STM32F4-Base/App/algo/prot_set.c

/*
 * 模块名称：保护定值模型（P1，L5-1 载体）——实现
 * 模块功能：见 prot_set.h。纯逻辑，零平台依赖（仅 stdint.h + 自身头）。
 *
 * ⚠ 默认值/范围为拟定值（参考 EEPROM 出厂默认表不在本仓库，规划 §10.3 待补）；
 *   通讯地址逐项对照参考 Comm/Pub/Const_CommSetPara.c g_tCommSetParaTab。
 *
 * 创建日期：2026-10-11
 */
#include "prot_set.h"

#include <string.h>   /* memcpy（set_sealed 影子区拷贝，B7） */

/* 元数据表：顺序必须与 prot_set_id_t 严格一致（逐行带地址注释，同 phasor
 * k_inst 的朴素行式风格） */
const prot_set_meta_t g_prot_set_meta[PS_ID_COUNT] = {
    /* addr   ctl  default         min             max          说明 */
    { 0x8856, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* OC1 投退 */
    { 0x8857, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* OC1 跳闸投退 */
    { 0x8858, 0u,  PROT_SET_Q10(10.0),   0,             PROT_SET_Q10(100.0)  }, /* OC1 电流 A */
    { 0x8859, 0u,  PROT_SET_Q10(0.0),    0,             PROT_SET_Q10(60000)  }, /* OC1 延时 ms */
    { 0x885A, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      },
    { 0x885B, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      },
    { 0x885C, 0u,  PROT_SET_Q10(5.0),    0,             PROT_SET_Q10(100.0)  },
    { 0x885D, 0u,  PROT_SET_Q10(500.0),  0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x885E, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      },
    { 0x885F, 1u,  PROT_SET_Q10(0),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* OC3 默认告警 */
    { 0x8860, 0u,  PROT_SET_Q10(2.0),    0,             PROT_SET_Q10(100.0)  },
    { 0x8861, 0u,  PROT_SET_Q10(3000.0), 0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x8871, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* 过负荷投退 */
    { 0x8872, 1u,  PROT_SET_Q10(0),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* 默认告警 */
    { 0x8873, 0u,  PROT_SET_Q10(1.0),    0,             PROT_SET_Q10(100.0)  },
    { 0x8874, 0u,  PROT_SET_Q10(10000.0),0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x0000, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* OV 投退（本地） */
    { 0x8029, 0u,  PROT_SET_Q10(120.0),  0,             PROT_SET_Q10(200.0)  }, /* 过压 V */
    { 0x802A, 0u,  PROT_SET_Q10(10000.0),0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x0000, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* UV 投退（本地） */
    { 0x8027, 0u,  PROT_SET_Q10(20.0),   0,             PROT_SET_Q10(200.0)  }, /* 欠压 V */
    { 0x8028, 0u,  PROT_SET_Q10(10000.0),0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x888E, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* 3U0 投退 */
    { 0x888F, 0u,  PROT_SET_Q10(15.0),   0,             PROT_SET_Q10(200.0)  }, /* 3U0 V */
    { 0x8890, 0u,  PROT_SET_Q10(5000.0), 0,             PROT_SET_Q10(60000)  },
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(0.95),   PROT_SET_Q10(0.5), PROT_SET_Q10(1.0) }, /* 过量返回系数 */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(1.05),   PROT_SET_Q10(1.0), PROT_SET_Q10(1.5) }, /* 欠量返回系数 */
    { 0x8820, 0u,  PROT_SET_Q10(10000.0),PROT_SET_Q10(100.0), PROT_SET_Q10(500000.0) },
    { 0x8821, 0u,  PROT_SET_Q10(100.0),  PROT_SET_Q10(1.0),  PROT_SET_Q10(200.0) },
    { 0x8825, 0u,  PROT_SET_Q10(100.0),  PROT_SET_Q10(1.0),  PROT_SET_Q10(10000.0) },
    { 0x8826, 0u,  PROT_SET_Q10(5.0),    PROT_SET_Q10(1.0),  PROT_SET_Q10(10.0) },
    { 0x0000, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* 全局软压板投退（YK12，B7） */
    /* --- 过频 / 低频（L3-5，B8）：地址全 0 = 本地项（参考逐项地址不在
     *     本仓库，规划 §5.1 仅示"8820~8882 含低压/低频"类目）；
     *     默认值/范围**拟定**（DTU 馈线典型量级），待对照参考出厂表修订 --- */
    { 0x0000, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* OF 投退（本地） */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(51.0),   PROT_SET_Q10(50.0), PROT_SET_Q10(55.0) }, /* OF 动作频率 Hz */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(1000.0), 0,             PROT_SET_Q10(60000)  }, /* OF 延时 ms */
    { 0x0000, 1u,  PROT_SET_Q10(1),      0,             PROT_SET_Q10(1)      }, /* UF 投退（本地） */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(49.0),   PROT_SET_Q10(45.0), PROT_SET_Q10(50.0) }, /* UF 动作频率 Hz */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(1000.0), 0,             PROT_SET_Q10(60000)  }, /* UF 延时 ms */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(0.99),   PROT_SET_Q10(0.9),  PROT_SET_Q10(1.0) }, /* 过频返回系数 */
    { 0x0000, 0u,  PROT_SET_Q10(1.01),   PROT_SET_Q10(1.0),  PROT_SET_Q10(1.1) }, /* 低频返回系数 */
};

