"
#include "ch395f.h"
#include "sys_events.h"
#include "sys_log.h"
#include "test_config.h"   /* 测试模式宏（ENABLE_HW_LAYER_TESTS）；产品构建全未定义，无作用 */
#include "task_watchdog.h"
#include "task_prof.h"     /* 探针：net_poll 耗时 */

#define DBG_TAG "[NET_TASK]"
#include "dbg_log.h"

/*
 * 函数功能："立即应用网口配置"平台回调（注册给 net_cfg）
 * 入口参数：无
 * 返回值：无
 * 限定条件：保存写盘成功后经 net_cfg_request_apply() 调用（MCU 上由
 *          defaultTask 上下文调用；任意任务上下文均安全）
 * 函数说明：只置事件位；真正的重建在主循环内完成（CH395F SPI 归 netTask 独占，
 *          UI 不得直接操作）
 */
/* P1-8（2026-10-02）：重建失败延迟重试的截止 tick；0 = 无待重试 */
static uint32_t s_reinit_retry_at;

static void net_reconfig_request_cb(void) {
    if (sys_evtHandle != NULL) {
        (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_RECONFIG);
    }
}

/*
 * 函数功能：CH395F 协议栈一次性初始化（两种构建模式共用）
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：0 - 成功，-1 - 失败
 * 函数说明：net_cfg 已由 defaultTask 在就绪屏障前加载进 RAM 副本（配置引擎
 *          属主 = defaultTask，本任务不触碰配置文件引擎）→ 只读副本组网 →
 *          net_init → MAC 回写
 *          配置模块 → MAC 打印 → PHY 强制 100M 全双工 → 广播网络就绪事件。
 *          NET 层模式由 netTask 调用；硬件层模式（阶段 1~5）netTask 不创建，
 *          由 testTask 调用后独占 CH395F。
 */
int net_stack_bring_up(void) {
    const net_cfg_t *cfg;
    char ip[16];
    char mask[16];
    char gw[16];

    DBG_INFO("=== Network Init ===");

    /* 网络配置：defaultTask 已在 SYS_EVT_STORAGE_READY 屏障前置入 RAM 副本
     * （首启/文件缺失/损坏 = 工厂默认，与既有硬编码组网值一致）；
     * 此处只读副本，不触碰配置文件引擎 */
    cfg = net_cfg_get();

    net_cfg_fmt_ipv4(cfg->ip, ip, sizeof(ip));
    net_cfg_fmt_ipv4(cfg->mask, mask, sizeof(mask));
    net_cfg_fmt_ipv4(cfg->gw, gw, sizeof(gw));

    if (net_init(ip, mask, gw, cfg->mac) != 0) {
        DBG_ERROR("net init: FAIL");
        return -1;
    }
    DBG_INFO("net init: OK");

    uint8_t mac[6];
    ch395f_get_mac_addr(mac);
    DBG_INFO("MAC: %02X:%02X:%02X:%02X:%02X:%02X",
             mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);

    /* 回写芯片实际 MAC 到配置模块（UI "网口设置"页只读影子，
     * 不直接触 CH395F SPI——SPI 归 netTask 集中处理） */
    net_cfg_set_active_mac(mac);

    uint8_t ipinf[20];
    ch395f_get_ip_inf(ipinf);
    DBG_INFO("IP_INF: IP=%d.%d.%d.%d GW=%d.%d.%d.%d MASK=%d.%d.%d.%d",
             ipinf[0], ipinf[1], ipinf[2], ipinf[3],
             ipinf[4], ipinf[5], ipinf[6], ipinf[7],
             ipinf[8], ipinf[9], ipinf[10], ipinf[11]);

    ch395f_set_phy(CH395F_PHY_100M_FULL);

