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3b1d0308d8
Task #32 UI 看门狗停摆（docs/问题记录/UI任务看门狗停摆分析.md） P0 adc_task.c（已上板验证）: - 仅 r==1 才压环+重算；上板印证 ring==frames（修前 ring=frames+idle） - osDelayUntil 返回值重同步，落后拉回基准，解除永久空转死锁 P1-4a ui_task.c v1.3: task_wd_beat 提到 ui_net_sink_poll 之前 → 心跳测"UI 活着"而非"netTask 响应"，解开 §4.2 心跳依赖 → 未上 P1-3（提优先级会掩盖 §4.2/§4.4）；P1-5 暂缓 P2 新增 App/util/task_prof.c/.h: DWT 常开探针，测各任务周期/耗时/ 推流往返/ADC 轮询/控制台排空/syslog 落盘/net_poll 最坏值；心跳位图 1→0 边沿裸 UART 直发 [PROF]/[PROF2] 快照；uvprojx 已登记 doc: 分析 doc §7 补良性启动 episode 与复位非诊断项；§8 加处置落地 验证: P0+P1 累计 32 次上板启动 0/32 复现（原 L2 基线 3/10），构建 0/0
301 lines
12 KiB
C
301 lines
12 KiB
C
/*
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* 模块名称：Task Profiler（任务耗时最坏值探针）实现
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* 模块功能：接口见 task_prof.h。本文件只做三件事：
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* ① 惰性使能 DWT CYCCNT 并读值；② 维护每探针的 count/max/last/glitch
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* 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。
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* 适用平台：STM32F407ZGTx（仅 MCU 端）
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* 作者：王建锋
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* 创建日期：2026-10-10
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* 修改记录：
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* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建（Task #32 的 P2 测量埋点）
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*
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* 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）
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*/
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#include "task_prof.h"
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#include <stdio.h>
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#include "main.h" /* DWT / CoreDebug / SystemCoreClock / HAL_GetTick() */
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#include "console_log.h" /* dbg_console_write_line / dbg_console_write_raw */
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/* Private defines -----------------------------------------------------------*/
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/* 报告节奏：首次延后（bring-up 深链期间不占串口），此后周期一行。
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* 2 s 与 defaultTask 的 [STACK] 报告同节奏，便于两条序列交叉比对。 */
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#define TASK_PROF_FIRST_MS 5000u
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#define TASK_PROF_PERIOD_MS 2000u
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/* 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
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* （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
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* 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。
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* 168 MHz 下 10 s = 1.68e9 < 2^32，本身不溢出。 */
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#define TASK_PROF_GLITCH_CYC (SystemCoreClock * 10u)
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/* Private types -------------------------------------------------------------*/
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typedef struct {
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volatile uint32_t count; /* 已结算样本数 */
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volatile uint32_t max; /* 最坏耗时（周期数） */
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||
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） */
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||
volatile uint32_t t_start; /* 进段时刻（周期数；仅 enter/exit 类探针使用） */
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||
volatile uint32_t in_seg; /* 1 = 此刻仍在段内（读侧据此算"已停留多久"） */
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} task_prof_slot_t;
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/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
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static task_prof_slot_t s_prof[TASK_PROF_ID_COUNT];
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static uint8_t s_dwt_ok; /* 1 = DWT CYCCNT 已使能 */
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static uint8_t s_prof_reported; /* 1 = 已首次报告（节流状态） */
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||
static uint32_t s_prof_last; /* 上次报告时刻（ms） */
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static char s_prof_line[DBG_CON_LINE_MAX]; /* 报告行缓冲（仅 defaultTask 用） */
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/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
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static uint32_t prof_cyc_to_us(uint32_t cyc);
|
||
static void prof_send(int n, uint32_t raw);
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||
static void prof_emit(uint32_t raw);
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||
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||
/*
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||
* 函数功能：周期数 → 微秒
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||
* 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。
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||
*/
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static uint32_t prof_cyc_to_us(uint32_t cyc) {
|
||
uint32_t per_us = SystemCoreClock / 1000000u;
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||
|
||
if (per_us == 0u) {
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return 0u;
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||
}
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||
return cyc / per_us;
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||
}
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||
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||
/*
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||
* 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) {
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||
const unsigned cap = (unsigned)sizeof(s_prof_line);
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||
unsigned len;
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||
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||
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);
|
||
}
|
||
}
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||
|
||
/*
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||
* 函数功能：格式化并输出 `[PROF]` + `[PROF2]` 两行（静态行缓冲，零栈开销）
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||
* 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）：
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||
* [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）
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||
* 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。
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||
*/
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||
static void prof_emit(uint32_t raw) {
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||
const uint32_t t = HAL_GetTick();
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||
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;
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||
|
||
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;
|
||
}
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||
|
||
/* 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);
|
||
}
|
||
|
||
/*
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||
* 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);
|
||
}
|