STM32F4-Base/Drivers/BSP/NET/net_socket.h

/*
 * 模块名称：Network Socket API
 * 模块功能：BSD Socket API 兼容接口，提供 TCP/UDP 网络通信功能，
 *          底层基于 CH395F 以太网协议栈芯片
 * 适用平台：STM32F4 系列（CH395F 以太网芯片）
 * 作者：王建锋
 * 创建日期：2026-07-18
 * 修改记录：
 */

#ifndef NET_SOCKET_H
#define NET_SOCKET_H

#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

#include "net_types.h"

/*
 * OS 相关接口（FreeRTOS 消息队列 / 任务句柄 / netTask 内部 API）仅在启用
 * RTOS 的构建（MCU）编译；纯 PC 模拟器定义 NET_NO_OS 后只保留 BSD Socket 核心 API。
 */
#ifndef NET_NO_OS
#include "FreeRTOS.h"
#include "task.h"
#include "cmsis_os2.h"   /* osMessageQueueId_t：net_msg_queue_adopt() 的参数类型 */
#endif /* NET_NO_OS */

#ifndef NET_NO_OS
/*
 * 消息队列类型定义
 */
typedef enum {
    NET_MSG_SEND,
    NET_MSG_RECV,
    NET_MSG_CLOSE,
    NET_MSG_CONNECT,
    NET_MSG_LISTEN,
    NET_MSG_ACCEPT,
    NET_MSG_DROP_CONN,   /* 主动拆会话、保监听（见 net_drop_conn） */
    /* UDP 队列化改造（2026-11-03，工单前置 = SNTP 客户端 #57）：UDP 三个碰芯片的
     * 动作从"调用方上下文直调 SPI"改为交 netTask 串行执行，字段用法：
     * NET_MSG_UDP_BIND     - sockfd + len=本地端口(主机序，0 = 执行体内取动态号)
     *                        恒 DesIP=0xFFFFFFFF 服务器模式（bind 不选对端，
     *                        客户端模式见 NET_MSG_UDP_PEER / SENDTO 的 addr）
     * NET_MSG_UDP_SENDTO   - buf/len=载荷 + addr=本包目的地址（按值拷入，**入参**方向）
     * NET_MSG_UDP_RECVFROM - buf/len=载荷 + timeout_ms=等待预算 + flags
     *   ⚠ 源地址出参（src_addr / addrlen 两个指针）**不走本结构**：结构按值拷入
     *   队列，指针若在 int 字段里过桥，64 位主机单测构建会被截断，且违反
     *   AGENTS「勿给 net_msg_t 加回传用字段」。改走 net_udp.c 的 per-fd 挂起槽
     *   （调用方在入队前登记自己的指针，netTask 完成后写进调用方内存 + 通知值回码），
     *   与 TCP 挂起 recv 把数据直接写进调用方 buf 是同一个模型。
     *   详见 docs/网络/BSD_Socket_API_使用指南.md §6 */
    NET_MSG_UDP_BIND,
    NET_MSG_UDP_SENDTO,
    NET_MSG_UDP_RECVFROM,
    /* 静默回收认领 + 手动自愈 API 退役（docs/网络/网络自愈架构设计.md §4.1、§4.2）：
     * NET_MSG_RESYNC_LISTEN / NET_MSG_RELISTEN 已删——
     * 静默回收由对账⑤自动认领（net_reconcile_tick），重建由 reconciler
     * 形态③④/D10 单一
     * 所有者负责；手动自愈 API 面退役（生产调用者本就为零） */
    /* UDP 模式切换（追加在枚举末尾：既有成员编号是主机单测/板测的钉值对象，
     * 不在中间插入）——addr 按值携带对端则切客户端模式，addrlen == 0 则回
     * 服务器模式；不重开 Socket，只写 DesIP/DesPort，语义见 net_udp_set_peer */
    NET_MSG_UDP_PEER
} net_msg_type_t;

typedef struct {
    net_msg_type_t  type;           /* 操作类型 */
    int             sockfd;         /* Socket 描述符 */
    void           *buf;            /* 数据缓冲区（send/recv） */
    int             len;            /* 数据长度/缓冲区大小 */
    int             flags;          /* 接收标志 */
    uint32_t        timeout_ms;     /* 接收超时（入队方向；0 = 无限等待，无默认预算——
                                     * NET_RECV_TIMEOUT_MS 30s 默认已删除） */
    TaskHandle_t    caller;         /* 调用方任务句柄 */
    int             result;         /* 操作结果 */
    /* 连接参数 */
    struct net_sockaddr_in  addr;   /* 连接地址 */
    int             addrlen;        /* 地址长度 */
} net_msg_t;
#endif /* NET_NO_OS */

#ifndef NET_NO_OS
/*
 * 函数功能：把消息队列句柄交给本模块持有（**句柄的唯一使用者是 net_socket.c**）
 * 入口参数：queue_id - 已创建的消息队列句柄
 * 返回值：0 = 绑定成功；-1 = 句柄为空、或已绑定过（重复绑定保留首次句柄，不覆盖）
 * 限定条件：必须在 osKernelInitialize() 之后、netTask 启动之前调用一次
 * 函数说明：队列对象本身仍由 CubeMX 在 MX_FREERTOS_Init() 里创建——创建点不能外移，
 *          因为 osKernelInitialize() 之前任何创建类 API 都会杀死启动
 *          （docs/架构设计/项目启动顺序管理.md）。外移创建点还会让重新生成把它抹掉。
 *          所以这里用"创建后立刻绑定"：调用点见 Src/freertos.c 的
 *          USER CODE BEGIN RTOS_QUEUES 区。此前本模块靠对本文件外全局变量的
 *          裸 extern 取用，谁改名或删掉创建语句都不会有提示。
 */
int net_msg_queue_adopt(osMessageQueueId_t queue_id);
#endif /* NET_NO_OS */


