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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）

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