    /* 强制 PHY 模式后链路会短暂掉线再重建，CH395F 会锁存 GINT_STAT_PHY_CHANGE(0x04) 全局中断标志。
     * 这里只轮询 ch395f_get_phy_status() 确认链路是否已真正建立——**不读全局中断寄存器**：
     * 它读即清，唯一读者 = net_poll（F-NET-7，用户裁定 2026-10-13 测试代码同样禁自行读取）。
     * 锁存的 PHY_CHANGE 会在 net_poll 首轮被正常消费（喂驱动链路态缓存，无害）。
     * 链路一就绪（phy != DISCONN）即跳出；最多等约 3s（60 × 50ms），超时仍按实际状态继续（由下方日志暴露问题）。 */
    uint8_t phy = CH395F_PHY_DISCONN;
    for (unsigned int i = 0U; i < 60U; i++) {
        phy = ch395f_get_phy_status();
        if (phy != CH395F_PHY_DISCONN) {
            break;
        }
        /* 心跳埋点：本循环单次最长约 1.1s（含 PHY 仍未就绪的 60 次迭代里
         * 每次 50ms 延时叠加），远超看门狗 100ms 抽样窗——必须在延时段补心跳，
         * 否则 PHY 未插网线时本任务会被误判为卡死（见设计说明 §4.4 长耗时白名单） */
        task_wd_beat(TASK_WD_NET);
        osDelay(50);
    }
    DBG_INFO("PHY: %s",
             (phy == CH395F_PHY_100M_FULL) ? "100M FULL" :
             (phy == CH395F_PHY_100M_HALF) ? "100M HALF" :
             (phy == CH395F_PHY_10M_FULL)  ? "10M FULL"  :
              (phy == CH395F_PHY_10M_HALF)  ? "10M HALF"  :
              (phy == CH395F_PHY_DISCONN)   ? "DISCONNECT" : "UNKNOWN");

    /* 自检埋点：链路超时未建立 → 记入自检记录（仅故障才写） */
    if (phy == CH395F_PHY_DISCONN) {
        syslog_post(SYSLOG_SELFTEST, "comms fault");
    }

    /* 网络已重建完成、对外可用：递增代次号，通知各 TCP 服务（FTP/对时/远程显示）
     * 旧 Socket 已随芯片复位失效、应重建监听 */
    net_generation_inc();

    return 0;
}

/*
 * 函数功能：网络任务初始化
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：0 - 成功，-1 - 失败
 * 限定条件：CH395F 协议栈已初始化
 * 函数说明：创建 TCP Server 监听 Socket，注册回调等
 */
int net_task_init(void) {
    DBG_INFO("net_task_init");
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：网络任务主函数
 * 入口参数：arg - FreeRTOS 传入参数（未使用）
 * 返 回 值：无
 * 函数说明：等待存储就绪（就绪屏障 = 卷挂载 + 网络配置加载完成，10s 超时
 *          回退工厂默认，存储故障不阻塞组网）→ net_stack_bring_up() 初始化
 *          CH395F 协议栈，
 *          再进入轮询循环处理网络事件。
 *          本任务 = 基础线程：CubeMX 生成区无条件创建（全构建唯一实例）；
 *          CH395F 硬件层测试模式（阶段 1~5）下入口自挂起（不 bring_up、
 *          不轮询、不广播 NET_READY），由 testTask 独占 CH395F。
 */
void net_task_func(void const *arg) {
    (void)arg;

    task_wd_bind(TASK_WD_NET);   /* FTL 心跳路由：登记本任务句柄（入口一次） */

    /* 硬件层测试模式：testTask 独占 CH395F，本任务自挂起（基础线程恒创建，
     * 该模式下"不运行"）：不 bring_up、不 net_poll、不广播 NET_READY；
     * ftpTask/timeSyncTask 将永久阻塞于屏障 = 预期行为（见《项目启动顺序管理》） */
#if defined(ENABLE_HW_LAYER_TESTS)
    DBG_INFO("netTask parked: HW-layer test mode, CH395F owned by testTask");
    for (;;) {
        /* 该模式下本任务已被 task_wd_required_mask() 剔除，喂心跳无副作用；
         * 保留埋点以免掩码配置变更时意外误杀 */
        task_wd_beat(TASK_WD_NET);
        osDelay(1000);
    }
#endif

    /* 配置在 NAND 的 FatFS 卷上：等存储就绪再读（取代原 2s 魔法延时）；
     * 超时（存储异常）继续以工厂默认组网，不卡网络启动 */
    if (sys_evtHandle != NULL) {
        /* osFlagsNoClear：就绪位是状态，不能被本任务消费（ftpTask 等仍要 WaitAll 两位）。
         * 2026-10-02 台架修复：10s 超时等待改 100ms 分片 + 每片喂心跳——原实现
         * 在等待期无心跳：若存储 bring-up 失败，本等待跑满 10s 超时，而 IWDG
         * 此时已启动（defaultTask 在 bring-up 后即启动），NET 位长期缺失 →
         * 必需掩码不可达 → 复位循环，E-31 的 2s 自愈重试根本没有机会。
         * 分片喂位保证"存储未就绪"降级态下 NET 位持续新鲜。 */
        uint32_t rounds_left = 100u;   /* 100 × 100ms = 原 10s 超时语义 */
        for (;;) {
            uint32_t r = osEventFlagsWait(sys_evtHandle, SYS_EVT_STORAGE_READY,
                                          osFlagsWaitAny | osFlagsNoClear, 100u);
            if ((r & osFlagsError) == 0u) {
                break;                          /* 存储就绪 */
            }
            task_wd_beat(TASK_WD_NET);          /* 看门狗：分片喂心跳（屏障等待态） */
            if ((--rounds_left) == 0u) {
                break;                          /* 10s 超时：工厂默认组网，不阻塞网络启动 */
            }
        }
    }