/*
 * 网络初始化接口
 */

/*
 * 函数功能：网络子系统初始化（配置 CH395F + 启用多连接模式）
 * 入口参数：ip       - 本地 IP 地址字符串（点分十进制），NULL 使用 DHCP
 *          mask     - 子网掩码字符串，NULL 使用默认
 *          gateway  - 网关地址字符串，NULL 使用默认
 *          mac      - MAC 地址（6 字节，低字节在前），NULL 或全零使用芯片内置
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：SPI2 已正确初始化
 * 函数说明：必须在所有网络操作之前调用；mac 非空且非全零时在协议栈初始化
 *          （CMD_INIT_CH395）之前下发（手册 §9.2.1 步骤①：SET_MAC 写芯片 EEPROM，
 *          INIT_CH395 加载 MAC——顺序反了则本次上电不生效，回落芯片内置/上次值）
 */
int net_init(const char *ip, const char *mask, const char *gateway, const uint8_t *mac);

/*
 * 函数功能：取网络代次号
 * 入口参数：无
 * 返回值：代次号（每次网络重建完成递增）  uint32_t
 * 限定条件：无
 * 函数说明：TCP 服务（FTP / 对时 / 远程显示）据此感知"网络已重建"——代次变化
 *          表示旧 Socket 已随芯片复位失效，服务应放弃旧监听并重建。
 *          递增点在 net_stack_bring_up() 末尾（PHY/链路就绪后），避免服务在网络
 *          尚未可用时抢先重建、也避免 uiTask 阻塞在消息队列上。
 */
uint32_t net_get_generation(void);

/*
 * 函数功能：递增网络代次号（网络重建完成、对外可用时调用）
 * 入口参数：无
 * 返回值：无
 * 限定条件：net_init() 成功且 PHY/链路就绪后调用（当前仅 net_stack_bring_up）
 * 函数说明：见 net_get_generation()
 */
void net_generation_inc(void);

/*
 * 函数功能：轮询所有 Socket 状态（必须在主循环中调用）
 * 返回值：有事件发生的 socket 数量
 * 限定条件：net_init() 已调用
 * 函数说明：此函数处理所有 Socket 的中断事件，更新状态，
 *          并触发事件回调。在非阻塞模式下必须定期调用。
 */
int net_poll(void);

/*
 * 核心 Socket API
 */

/*
 * 函数功能：创建 socket
 * 入口参数：domain   - 地址族，仅支持 AF_INET
 *          type     - SOCK_STREAM(TCP) 或 SOCK_DGRAM(UDP)
 * 返回值：socket 描述符 (0~7)，失败返回 -1
 * 限定条件：net_init() 已调用
 * 函数说明：自动分配空闲 Socket 控制块
 */
int net_socket(int domain, int type);

/*
 * 函数功能：绑定本地地址和端口
 * 入口参数：sockfd   - socket 描述符
 *          addr     - 本地地址结构体指针
 *          addrlen  - 地址结构体长度
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已创建且未绑定
 * 函数说明：设置 CH395F 源端口
 */
int net_bind(int sockfd, const struct net_sockaddr *addr, int addrlen);

/*
 * 函数功能：TCP Server 监听
 * 入口参数：sockfd   - socket 描述符
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已绑定
 * 函数说明：内部调用 ch395f_tcp_listen，监听 Socket 自身即为数据通道
 */
int net_listen(int sockfd);

/*
 * 函数功能：TCP Server 接受连接
 * 入口参数：sockfd   - 监听 socket 描述符
 *          addr     - 输出：客户端地址
 *          addrlen  - 输入输出：地址长度
 * 返回值：新 socket 描述符，失败返回 -1
 * 限定条件：socket 正在监听
 * 函数说明：在非阻塞模式下，如果没有新连接，返回 -1 并设置
 *          net_errno 为 NET_ERR_WOULDBLOCK
 */
int net_accept(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen);

/* accept 门控迁移（docs/网络/网络自愈架构设计.md §4.2）：net_can_accept 已退役——只认 ESTABLISHED 的旧门控会把
 * "监听器在服役、本轮待 CONNECT"窗口全挡掉（CONNECT 事件补 accept 探针因此从不运行）；
 * 监听 accept 门控统一用 net_listener_armed()，recv 门控 net_can_read() 保留。 */