static uint32_t s_val[2][PS_ID_COUNT];   /* 双缓冲值区（uint32 承载 int32，校验和按字覆盖）
                                          * B7：写者改影子区后单字交换 s_act，
                                          * 读侧（protectTask selfcheck/get）永远看到一致快照 */
static volatile uint8_t s_act;           /* 活跃区下标（0/1）；交换 = 单字存储 */
static uint32_t s_sum;                   /* 封存的正码 */
static uint32_t s_sumn;                  /* 封存的反码 */
static uint64_t s_bad_mask;              /* load_raw/parse 越界位图（B8：40 项 → 64 位） */
static uint8_t  s_locked;                /* 定值非法 → 闭锁（L5-1） */
static uint8_t  s_dirty;                 /* 未落盘定值改动（B7 持久化脏标志） */

/*
 * 函数功能：sum32 覆盖指定值区（参考 Fun_CalSum32 同款：32 位字累加自然回绕）
 * 入口参数：vals - PS_ID_COUNT 个字的值区
 * 返 回 值：校验和正码
 */
static uint32_t prot_sum_buf(const uint32_t *vals) {
    uint32_t sum = 0u;
    uint32_t i;

    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        sum += vals[i];
    }
    return sum;
}

/*
 * 函数功能：把元数据表默认值刷进 RAM 值区
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：无
 */
static void prot_load_defaults(void) {
    uint32_t i;

    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        s_val[s_act][i] = (uint32_t)g_prot_set_meta[i].def;
    }
}

/*
 * 函数功能：装载出厂默认值并封存校验和（幂等）
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：无
 */
void prot_set_init(void) {
    prot_load_defaults();
    s_bad_mask = 0u;
    s_locked = 0u;
    s_dirty = 0u;
    prot_set_seal();
}

/*
 * 函数功能：取最近一次 load_raw 的越界位图
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：bit i = 第 i 项越界（load_raw 失败后有效）
 */
uint64_t prot_set_bad_mask(void) {
    return s_bad_mask;
}

/*
 * 函数功能：整表装载外部值（P4 起由 cfg_file 定值段调用），逐项范围校验
 * 入口参数：vals - PS_ID_COUNT 个 Q10 值
 * 返 回 值：0 全部合法（已装载并封存）/ -1 存在越界项或空指针（整表不装载）
 * 函数说明：all-or-nothing——宁可全旧不可半新（定值一致性优先）；
 *           越界项经 prot_set_bad_mask() 指认。
 */
int prot_set_load_raw(const int32_t *vals) {
    uint64_t mask = 0u;
    uint32_t cur_act;
    uint32_t *shadow;
    uint32_t i;

