A6：PCA9555 驱动 + 「接地脚永远是输入」的硬约束
U23 @ 0x20，16 个脚全部是输入：5×EFUSE_FLT# + 5×EFUSE_PGOOD + BUCK_PG + INA_ALERT + 4 个焊死在地上的备用脚（P0_7 / P1_5~7）。位表与地址从 .claude/pcb1-parts.json 的真实焊盘网络逐脚核回来，与设计文档 §17.2 一致。 驱动根本不提供「把某个脚配成输出」的接口（和 sr595.h 不提供「抬 OE#」同一条 规矩），方向字一律过 pca9555_dir_safe()，不安全直接 abort。原因是 PCA9555 的 Output Port 寄存器复位值是 0xFF —— 把接地脚配成输出的那一刻它就输出高电平， 而真器件既不报错也不 NAK，只是发烫。 三种极性（FLT# 低有效 / PGOOD 高有效 / INA_ALERT 低有效）各自只在一个函数里 出现一次；上层问「有没有故障」，不许自己去 & 位。 sim 侧新增按 datasheet 建模的假 PCA9555：Output 复位 0xFF、输入按位合成、 接地脚被驱动时记短路、INT# 只被「读输入端口」清除。为此给假 I²C 总线加了一个 窃听钩子（POST_WRITE / PRE_READ）—— 通用寄存器表模拟不了「配成输出就对地 短路」这类事，以后再有这种器件照这个挂。 验收：8 条 ctest（81 用例）全绿；idf.py build 通过，pca9555.c.obj 在。 12 个「一定会被写出来的错」逐个注进去跑过，全部变红。 Co-Authored-By: Claude Opus 5 <[email protected]>
这个提交包含在：
zhou yang
@@ -6,5 +6,6 @@ idf_component_register(
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SRCS "ina226.c"
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"dac63204.c"
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"sr595.c"
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"pca9555.c"
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INCLUDE_DIRS "include"
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REQUIRES phonerail_hal)
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@@ -0,0 +1,139 @@
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/* PCA9555（U23，地址 0x20）—— 板上唯一的 I/O 扩展器，**16 个脚全部是输入**。
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挂的是五路 eFuse 的 FLT#/PGOOD、Buck 的线或 PWRGD、六片 INA226 的线或 ALERT，
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共 12 个信号 + 4 个直接接地的备用脚（设计文档 §17.2）。
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⚠️ **本驱动不提供「把某个脚配成输出」的接口，一个都不提供。**
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四个备用脚 P0_7 / P1_5~7 在板上**直接接地、不串限流电阻**（§17.2 的注，
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图纸上已标）。而 PCA9555 的 Output Port 寄存器**复位值是 0xFF**——
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所以只要把其中一个配成输出，它下一刻就输出高电平，**直接对地短路**。
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配错既不会报错也不会 NAK，只会发烫。所以方向字一律走 pca9555_dir_safe()，
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不安全直接 abort。这跟 sr595.h 不提供「抬 OE#」是同一条规矩。
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§10.10 的降级行为：这片不应答 = 失去 FAULT / PG 可见性，**不关输出**，
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改用 INA226 的电压判据兜底并持续告警。所以本驱动的读失败一律只是返回错误码，
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不做任何动作。
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本驱动只经 hal_i2c_*，宿主机上由 sim 的假 PCA9555（`sim_pca9555_*`）全部测完。 */
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#ifndef PCA9555_H
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#define PCA9555_H
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#include <stdbool.h>
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#include <stdint.h>
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#include "hal_err.h"
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/* ---- 地址与引脚 ---------------------------------------------------------- */
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/* A0 = A1 = A2 = GND（U23 的 pin21 / pin2 / pin3，已按 PCB 焊盘网络核过）。 */
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#define PCA9555_ADDR 0x20
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/* `IOEXP_INT#`：开漏、低有效、板上 R608 10 kΩ 上拉，直连 ESP32 IO38（§8.1）。
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⚠️ **中断只是加速路径，不是主路径**：§10.3 的 `t_safety` 每 20 ms 无条件轮询
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||||
读一次两个输入端口。原因是 PCA9555 的 INT 要**读走输入端口才会释放**，而且
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输入自己变回原值时它也会释放 —— 只靠中断的话，漏掉一次读就再也等不到下一个沿。
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||||
A6 只留这个宏，读它是 A8/A10 的活。 */
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#define PCA9555_PIN_INT_N 38
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/* ---- 寄存器（全部 8 位） ------------------------------------------------- */
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#define PCA9555_REG_INPUT0 0x00
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#define PCA9555_REG_INPUT1 0x01
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#define PCA9555_REG_OUTPUT0 0x02
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#define PCA9555_REG_OUTPUT1 0x03
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#define PCA9555_REG_POLINV0 0x04
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#define PCA9555_REG_POLINV1 0x05
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#define PCA9555_REG_CONFIG0 0x06
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#define PCA9555_REG_CONFIG1 0x07
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/* 方向寄存器：**1 = 输入**（复位值 0xFF）。本板全输入，所以只会写这一个值。 */
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#define PCA9555_DIR_ALL_INPUT 0xFFu
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/* 极性反转寄存器必须是 0。写成非 0 的现象是「五路同时报故障」或者更糟的
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「五路故障全都看不见」，而 I²C 一切正常 —— init 会写 0 并回读校验。 */
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#define PCA9555_POLINV_NONE 0x00u
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/* ---- 位分配（从 `.claude/pcb1-parts.json` 的真实焊盘网络逐脚核对） -------