/*
 * 函数功能：查询监听 Socket 是否处于"应该尝试 accept"的就绪态（**纯 RAM 读，不发起 RPC**）
 * 入口参数：sockfd   - 监听 Socket 描述符                                      int
 * 出口参数：无
 * 返回值：1 - 就绪（ESTABLISHED 待 accept / LISTENING / CLOSED+auto_relisten
 *              +残留数据）；0 - 不就绪                                     int
 * 限定条件：net_init() 已调用；任意任务上下文
 * 函数说明：1. 不变量 II（单一重建所有者；补齐 ESTABLISHED 放行）：取代已退役的
 *              `net_can_accept()`（只认 ESTABLISHED）作为监听 accept 门控——原门控使
 *              :7003 永不进 `net_accept()`，
 *              `net_lost_connect_probe`（CONNECT 事件未收到补 accept，TRAP-NET-20 实证的
 *              "数据被吞/425"主根因修复）对该端口等于从未运行
 *           2. 放行 LISTENING：探针与 "closed-but-readable 接受" 都发生在
 *              `net_accept_locked` **内部**，门控挡在外面就永远到不了
 *           2b. 放行 ESTABLISHED（i104 台架实证）：单连接模型下 CONNECT 处理
 *              （net_poll 分派 / 探针补 accept / 对账② standalone accept）把监听 fd
 *              转 ESTABLISHED，这正是"待 accept"电平——漏放行则任务周期慢的消费者
 *              （i104 200ms 抢不过对账② ~400ms 去抖）永不 accept、会话整场饿死
 *              （实测全 18 项 FAIL）。此态 accept 必返 fd，无风暴风险
 *           3. 放行 CLOSED+auto_relisten **且 readable≠0**（有残留数据）：
 *              保住 TRAP-NET-20 的 "closed-but-readable" 接受；**无残留时必须返回 0**，
 *              否则调用方会在整个 CLOSED 窗口内每轮发起 `net_accept`（RPC 无上界）
 *              → 队列积压 → 喂不上狗（2026-10-12 P2a 台架实测 48 条 task stall）。
 *              重建由 `net_reconcile_tick` 形态③④ 负责，调用方无需催促
 *           4. 与已退役 `net_can_accept` 的关系：本函数 = 其 ESTABLISHED 放行态
 *              ∪ LISTENING ∪ CLOSED+残留；回答"这个监听器这一轮**值不值得**发起
 *              一次 accept"，而非"一定有连接"
 *           5. 跨任务读单字，同 `net_can_read` 的最坏情形论证
 */
int net_listener_armed(int sockfd);

/*
 * 函数功能：查询 Socket 是否"值得发一次 recv"（**纯 RAM 读，不发起 RPC**）
 * 入口参数：sockfd   - Socket 描述符                                          int
 * 出口参数：无
 * 返回值：1 - 应发 recv（有数据可读，或连接已非 ESTABLISHED 需发 recv 取回 EOF/错误）；0 - 不必发  int
 * 限定条件：net_init() 已调用；任意任务上下文
 * 函数说明：1. ESTABLISHED → 看 readable（net_poll 在 RECV_OK 置位、读空清零）
 *           2. **非 ESTABLISHED 一律返回 1**：连接已消失时必须让上层真的 recv 一次
 *              拿到 EOF/错误并自行复位；若把它门掉，"连接已不存在"会被永久藏住
 *              （推流侧 g_client 永不复位 → 再也不接受新客户端）
 *           3. 描述符失效（net_get_sock 返回 NULL）同样返回 1 → 让 recv 报 BADF，
 *              走调用方既有的错误分支重建，而不是静默卡死
 *           4. ⚠ **不可作为唯一判据**：readable 只由 RECV_OK 中断置位，而
 *              net_reconcile_tick 的三类对账**不含**"芯片 RX 非空但 readable=0"
 *              → 事件未收到时本函数会恒返 0。调用方须保留**低频兜底 recv**
 *              （ui_net_sink 每 32 轮无条件收一次，最坏延迟 ≈320 ms）
 */
int net_can_read(int sockfd);

/*
 * 函数功能：TCP Client 发起连接
 * 入口参数：sockfd   - socket 描述符
 *          addr     - 服务器地址
 *          addrlen  - 地址长度
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已创建
 * 函数说明：连接过程是异步的，需要调用 net_poll() 等待连接完成，
 *          或使用 select() 等待可写事件
 */
int net_connect(int sockfd, const struct net_sockaddr *addr, int addrlen);

/*
 * 函数功能：发送数据（TCP）
 * 入口参数：sockfd  - socket 描述符
 *          buf     - 数据缓冲区
 *          len     - 数据长度
 *          flags   - 通常为 0
 * 返回值：实际写入字节数——**= len 为全部写入；< len 为短写，调用方必须检查**；
 *          失败返回 -1（errno 已置位）
 * 限定条件：TCP 连接已建立，指针非空
 * 函数说明：1. 快路径：短暂自旋等待发送缓冲区空闲（预算 NET_SEND_SPIN_MS，默认 2ms），
 *              拷贝数据后触发发送——健康链路下（实测 219us 量级）行为与旧版逐字节一致
 *           2. 慢路径：自旋超预算后把请求**挂起登记**给 netTask，由
 *              net_send_pending_tick 在发送缓冲区空闲时续传（分片 NET_SEND_CHUNK_MAX），
 *              调用方在任务通知上睡眠——**不再占用 netTask 执行者**（消除队头阻塞）
 *           3. 短写语义：无论快路径超时还是挂起完成，只要存在未写完字节即按已发数返回，
 *              不假装全部成功；调用方按短写重试剩余部分（见 BSD_Socket_API 使用指南 §3.5）
 *           4. ⚠ 禁止在 IWDG required_mask 内任务做**无预算**的整块发送；挂起路径本身
 *              受 NET_SEND_TIMEOUT_MS 无进展超时兜底，但仍建议调用方自带超时预算
 */
int net_send(int sockfd, const void *buf, int len, int flags);

/*
 * 函数功能：接收数据（TCP，**默认无限阻塞**）
 * 入口参数：sockfd  - socket 描述符
 *          buf     - 接收缓冲区
 *          len     - 缓冲区大小
 *          flags   - 通常为 0；NET_MSG_DONTWAIT 单次强制非阻塞
 * 返回值：实际接收字节数，0=对端关闭，-1=错误
 * 限定条件：TCP 连接已建立
 * 函数说明：1. 无数据时**无限等待**（无默认超时预算，对齐 POSIX/Python：模式归
 *              使用者、超时归调用方）；唤醒源 = 数据 / EOF / close / 网络重建
 *              （NET_ERR_CONNRESET）——会话死亡由对账①在 ~400ms 内判死兜底，
 *              不存在"对端消失后永久挂死"的窗口
 *           2. 模式属性：net_setblocking(fd, 0) 后本接口无数据立即返回
 *              NET_ERR_WOULDBLOCK；NET_MSG_DONTWAIT 仅单次覆盖该属性
 *           3. ⚠ 文档契约（嵌入式特有）：IWDG required_mask 内任务**禁止无限
 *              阻塞 recv**——必须 net_select 超时或 net_recv_to 显式预算，
 *              否则"对端连上不发数据"= IWDG 复位（超时归使用者对受监控任务是义务）
 *           4. 超时首选 net_select(r,w,e,timeout_ms)；net_recv_to 为显式预算便捷入口
 */
int net_recv(int sockfd, void *buf, int len, int flags);