    if (vals == 0) {
        return -1;
    }
    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        if ((vals[i] < g_prot_set_meta[i].min) || (vals[i] > g_prot_set_meta[i].max)) {
            mask |= (1uLL << i);
        }
    }
    s_bad_mask = mask;
    if (mask != 0u) {
        return -1;
    }
    /* 原子装载（B7）：写影子区 → 封存 → 单字交换；读侧无中间态 */
    cur_act = s_act;
    shadow  = s_val[cur_act ^ 1u];
    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        shadow[i] = (uint32_t)vals[i];
    }
    s_sum    = prot_sum_buf(shadow);
    s_sumn   = ~s_sum;
    s_locked = 0u;
    s_act    = (uint8_t)(cur_act ^ 1u);
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：单项写入（范围校验）
 * 入口参数：id  - 定值项编号；q10 - Q10 定点值
 * 返 回 值：0 / -1 越界或非法编号拒写（原值不动）
 * 函数说明：**不自动重封校验和**——批量改完必须显式 prot_set_seal()，
 *           否则 selfcheck 判"定值被非法改写"（参考系统改定值走重写整表）。
 */
int prot_set_set(prot_set_id_t id, int32_t q10) {
    if (id >= PS_ID_COUNT) {
        return -1;
    }
    if ((q10 < g_prot_set_meta[id].min) || (q10 > g_prot_set_meta[id].max)) {
        return -1;
    }
    s_val[s_act][(uint32_t)id] = (uint32_t)q10;
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：单项**原子**写入+封存（B7，收口 B5 竞态窗口）
 * 入口参数：id  - 定值项编号；q10 - Q10 定点值
 * 返 回 值：0 / -1 越界或非法编号拒写（原值不动）
 * 函数说明：影子区拷贝 → 改影子 → 按影子重封校验和 → 单字交换活跃区。
 *           selfcheck 任何时刻看到的都是"值区与封存一致"的完整快照
 *           （区别于 prot_set_set+seal 批处理路径；两路径勿在一次批处理中交错）。
 *           置脏标志 → 104 任务通知 defaultTask（配置引擎属主）落盘。
 */
int prot_set_set_sealed(prot_set_id_t id, int32_t q10) {
    uint32_t cur_act;
    uint32_t *shadow;

    if (id >= PS_ID_COUNT) {
        return -1;
    }
    if ((q10 < g_prot_set_meta[id].min) || (q10 > g_prot_set_meta[id].max)) {
        return -1;
    }
    cur_act = s_act;
    shadow  = s_val[cur_act ^ 1u];
    (void)memcpy(shadow, s_val[cur_act], sizeof(s_val[0]));
    shadow[(uint32_t)id] = (uint32_t)q10;
    s_sum    = prot_sum_buf(shadow);
    s_sumn   = ~s_sum;
    s_locked = 0u;
    s_act    = (uint8_t)(cur_act ^ 1u);   /* 单字交换：读侧原子切换 */
    s_dirty  = 1u;
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：脏标志三件套（B7 持久化握手）
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：peek/take = 1 存在未落盘改动 / 0 干净；mark 无返回
 * 函数说明：peek 非消费（iec104Task 每轮通知，直到落盘成功）；
 *           take 消费（defaultTask 落盘前）；mark 写盘失败回置（等下轮重试）。
 *           单字节标志，多读者安全；写者只有 set_sealed（置）与属主任务（清/置）。
 */
uint8_t prot_set_dirty_peek(void) {
    return s_dirty;
}

uint8_t prot_set_dirty_take(void) {
    uint8_t d = s_dirty;

    s_dirty = 0u;
    return d;
}

void prot_set_dirty_mark(void) {
    s_dirty = 1u;
}

/*
 * 函数功能：读定值 Q10 原值
 * 入口参数：id - 定值项编号
 * 返 回 值：Q10 值；非法编号返回 0
 */
int32_t prot_set_get(prot_set_id_t id) {
    if (id >= PS_ID_COUNT) {
        return 0;
    }
    return (int32_t)s_val[s_act][(uint32_t)id];
}

/*
 * 函数功能：读定值工程量浮点值
 * 入口参数：id - 定值项编号
 * 返 回 值：Q10 → float；非法编号返回 0.0
 */
float prot_set_get_f(prot_set_id_t id) {
    return PROT_SET_FROM_Q10(prot_set_get(id));
}