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Port0 bit0~4 = EFUSE_FLT1~5 bit5 = BUCK_PG bit6 = INA_ALERT bit7 = 接地
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Port1 bit0~4 = EFUSE_PG1~5 bit5~7 = 接地
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这一次两张表**确实是顺排的**（`bit = rail - 1`），和 INA226 地址、595 位号
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那两张表不一样。所以这里最容易写出来的错不是「算式」，而是
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||||
**把 FLT 和 PG 的端口搞反** —— 两个端口的 bit0~4 长得一模一样，
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搞反之后「有故障」会被读成「电源良好」，方向正好相反。
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所以取位号一律走下面两个函数，不要在别处写 `1 << (rail - 1)`。 */
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#define PCA9555_RAIL_COUNT 5
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#define PCA9555_BIT_BUCK_PG 5 /* Port0，五路 Buck 的 PWRGD 线或（都是开漏） */
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#define PCA9555_BIT_INA_ALERT 6 /* Port0，六片 INA226 的 ALERT 线或 */
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/* 接地的备用脚。**永远、永远是输入。** */
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#define PCA9555_P0_GND_MASK 0x80u /* P0_7 */
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#define PCA9555_P1_GND_MASK 0xE0u /* P1_5 P1_6 P1_7 */
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||||
/* rail 是 **1~5**，越界 abort。返回的是**位号**（0~4），不是掩码。 */
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||||
int pca9555_flt_bit(int rail); /* Port0 */
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||||
int pca9555_pg_bit(int rail); /* Port1 */
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/* 12 个信号位互不重复、都没落到接地脚上、FLT 与 PG 分属两个端口。
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||||
启动自检调一次（A7，和 ina226_addr_table_ok() / sr595_map_ok() 一起）。 */
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bool pca9555_map_ok(void);
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||||
/* 0x20 不与 INA226(0x40/41/44/45/42/43) / DAC63204(0x4A/0x4B) / LM75(0x48) 撞车。 */
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||||
bool pca9555_addr_ok(void);
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||||
/* dir 里 1 = 输入。返回 false = 这个方向字会把某个**接地脚**配成输出。
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||||
驱动内部走到 false 直接 abort：悄悄放过去的后果是板子发烫，不是功能不好用。 */
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||||
bool pca9555_dir_safe(int port, uint8_t dir);
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||||
/* ---- 采样 ---------------------------------------------------------------- */
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typedef struct {
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uint8_t port0;
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uint8_t port1;
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} pca9555_in_t;
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||||
/* 认件：读回两个方向寄存器，全 0xFF（复位值）才算是它。
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||||
不应答 → HAL_ERR_NAK；应答了但方向寄存器不是复位值 → HAL_ERR_BUS
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||||
（这个地址上有东西，但不是一片刚上电的 PCA9555）。 */
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||||
hal_err_t pca9555_probe(void);
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||||
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||||
/* 写方向（全输入）与极性反转（全 0）并**逐个回读校验**，回读不一致 → HAL_ERR_BUS。
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||||
⚠️ Output Port 一个字节都不写：写它没有意义（没有输出脚），而写错方向的
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||||
后果见文件头。 */
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hal_err_t pca9555_init(void);
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||||
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||||
/* 巡检主路径：**一次事务**读两个输入端口（§10.3 的 0.12 ms 预算就是按一次算的；
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||||
PCA9555 的读指针在 0x00 / 0x01 之间 toggle，这两个字节是 datasheet 保证的）。 */
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||||
hal_err_t pca9555_read_inputs(pca9555_in_t *out);
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/* ---- 语义判读 ------------------------------------------------------------
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||||
四个信号**三种极性**，这是本文件第二个容易写反的地方。极性只在下面四个函数里
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各出现一次（和 sr595_set_hub_reset() 里那个反相同一个道理：多一处就多一处写反
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||||
的机会）。上层一律问「有没有故障」，不许自己去 & 位。 */
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||||
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||||
/* TPS25940A 的 `FLT#`：开漏、板上 R113 47 kΩ 上拉 ⇒ **低 = 有故障**。 */
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bool pca9555_rail_fault(const pca9555_in_t *in, int rail);
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||||
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||||
/* TPS25940A 的 `PGOOD`：开漏、R115 47 kΩ 上拉，输出 2.97 V 以上才释放
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||||
⇒ **高 = 电源良好**。 */
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||||
bool pca9555_rail_pg(const pca9555_in_t *in, int rail);
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||||