/*
 * 函数功能：接收数据（非阻塞具名入口，原 NET_MSG_DONTWAIT 路径转正）
 * 入口参数：sockfd  - socket 描述符
 *          buf     - 接收缓冲区
 *          len     - 缓冲区大小
 * 返回值：实际接收字节数；0 = 对端关闭（net 层已自动重监听）；
 *         -1 = 错误（无数据 = NET_ERR_WOULDBLOCK，其余 errno 可查）
 * 限定条件：非 netTask 上下文（netTask 内用 net_recv_sock + DONTWAIT）
 * 函数说明：等价 net_recv(sockfd, buf, len, NET_MSG_DONTWAIT)；
 *          不改变 socket 的 blocking 属性（模式用 net_setblocking 设置）
 */
int net_recv_nb(int sockfd, void *buf, int len);

/*
 * 函数功能：设置 Socket 阻塞/非阻塞**模式属性**（对齐 BSD O_NONBLOCK / Python
 *          setblocking，模式挂 socket 控制块属性）
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 *          on     - 1 = 阻塞（net_socket 默认）；0 = 非阻塞
 * 返回值：0 成功；-1 失败（描述符无效/未占用）
 * 限定条件：socket 已创建
 * 函数说明：1. 属性对 net_recv / net_recv_sock 生效：非阻塞模式下无数据立即
 *              返回 NET_ERR_WOULDBLOCK（EOF 判定语义不变：CLOSED/session_dead
 *              无数据仍返回 0 并触发自动重监听）
 *           2. 直写控制块单字节（先例 net_set_event_cb），任意上下文可调；
 *              最坏一次在途 recv 用旧模式，无撕裂风险
 *           3. 与超时预算正交：模式是粘滞属性，单次预算用 net_recv_to/net_select
 */
int net_setblocking(int sockfd, int on);

/*
 * 函数功能：接收数据（**带调用方指定超时**的阻塞版，用于分片有界读）
 * 入口参数：sockfd     - Socket 描述符
 *           buf/len    - 接收缓冲与容量
 *           timeout_ms - 单次调用在 netTask 内的最长等待（毫秒，>0）
 * 返回值：>0 实际字节数；0 = 对端关闭(EOF)；-1 = 真错误（errno 可查）；**-2 = 超时无数据**
 * 限定条件：非 netTask 上下文；Socket 已连接
 * 函数说明：1. **显式预算**便捷入口（等价 Python settimeout，
 *              不再有隐藏默认值）：net_recv 的无限阻塞 + 本接口的显式预算构成
 *              超时语义的全部来源；超时首选仍是 net_select
 *           2. 修复配套：lftpd 等"等对端下一行/下一块数据"的调用方
 *              若无限阻塞 recv，会把 netTask（全部 socket 操作的唯一执行者）长期占住
 *           3. 用本接口把等待切成 ≤timeout_ms 的片，调用方自行累计总预算：总超时语义不变、单次占用有界
 *           4. 超时用独立返回码 -2（而非靠 errno 区分）→ 无跨任务 errno 竞态
 *           5. ⚠ IWDG required_mask 内任务必须走本接口或 net_select（见 net_recv 契约）
 *           6. 本接口**走消息队列**、任意任务可调用（与 net_recv 同一条路径），
 *              与 net_recvfrom（仅限执行任务、直调芯片）不是一回事，勿混
 */
int net_recv_to(int sockfd, void *buf, int len, uint32_t timeout_ms);

/*
 * 函数功能：发送 UDP 数据报（**走消息队列**，任意任务可调用）
 * 入口参数：sockfd    - socket 描述符
 *          buf       - 数据缓冲区
 *          len       - 数据长度（>0）
 *          flags     - 目前不使用，传 0（与 net_send 同）
 *          dest_addr - 本包目的地址；NULL = 沿用本 Socket 当前 DesIP
 *          addrlen   - 地址长度（NULL 目的时传 0 即可）
 * 返回值：实际发送字节数                                              int > 0
 *         -1  失败，精确码经本任务错误码槽给出（net_get_errno()）：
 *             NET_ERR_BADF / NET_ERR_INVAL / NET_ERR_TIMEDOUT / NET_ERR_BUSY
 * 限定条件：socket 已创建（DGRAM 用法须先 net_bind 或 net_udp_set_peer 打开芯片侧
 *          Socket）；net_init() 已执行；**任意任务上下文**（含 netTask 自身，
 *          netTask 内直接执行不入队——自投递给自身 = 死锁）
 * 函数说明：1. 目的地址是**入参**，按值拷进 net_msg_t.addr 随消息进 netTask，
 *              与 net_connect 传地址同一条通道；结果（已发字节数/错误码）
 *              搭任务通知值回来（AGENTS「勿给 net_msg_t 加回传字段」）。
 *           2. 带显式目的地址 = 芯片 DesIP 切到该 IP → 本 Socket 进入
 *              **UDP 客户端模式**（p_sock->udp_mode = NET_UDP_MODE_CLIENT）：
 *              此后芯片只收该 IP 的包且**不再添加 8 字节信息头**，
 *              net_recvfrom 相应地不剥头、源地址回填该固定对端。
 *              要回服务器模式（任意源 + 带信息头）调 net_udp_set_peer(sockfd, NULL)。
 *           3. dest_addr=NULL 时不改 DesIP：服务器模式下 DesIP=0xFFFFFFFF 即
 *              向 255.255.255.255 广播（板级 UDP 广播测试的用法），模式不变。
 *           4. 分块上限 NET_SEND_CHUNK_MAX（1KB 发送 FIFO，TRAP-NET-16），
 *              门控 SENBUF_FREE（TRAP-NET-04）；单块等待超 NET_SEND_SPIN_MS
 *              登记挂起 send、由 net_send_pending_tick 续传 → **netTask 不被
 *              一次大报发送占住**（与 TCP 发送同一套机制）。
 *           5. 短写：返回值 < len 表示未全部交付（停滞预算 NET_SEND_TIMEOUT_MS
 *              用尽），调用方须检查返回值——同 net_send 契约。
 *           6. 手册 §9.2.4：UDP 一包最大 1472 字节；本层不做长度上限校验
 *              （超出只会分多块写、对端收不到完整包），调用方自负。
 */
int net_sendto(int sockfd, const void *buf, int len, int flags,
               const struct net_sockaddr *dest_addr, int addrlen);