    /* P1-8（2026-10-02）：初始组网失败不自驻留——自检台账留痕 + 30s 周期重试
     * （1s 分片、每片喂心跳）：线缆/芯片恢复即可当场完成组网；原 for(;;)osDelay
     * 会令看门狗 NET 位持续陈旧，并阻塞全部下游就绪屏障 */
    for (;;) {
        if (net_stack_bring_up() == 0) {
            break;
        }
        DBG_ERROR("netTask: init FAIL, retry in 30s");
        (void)syslog_post(SYSLOG_SELFTEST, "net init fail");
        for (uint32_t i = 0U; i < 30U; i++) {
            osDelay(1000U);
            task_wd_beat(TASK_WD_NET);
        }
    }

    /* 广播"网络就绪"，唤醒等待它的 ftpTask / start_test_task / timeSyncTask 等 */
    if (sys_evtHandle != NULL) {
        osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_READY);
    }

    /* 注册"立即应用网口配置"回调：UI 保存成功后经 net_cfg_request_apply() 触发 */
    net_cfg_set_apply_cb(net_reconfig_request_cb);

    DBG_INFO("netTask: started (single-socket mode)");

    /* ==================== 主轮询循环 ==================== */
    for (;;) {
        /* 心跳：本任务在监视掩码内（ENABLE_HW_LAYER_TESTS 下由 task_wd_required_mask
         * 剔除，本埋点无副作用） */
        task_wd_beat(TASK_WD_NET);

        /* UI 保存网口配置后请求立即应用：在此重建网络（新 IP/掩码/网关/MAC）。
         * 重建完成后代次号已递增，各 TCP 服务据此重建监听；期间连接会断开（预期）。
         * P2-11（2026-10-04）：用 osEventFlagsWait(timeout=0) 原子"取走并清除"RECONFIG
         * 位，替换原 Get+Clear 两步；原写法在 Get 与 Clear 之间若有生产者在同一位上
         * Set，该次请求会被 Clear 一并吞掉（丢事件窗口）。 */
        if (sys_evtHandle != NULL) {
            uint32_t evt = osEventFlagsWait(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_RECONFIG,
                                            osFlagsWaitAny, 0U);
            if ((evt & osFlagsError) == 0u) {
                DBG_INFO("netTask: apply new net config (re-init)");
                if (net_stack_bring_up() == 0) {
                    (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_READY);
                    s_reinit_retry_at = 0U;
                } else {
                    /* P1-8（2026-10-02）：重建失败 → 自检留痕 + 30s 延迟重试（重事件位），
                     * 新配置不再静默丢失（原实现仅一条 DBG_ERROR 后丢弃） */
                    DBG_ERROR("netTask: re-init FAIL, retry in 30s");
                    (void)syslog_post(SYSLOG_SELFTEST, "net reinit fail");
                    s_reinit_retry_at = (uint32_t)HAL_GetTick() + 30000U;
                }
            } else if ((s_reinit_retry_at != 0U)
                       && ((int32_t)((uint32_t)HAL_GetTick() - s_reinit_retry_at) >= 0)) {
                /* P1-8：30s 倒计时到 → 重新触发重建（符号差处理 tick 回绕） */
                s_reinit_retry_at = 0U;
                (void)osEventFlagsSet(sys_evtHandle, SYS_EVT_NET_RECONFIG);
            }
        }

        /* P2 探针：驱动轮询单独计时。本循环每 ~1ms 一次，是 netTask 回执
         * （UI 的 net_accept 在等它）的节奏来源；此值变大 = UI 心跳被拖长 */
        task_prof_enter(TASK_PROF_NET_POLL);
        net_poll();
        task_prof_exit(TASK_PROF_NET_POLL);
        net_process_messages();
        osDelay(1);
    }
}