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||||
/* 五路 Buck 的 `PWRGD` 线或（开漏）⇒ **高 = 五路都正常**；低只说明「有某一路
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||||
不正常」，看不出是哪一路（§16.1）。 */
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||||
bool pca9555_buck_pg(const pca9555_in_t *in);
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||||
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||||
/* 六片 INA226 的 `ALERT` 线或：开漏、低有效 ⇒ **低 = 有片子在告警**。 */
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||||
bool pca9555_ina_alert(const pca9555_in_t *in);
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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||||
#endif /* PCA9555_H */
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@@ -0,0 +1,194 @@
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||||
/* PCA9555 驱动。只经 hal_i2c_*，不碰任何平台头文件。 */
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#include "pca9555.h"
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#include <assert.h>
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#include <stddef.h>
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#include "hal_i2c.h"
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||||
/* 位表见 pca9555.h。这两张表**这次确实是顺排的**，但仍然写成表：
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||||
哪天硬件改一根线，改这里一处就够，而不是满工程找 `1 << (rail - 1)`。 */
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||||
static const uint8_t s_flt_bit[PCA9555_RAIL_COUNT] = { 0, 1, 2, 3, 4 }; /* Port0 */
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||||
static const uint8_t s_pg_bit[PCA9555_RAIL_COUNT] = { 0, 1, 2, 3, 4 }; /* Port1 */
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int pca9555_flt_bit(int rail)
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||||
{
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||||
assert(rail >= 1 && rail <= PCA9555_RAIL_COUNT); /* 越界是调用方算错了，不许悄悄返回 */
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||||
return s_flt_bit[rail - 1];
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||||
}
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||||
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||||
int pca9555_pg_bit(int rail)
|
||||
{
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||||
assert(rail >= 1 && rail <= PCA9555_RAIL_COUNT);
|
||||
return s_pg_bit[rail - 1];
|
||||
}
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||||
bool pca9555_map_ok(void)
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||||
{
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||||
uint8_t p0 = 0, p1 = 0;
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for (int rail = 1; rail <= PCA9555_RAIL_COUNT; rail++) {
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||||
const uint8_t f = (uint8_t)(1u << s_flt_bit[rail - 1]);
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||||
const uint8_t g = (uint8_t)(1u << s_pg_bit[rail - 1]);
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||||
if ((p0 & f) != 0 || (p1 & g) != 0) {
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return false; /* 两路占了同一位 */
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}
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p0 |= f;
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||||
p1 |= g;
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||||
}
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const uint8_t buck = (uint8_t)(1u << PCA9555_BIT_BUCK_PG);
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||||
const uint8_t alrt = (uint8_t)(1u << PCA9555_BIT_INA_ALERT);
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||||
if ((p0 & buck) != 0 || (p0 & alrt) != 0 || buck == alrt) {
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||||
return false; /* 线或的两根撞到某路 FLT 上，或者撞到一起 */
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}
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||||
p0 |= (uint8_t)(buck | alrt);
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/* 一个信号都不许落到接地脚上 —— 落上去就等于永远读到 0（FLT 永远报故障，
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||||
PG 永远报「不良」），而 I²C 一切正常。 */
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if ((p0 & PCA9555_P0_GND_MASK) != 0 || (p1 & PCA9555_P1_GND_MASK) != 0) {
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return false;
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||||
}
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||||
return true;
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}
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bool pca9555_addr_ok(void)
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{
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/* 同一条 I²C 上的其它器件（§8.2）。 */
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static const uint8_t others[] = { 0x40, 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x48, 0x4A, 0x4B };
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||||
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||||
if (PCA9555_ADDR > 0x7f) {
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||||
return false;
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||||
}