/*
 * 函数功能：接收 UDP 数据报（含源地址；**走消息队列**，任意任务可调用）
 * 入口参数：sockfd   - socket 描述符
 *          buf      - 接收缓冲区
 *          len      - 缓冲区大小（>0）
 *          flags    - 0 = 按 socket 的 blocking 属性等待；NET_MSG_DONTWAIT = 单次非阻塞
 *          src_addr - 输出：发送方地址（可为 NULL）
 *          addrlen  - 输入输出：src_addr 结构容量/实际长度（可为 NULL）
 * 返回值：实际接收字节数                                                            int >= 0
 *         -1  失败，精确码经本任务错误码槽给出（net_get_errno()）：
 *             NET_ERR_BADF / NET_ERR_INVAL / NET_ERR_WOULDBLOCK /
 *             NET_ERR_TIMEDOUT / NET_ERR_CONNRESET（close/重建取消）/ NET_ERR_BUSY
 * 限定条件：socket 已创建且为 DGRAM；net_init() 已执行；**任意任务上下文**
 *          （netTask 内直接执行不入队；netTask 内的阻塞等待被登记守卫拒绝 →
 *           须用 NET_MSG_DONTWAIT）
 * 函数说明：1. 与 net_recv 同一条路径（入队 → netTask 串行执行芯片事务 →
 *              结果搭通知值回来），**不再是**"仅限执行任务、自旋 net_poll"的
 *              历史形态；非 netTask 调用不再回 NET_ERR_NOT_IN_NETTASK。
 *           2. 一次调用 = 一个数据报：芯片缓冲内该包**全部读空**（服务器模式
 *              手册要求一次性读出），载荷超出 len 的部分按 BSD 语义截断丢弃，
 *              不会留下半包污染下一次解析。
 *           3. 源地址按 udp_mode 取：服务器模式剥 8 字节信息头
 *              （[2-3] 源端口芯片小端、[4-7] 源 IP 线序字节 → 本层 s_addr 网络序
 *              约定，见 net_inet_addr 注释，2026-10-24 定案同族）；
 *              客户端模式不剥头、源地址=本 Socket 固定对端。
 *              ⚠ 客户端模式若仍按服务器模式剥头，等于吃掉载荷前 8 字节
 *              （SNTP 应答 48 字节会前 8 字节丢失）——这是本字段存在的理由。
 *           4. 阻塞语义与 net_recv 同构：无数据 + 阻塞 → **登记挂起、netTask
 *              零占用返回**，数据到点断连由 net_udp_tick 按 1ms 节拍结束；
 *              不再是自旋（旧形态会吃满 IWDG 预算并违反 netTask 契约）。
 *           5. ⚠ IWDG required_mask 内任务禁止无限等待形态：用
 *              net_recvfrom_to() 显式预算或 net_select()（同 net_recv 契约）。
 */
int net_recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, int flags,
                 struct net_sockaddr *src_addr, int *addrlen);

/*
 * 函数功能：接收 UDP 数据报（**带调用方指定超时**，对应 net_recv_to 的 UDP 版）
 * 入口参数：sockfd     - socket 描述符
 *          buf/len     - 接收缓冲与容量
 *          flags       - 目前不使用，传 0（超时由 timeout_ms 表达）
 *          timeout_ms  - 本次等待预算（毫秒，>0）
 *          src_addr    - 输出：发送方地址（可为 NULL）
 *          addrlen     - 输入输出：src_addr 容量/实际长度（可为 NULL）
 * 返回值：>0 实际字节数；-1 = 真错误（errno 可查）；**-2 = 超时无数据**
 * 限定条件：非 netTask 上下文（netTask 内须用 net_recvfrom + NET_MSG_DONTWAIT）
 * 函数说明：1. 与 net_recv_to 同一条路径与同一套超时收口：挂起登记带 deadline，
 *              到点由 net_udp_tick 以超时结束，对外统一 -2（不靠 errno 区分，
 *              无跨任务 errno 竞态）。
 *           2. 受 IWDG 监控的任务（含未来的 SNTP/对时任务）**必须**用本接口或
 *              net_select，不得用 net_recvfrom 的无限等待形态。
 *           3. timeout_ms = 0 视为无效参数（无限等待请用 net_recvfrom）。
 */
int net_recvfrom_to(int sockfd, void *buf, int len, uint32_t timeout_ms,
                    struct net_sockaddr *src_addr, int *addrlen);