/*
 * 函数功能：读投退/枚举项
 * 入口参数：id - 定值项编号
 * 返 回 值：!=0 视为投入（1/0）
 */
uint8_t prot_set_get_ctl(prot_set_id_t id) {
    return (prot_set_get(id) != 0) ? 1u : 0u;
}

/*
 * 函数功能：实时计算校验和（不读封存值）
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：sum32 正码
 */
uint32_t prot_set_checksum(void) {
    return prot_sum_buf(s_val[s_act]);
}

/*
 * 函数功能：封存当前值区的正/反码对（合法改定值闭环的最后一步）
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：无
 * 函数说明：封存同时解除闭锁——selfcheck 失配后的唯一合法解锁路径。
 *           ⚠ 批处理路径（prot_set_set 多次 + 本函数收尾）在 set 与 seal
 *           之间存在"已改值未封存"窗口，selfcheck 会如实判失配（防篡改语义）；
 *           板端单项写一律走 prot_set_set_sealed（原子，无此窗口）。
 */
void prot_set_seal(void) {
    s_sum  = prot_sum_buf(s_val[s_act]);
    s_sumn = ~s_sum;
    s_locked = 0u;
}

/*
 * 函数功能：定值自检（L5-1）——重算 sum32 并与封存值比对
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：0 通过 / -1 失配（已置闭锁）
 * 函数说明：失配 → s_locked 置位并保持，直到下一次 seal；
 *           元件层每拍读 prot_set_locked() 决定整体复位（联动闭锁）。
 *           B7 双缓冲 + seqlock 式复核：先读封存和、再读值区、再读封存和，
 *           两次不同 = 检查期间发生了原子提交 → 本轮不作数（下拍再查），
 *           杜绝"提交瞬间被巡检撞见"的误锁（收口 B5 竞态窗口）。
 */
int prot_set_selfcheck(void) {
    uint32_t sum_a = s_sum;
    uint32_t calc  = prot_sum_buf(s_val[s_act]);
    uint32_t sum_b = s_sum;

    if (sum_a != sum_b) {
        /* 检查期间有 set_sealed/load_raw 提交：快照不一致，本轮跳过 */
        return (s_locked != 0u) ? -1 : 0;
    }
    if ((calc != sum_a) || (sum_a != ~s_sumn)) {
        s_locked = 1u;   /* 值区与封存不符：定值被非法改写 → 闭锁 */
    }
    return (s_locked != 0u) ? -1 : 0;
}

/*
 * 函数功能：读闭锁状态
 * 入口参数：无
 * 返 回 值：1 = 定值非法（保护应整体闭锁）/ 0 = 正常
 */
uint8_t prot_set_locked(void) {
    return s_locked;
}

/* ==================== 持久化 blob（B7，纯逻辑） ========================= */

/* 小端编解码（blob 跨端一致；主机单测与 MCU 同一份字节口径） */

/*
 * 函数功能：16 位值按小端写入缓冲
 * 入口参数：p - 写位置（≥2 字节余量）；v - 值
 * 返 回 值：无
 */
static void s_put16(uint8_t *p, uint16_t v) {
    p[0] = (uint8_t)(v & 0xFFu);
    p[1] = (uint8_t)(v >> 8);
}

/*
 * 函数功能：32 位值按小端写入缓冲
 * 入口参数：p - 写位置（≥4 字节余量）；v - 值
 * 返 回 值：无
 */
static void s_put32(uint8_t *p, uint32_t v) {
    p[0] = (uint8_t)(v & 0xFFu);
    p[1] = (uint8_t)((v >> 8) & 0xFFu);
    p[2] = (uint8_t)((v >> 16) & 0xFFu);
    p[3] = (uint8_t)(v >> 24);
}

/*
 * 函数功能：从小端缓冲读 16 位值
 * 入口参数：p - 读位置
 * 返 回 值：值  uint16_t
 */
static uint16_t s_get16(const uint8_t *p) {
    return (uint16_t)((uint32_t)p[0] | ((uint32_t)p[1] << 8));
}