/*
 * 函数功能：设置/查询 UDP Socket 的芯片模式（客户端 ↔ 服务器，见 net_types.h
 *          NET_UDP_MODE_* 与手册 §9.2.4）
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符（须为 DGRAM）
 *          peer   - 非 NULL = 客户端模式：DesIP/DesPort 设为该对端，芯片只收
 *                       它的包且**不加** 8 字节信息头；
 *                   NULL   = 服务器模式：DesIP=0xFFFFFFFF、DesPort=0，收任意来源
 *                       且每个包带信息头（net_bind 的默认形态）
 * 返回值：0 - 成功                                                           int
 *         -1 - 失败（NET_ERR_BADF / NET_ERR_INVAL / NET_ERR_BUSY，errno 可查）
 * 限定条件：socket 已创建且为 DGRAM 且已 net_bind（芯片侧 Socket 已打开）；
 *          任意任务上下文（走消息队列，netTask 内直接执行）
 * 函数说明：1. 存在的理由：模式由"最近一次写 DesIP"决定，net_sendto 带目的地址
 *              发一次就把芯片静默切到客户端模式。要给多个对端收发（TFTP 式
 *              "收到谁的包回给谁、然后继续听所有人"）必须在每次带地址发送后
 *              显式回服务器模式，否则回程包会被当成带头的包错解析。
 *           2. 只改 DesIP/DesPort 两个寄存器，不重开 Socket（不丢接收缓冲内
 *              已到的数据）；本层 udp_mode 同步更新，recvfrom 剥头判定据此走。
 *           3. 客户端 → 服务器切换后**先前**收到的包（无头）无法补上源地址，
 *              模式切换时刻之后的包才按新模式解析——协议栈请"先切模式再等包"。
 *           4. 切模式不改动 local_port，也不影响已登记的挂起 recv；挂起期间
 *              切模式由 tick 在结算时读当前模式解析（同一包不会两解）。
 */
int net_udp_set_peer(int sockfd, const struct net_sockaddr_in *peer);

/*
 * 函数功能：查询 UDP Socket 当前芯片模式
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 * 返回值：NET_UDP_MODE_SERVER / NET_UDP_MODE_CLIENT                  uint8_t
 *         -1 - 描述符无效或非 DGRAM                                   int
 * 限定条件：任意上下文（纯 RAM 读，不发起芯片事务）
 * 函数说明：诊断/单测/上层"要不要切回服务器模式"的判读入口
 */
int net_udp_get_mode(int sockfd);

/*
 * 函数功能：关闭 socket
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已打开
 * 函数说明：释放 Socket 控制块，TCP 先断开连接
 */
int net_close(int sockfd);

/*
 * 函数功能：主动拆掉当前 TCP 会话，**保留监听**
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 * 返回值：0 成功（**监听型 fd 的“成功”= 拆除与重建已登记**，芯片未必已拆完，
 *         见函数说明 2；含幂等：无活动会话），-1 失败
 * 限定条件：非 netTask 上下文（经消息队列委托，同其它 net_* API）
 * 函数说明：1. 适用场景=应用层放弃会话（对时 30s 预算耗尽、协议超时等）：
 *              单连接模型禁止对监听 fd net_close（连监听一起毁，AGENTS 约定），
 *              而挂起但 TCP 仍活的客户端会永久占住单连接监听（PC 内核自动
 *              ACK keepalive，芯片僵尸判不死——《网络自愈架构设计》§5.2 E13 定案缺口）
 *           2. 实现（2026-10-25 探针窗口心跳缺口修复起）：auto_relisten fd = 登记 QUARANTINE 隔离
 *              沉降 + REQ_DROP 重建请求，**登记即返**——“FIN 关闭 + 排渣 + 排空
 *              事件 + 等 byte0=00H”（TRAP-NET-18 异常释放语义）与重建由
 *              net_listener_tick 按 30ms 节奏异步执行，端口恢复窗 ~0.4-1s 与被动
 *              断连同型；**调用方不得按旧语义假设“返回即芯片已 CLOSED”**——返回
 *              后 accept/recv 得 WOULDBLOCK 直至重建完成（time_sync 既有轮询天然
 *              容忍）。旧同步形态曾使 netTask 占用 400-600ms、五任务心跳同窗
 *              缺席声明 stall（《网络自愈架构设计》§4.6 记录，勿复活）。
 *              非 auto_relisten（client fd）无监听可保，仍同步排渣（600ms 封顶）
 *           3. 幂等：非 ESTABLISHED/CONNECTING 直接返 0，不动监听
 */
int net_drop_conn(int sockfd);

/*
 * 事件回调 API
 */

/*
 * 函数功能：注册事件回调
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 *          cb     - 回调函数
 *          arg    - 用户参数
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已创建
 * 函数说明：回调在 net_poll 上下文中触发
 */
int net_set_event_cb(int sockfd, net_event_cb_t cb, void *arg);

/*
 * 辅助函数
 */

/*
 * 函数功能：获取 **本任务** 最后一次 net_*() 调用失败时的精确错误码
 * 入口参数：无
 * 出口参数：无
 * 返回值：错误码（NET_ERR_xxx）；本任务尚无失败记录时为 NET_OK(0)
 * 限定条件：无（任何上下文可调用，含中断——查询为纯本任务索引读）
 * 函数说明：1. **按任务隔离**（2026-09-25）：错误码存在每个任务自己的
 *             槽位里，任务间互不干扰，不存在跨任务覆写竞态——旧实现的单一全局
 *             变量会被 netTask/其他任务的 net 调用交错覆盖，调用方可能读到别人的码
 *           2. 语义：本任务最后一次返回 -1 的 net_*() 调用所对应的精确码；
 *             调用成功时**不清零**（与本 API 历史行为一致，保持向后兼容）
 *           3. 任务句柄槽位用尽时回退到共享槽位（仅影响排障，不影响功能）
 *           4. 超时类场景（net_recv_to）请直接用返回码 -2 判定，不要依赖本接口
 */
int net_get_errno(void);

/*
 * 函数功能：查询 socket 当前状态（只读快照，可能滞后于 netTask）
 * 返回值：状态值（net_sock_state_t）；描述符无效/未占用 → -1
 */
int net_sock_state(int sockfd);

/* 手动自愈 API 退役（docs/网络/网络自愈架构设计.md §4.2）：net_resync_listen / net_relisten 声明已删——
 * 静默回收形态由对账⑤自动认领（2 轮去抖 + 1s 冷却，纪律"不发芯片命令"
 * 原样保留在认领动作内）；监听重建由 reconciler 形态③④（100ms 周期）/
 * D10（30ms 重试）单一所有者。勿再引入"应用层手动自愈"入口。 */

/*
 * 函数功能：将 IP 地址字符串转为网络字节序
 * 入口参数：cp - 点分十进制字符串
 * 返回值：网络字节序 IP，失败返回 0
 * 限定条件：cp 指针非空
 * 函数说明：不支持域名解析
 *
 * s_addr 的**唯一约定**（2026-10-24 定案：两套 IP 字节序约定统一为 POSIX 网络序；全仓只此一族，勿再引入第二套）：
 *   网络字节序整数 —— &s_addr 的第 0 个内存字节 == 点分第一段。
 *   小端主机（STM32F407 与 PC 模拟器都是）上 "192.168.31.100" 的数值 = 0x641FA8C0。
 *   与 net_inet_ntoa 互为逆运算；net_getsockname / net_getpeername / net_recvfrom
 *   填出来的 s_addr、以及 net_bind / net_connect / net_sendto 收进去的 s_addr
 *   全在同一族，故可直接做相等比较（旧实现里 inet_addr 与其余四个不互逆，
 *   曾造成「解析→存储→打印」链路输出反序 IP，见 TRAP-NET-21 与本函数实现注释）。
 *   另：本层 inet_addr 语义与 BSD 一致——失败回 0，故 "0.0.0.0" 与非法串同值；
 *   需要区分时用 net_inet_addr 的返回值再判，勿拿 NET_INADDR_NONE 当失败哨兵。
 */
uint32_t net_inet_addr(const char *cp);

/*
 * 函数功能：将网络字节序 IP 转为字符串
 * 入口参数：addr - 网络字节序 IP
 *          buf  - 输出缓冲区（至少 16 字节）
 * 返回值：buf 指针
 * 限定条件：buf 指针非空
 */
char *net_inet_ntoa(uint32_t addr, char *buf);

/*
 * 函数功能：端口字节序转换（主机序 -> 网络序）
 * 入口参数：hostshort - 主机序端口
 * 返回值：网络序端口
 * 限定条件：无
 * 函数说明：小端 → 大端
 */
uint16_t net_htons(uint16_t hostshort);

/*
 * 函数功能：端口字节序转换（网络序 -> 主机序）
 * 入口参数：netshort - 网络序端口
 * 返回值：主机序端口
 * 限定条件：无
 * 函数说明：大端 → 小端
 */
uint16_t net_ntohs(uint16_t netshort);

/*
 * 函数功能：IP 地址字节序转换（主机序 -> 网络序）
 * 入口参数：hostlong - 主机序 IP
 * 返回值：网络序 IP
 * 限定条件：无
 * 函数说明：小端 → 大端
 */
uint32_t net_htonl(uint32_t hostlong);

/*
 * 函数功能：IP 地址字节序转换（网络序 -> 主机序）
 * 入口参数：netlong - 网络序 IP
 * 返回值：主机序 IP
 * 限定条件：无
 * 函数说明：大端 → 小端
 */
uint32_t net_ntohl(uint32_t netlong);

#ifndef NET_NO_OS
/*
 * 函数功能：处理消息队列中的请求（必须在 netTask 主循环中调用）
 * 限定条件：net_init() 已调用
 * 函数说明：处理其他任务通过 net_send/net_recv 等接口发送的请求，
 *          在 netTask 上下文中串行化执行所有 CH395F 操作
 */
void net_process_messages(void);
#endif /* NET_NO_OS */

/*
 * 函数功能：获取 Socket 控制块指针（内部使用）
 * 入口参数：sockfd - socket 描述符
 * 返回值：Socket 控制块指针，失败返回 NULL
 */
net_sock_t *net_get_sock(int sockfd);

/*
 * 函数功能：直取 Socket 控制块数组元素，**不判 in_use**（net 层内部周期对账专用）
 * 入口参数：sockfd - Socket 描述符 (0~7)，调用方保证在范围内
 * 返回值：控制块指针（永不为 NULL）
 * 限定条件：netTask 上下文
 * 函数说明：`net_get_sock()` 对未在用槽位返回 NULL，而周期对账必须看到 in_use==0 /
 *              state==CLOSED 的槽位（对账形态④ 认领孤儿监听正依赖 CLOSED 态）→ 单独提供。
 *          ⚠ 应用层请一律用 `net_get_sock()`；本函数仅供 net_events.c 的对账循环使用。
 *              模拟器不实现（无调用者，链接期不需要）。
 */
net_sock_t *net_sock_raw(int sockfd);