/*
 * 函数功能：从小端缓冲读 32 位值
 * 入口参数：p - 读位置
 * 返 回 值：值  uint32_t
 */
static uint32_t s_get32(const uint8_t *p) {
    return (uint32_t)p[0] | ((uint32_t)p[1] << 8) | ((uint32_t)p[2] << 16)
           | ((uint32_t)p[3] << 24);
}

/*
 * 函数功能：把当前值区序列化为 blob（校验和按值区现算，不依赖封存值）
 * 入口参数：p_buf - 输出缓冲；cap - 容量；p_len - 实际长度输出
 * 返 回 值：0 / -1 参数非法或容量不足
 */
int prot_set_store_serialize(uint8_t *p_buf, uint32_t cap, uint32_t *p_len) {
    const uint32_t *vals = s_val[s_act];
    uint32_t sum = 0u;
    uint32_t i;

    if ((p_buf == 0) || (p_len == 0) || (cap < PROT_SET_BLOB_SZ)) {
        return -1;
    }
    s_put32(p_buf, PROT_SET_BLOB_MAGIC);
    s_put16(p_buf + 4u, (uint16_t)PROT_SET_BLOB_VER);
    s_put16(p_buf + 6u, (uint16_t)PS_ID_COUNT);
    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        s_put32(p_buf + PROT_SET_BLOB_HDR_SZ + 4u * i, vals[i]);
        sum += vals[i];
    }
    s_put32(p_buf + PROT_SET_BLOB_SZ - 8u, sum);
    s_put32(p_buf + PROT_SET_BLOB_SZ - 4u, ~sum);
    *p_len = PROT_SET_BLOB_SZ;
    return 0;
}

/*
 * 函数功能：解析 blob 并**整表原子**装载（all-or-nothing）
 * 入口参数：p_buf/len - blob 字节流
 * 返 回 值：0 已装载并封存 / -1 拒绝（magic/版本/长度/校验对不符或任一项
 *           越界 → 活跃值区一字不动；越界项经 prot_set_bad_mask() 指认）
 * 函数说明：解码/校验全在影子区进行，只有全部通过才交换活跃区——
 *           损坏 blob 不可能污染在用的定值（掉电/写坏/版本换代同一路径）。
 */
int prot_set_store_parse(const uint8_t *p_buf, uint32_t len) {
    uint32_t cur_act;
    uint32_t *shadow;
    uint32_t sum = 0u;
    uint64_t mask = 0u;
    uint32_t i;

    if ((p_buf == 0) || (len != PROT_SET_BLOB_SZ)) {
        return -1;
    }
    if (s_get32(p_buf) != PROT_SET_BLOB_MAGIC) {
        return -1;
    }
    if (s_get16(p_buf + 4u) != (uint16_t)PROT_SET_BLOB_VER) {
        return -1;
    }
    if (s_get16(p_buf + 6u) != (uint16_t)PS_ID_COUNT) {
        return -1;
    }
    cur_act = s_act;
    shadow  = s_val[cur_act ^ 1u];
    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        uint32_t v = s_get32(p_buf + PROT_SET_BLOB_HDR_SZ + 4u * i);

        shadow[i] = v;
        sum += v;
    }
    if (sum != s_get32(p_buf + PROT_SET_BLOB_SZ - 8u)) {
        return -1;   /* 校验和正码不符（影子区未交换前不可见，无害） */
    }
    if (~sum != s_get32(p_buf + PROT_SET_BLOB_SZ - 4u)) {
        return -1;   /* 反码对不符 */
    }
    for (i = 0u; i < (uint32_t)PS_ID_COUNT; i++) {
        if (((int32_t)shadow[i] < g_prot_set_meta[i].min)
            || ((int32_t)shadow[i] > g_prot_set_meta[i].max)) {
            mask |= (1uLL << i);
        }
    }
    s_bad_mask = mask;
    if (mask != 0u) {
        return -1;   /* 校验对一致但含越界项：同样整表拒绝 */
    }
    s_sum    = sum;
    s_sumn   = ~sum;
    s_locked = 0u;
    s_act    = (uint8_t)(cur_act ^ 1u);
    return 0;
}