/*
 * 函数功能：记录**本任务**最后一次失败的精确错误码（net 层内部通用工具）
 * 入口参数：err - 错误码（NET_ERR_xxx，负值）
 * 出口参数：无
 * 返回值：err 原值（便于写成 `return net_set_errno(NET_ERR_XXX);`）
 * 限定条件：无
 * 函数说明：1. 只写本任务的槽位，其他任务读不到、也改不了 → 消除跨任务覆写竞态
 *           2. 监听生命周期模块化：由 net_socket.c 的 static 提升为**模块间可见**，
 *              供 net_listener.c 等同目录内部模块复用（定义仍在 net_socket.c）
 */
int net_set_errno(int err);

/* 「记本任务错误码 + 统一失败返回 -1」的紧凑写法（取代 `s_net_errno = X; return -1;`）
 * 监听生命周期模块化：原定义在 net_socket.c，随 net_set_errno 一并提升到本头文件 */
#define NET_ERR_RETURN_1(err)   (net_set_errno(err), -1)

/*
 * 函数功能：获取 Socket 本地地址（IP + Port）
 * 入口参数：sockfd  - socket 描述符
 *          addr    - 输出：本地地址
 *          addrlen - 输入输出：地址结构体长度
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：socket 已创建或已绑定
 */
int net_getsockname(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen);

/*
 * 函数功能：获取 Socket 对端地址（IP + Port）
 * 入口参数：sockfd  - socket 描述符
 *          addr    - 输出：对端地址
 *          addrlen - 输入输出：地址结构体长度
 * 返回值：0 成功，-1 失败（未连接返回 NOTCONN）
 * 限定条件：socket 已连接（MCU 端读 CONNECT 事件缓存的对端，零 SPI；
 *          单连接模型下监听 fd 转数据通道后同样有效）
 */
int net_getpeername(int sockfd, struct net_sockaddr *addr, int *addrlen);

#ifndef NET_NO_OS
/*
 * 内部 API（需在 netTask 上下文中调用，绕过消息队列）
 */

/*
 * 函数功能：取下一个动态端口并推进游标（49152~65535 回绕，内部使用）
 * 入口参数：无
 * 返回值：分配到的端口（主机序）                                       uint16_t
 * 限定条件：单线程语义——TCP 绑定路径（调用方上下文）与 UDP 绑定执行体
 *          （netTask）都经此取号，簿记只住 net_socket.c 一处
 * 函数说明：原逻辑内联在 net_bind 里；UDP 队列化后绑定动作挪进 netTask 执行，
 *          两处都要用同一游标，故抽成函数（同一事实只在一处）。
 *          不做"是否已被其他 Socket 占用"检查——与抽取前行为一致。
 */
uint16_t net_dynamic_port_next(void);

/*
 * 函数功能：发送数据（内部版本，直接操作，不经过消息队列）
 * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针
 *          buf    - 数据缓冲区
 *          len    - 数据长度
 * 返回值：实际发送字节数，失败返回 -1
 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用
 */
int net_send_sock(net_sock_t *p_sock, const void *buf, int len);

/*
 * 函数功能：接收数据（内部版本，直接操作，不经过消息队列）
 * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针
 *          buf    - 接收缓冲区
 *          len    - 缓冲区大小
 *          flags  - 通常为 0，可设置 NET_MSG_DONTWAIT
 * 返回值：实际接收字节数，0=对端关闭，-1=错误
 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用
 */
int net_recv_sock(net_sock_t *p_sock, void *buf, int len, int flags);

/*
 * 函数功能：关闭 socket（内部版本，直接操作，不经过消息队列）
 * 入口参数：p_sock - Socket 控制块指针
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用
 */
int net_close_sock(net_sock_t *p_sock);

/*
 * 函数功能：启动 TCP Server 监听（内部版本，直接操作，不经过消息队列）
 * 入口参数：sockfd  - Socket 描述符
 * 返回值：0 成功，-1 失败
 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用
 */
int net_listen_locked(int sockfd);

/*
 * 函数功能：判当前上下文是否本层执行任务（netTask / 硬件层的 testTask）
 * 入口参数：无
 * 返回值：1 - 是本层执行任务（或 net_init 前未捕获）；0 - 明确不是          uint8_t
 * 限定条件：net_init 之后判据才有效；任意上下文可读
 * 函数说明：队列化接口用本判据决定"直接执行"还是"投递给 netTask"——执行任务
 *          自己不能往自己的队列里投（要等自己回来泵，队列满即自等死锁）；
 *          挂起登记前也用它确认"完成动作有人做"。判据与留痕见定义处注释。
 */
uint8_t net_ctx_is_owner_task(void);

/*
 * 函数功能：发送数据（内部锁定版本，TCP 与 UDP 共用同一份分块实现）
 * 入口参数：p_sock     - Socket 控制块指针
 *          buf        - 数据缓冲区
 *          len        - 数据长度
 *          caller     - 挂起 send 的完成通知目标（执行任务自身传 NULL 即拒登记）
 * 返回值：实际发送字节数（>= 0）；NET_PENDING_REGISTERED = 已挂起；-1 = 错误
 * 限定条件：必须在 netTask 上下文中调用
 * 函数说明：UDP 队列化后 net_udp_sendto_exec 也走本函数——分块粒度
 *          （NET_SEND_CHUNK_MAX）、SENBUF_FREE 门控、末块不等、停滞超时、
 *          挂起 send 表全部只有一份（TRAP-NET-16 的复发形态就是"两条路径
 *          各写一套分块自旋"，故不复制）。状态门按 type 区分：TCP 须
 *          ESTABLISHED，UDP 须 UDP_OPEN。
 */
int net_send_locked(net_sock_t *p_sock, const void *buf, int len, TaskHandle_t caller);
#endif /* NET_NO_OS */

#ifdef __cplusplus
}
#endif

#endif /* NET_SOCKET_H */