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for (size_t i = 0; i < sizeof(others); i++) {
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||||
if (others[i] == PCA9555_ADDR) {
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||||
return false;
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||||
}
|
||||
}
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||||
return true;
|
||||
}
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||||
|
||||
bool pca9555_dir_safe(int port, uint8_t dir)
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||||
{
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||||
if (port != 0 && port != 1) {
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||||
return false;
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||||
}
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/* 1 = 输入。接地脚对应的位必须是 1，一位都不能少。 */
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const uint8_t gnd = (port == 0) ? PCA9555_P0_GND_MASK : PCA9555_P1_GND_MASK;
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||||
return (dir & gnd) == gnd;
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||||
}
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||||
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||||
/* ---- 寄存器读写 ---------------------------------------------------------
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||||
PCA9555 的寄存器是 8 位的，命令字节在**成对**的寄存器之间 toggle
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||||
（0/1、2/3、4/5、6/7），不是无限自增。本驱动只在一对之内连读 2 字节，
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||||
落在 datasheet 保证的范围里；跨对连读（比如从 0x06 读 4 字节）行为不同，
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||||
别那么写。 */
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||||
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||||
static hal_err_t read_reg(uint8_t reg, uint8_t *val)
|
||||
{
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||||
return hal_i2c_write_read(PCA9555_ADDR, ®, 1, val, 1);
|
||||
}
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||||
|
||||
static hal_err_t write_reg(uint8_t reg, uint8_t val)
|
||||
{
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||||
const uint8_t wr[2] = { reg, val };
|
||||
return hal_i2c_write(PCA9555_ADDR, wr, sizeof(wr));
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 写完立刻回读比对。回读不一致 = 总线上有东西但不是我们以为的那片。 */
|
||||
static hal_err_t write_verify(uint8_t reg, uint8_t val)
|
||||
{
|
||||
hal_err_t err = write_reg(reg, val);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
uint8_t rb = 0;
|
||||
err = read_reg(reg, &rb);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
return (rb == val) ? HAL_OK : HAL_ERR_BUS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
hal_err_t pca9555_probe(void)
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||||
{
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||||
uint8_t c0 = 0, c1 = 0;
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||||
hal_err_t err = read_reg(PCA9555_REG_CONFIG0, &c0);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
err = read_reg(PCA9555_REG_CONFIG1, &c1);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
/* 刚上电的 PCA9555 两个方向寄存器都是 0xFF。不是的话，要么这地址上蹲着别的
|
||||
器件，要么它已经被谁配过了 —— 两种都要在启动时就叫出来。 */
|
||||
return (c0 == PCA9555_DIR_ALL_INPUT && c1 == PCA9555_DIR_ALL_INPUT) ? HAL_OK : HAL_ERR_BUS;
|
||||
}
|
||||
|
||||
hal_err_t pca9555_init(void)
|
||||
{
|
||||
/* 方向必须先于一切：这一步写错就是四个接地脚被驱动成高电平。
|
||||
全输入是唯一合法值，assert 拦的是「哪天有人顺手改了这个常量」。 */
|
||||
assert(pca9555_dir_safe(0, PCA9555_DIR_ALL_INPUT));
|
||||
assert(pca9555_dir_safe(1, PCA9555_DIR_ALL_INPUT));
|
||||
|
||||
hal_err_t err = write_verify(PCA9555_REG_CONFIG0, PCA9555_DIR_ALL_INPUT);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
err = write_verify(PCA9555_REG_CONFIG1, PCA9555_DIR_ALL_INPUT);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 极性反转清零。复位值本来就是 0，但「本来就是」不值得赌 —— 看门狗复位
|
||||
只复位 ESP32，PCA9555 是不掉电的，上一条命的残留值会原样留着。 */
|
||||
err = write_verify(PCA9555_REG_POLINV0, PCA9555_POLINV_NONE);
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
return write_verify(PCA9555_REG_POLINV1, PCA9555_POLINV_NONE);
|
||||
}
|
||||
|
||||
hal_err_t pca9555_read_inputs(pca9555_in_t *out)
|
||||
{
|
||||
if (out == NULL) {
|
||||
return HAL_ERR_ARG;
|
||||
}
|
||||
const uint8_t reg = PCA9555_REG_INPUT0;
|
||||
uint8_t rd[2] = { 0, 0 };
|
||||
hal_err_t err = hal_i2c_write_read(PCA9555_ADDR, ®, 1, rd, sizeof(rd));
|
||||
if (err != HAL_OK) {
|
||||
return err;
|
||||
}
|
||||
out->port0 = rd[0];
|
||||
out->port1 = rd[1];
|
||||
return HAL_OK;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ---- 语义判读（极性各出现一次，见头文件） -------------------------------- */
|
||||
|
||||
bool pca9555_rail_fault(const pca9555_in_t *in, int rail)
|
||||
{
|
||||
assert(in != NULL);
|
||||
return (in->port0 & (uint8_t)(1u << pca9555_flt_bit(rail))) == 0; /* FLT# 低有效 */
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool pca9555_rail_pg(const pca9555_in_t *in, int rail)
|
||||
{
|
||||
assert(in != NULL);
|
||||
return (in->port1 & (uint8_t)(1u << pca9555_pg_bit(rail))) != 0; /* PGOOD 高 = 良好 */
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool pca9555_buck_pg(const pca9555_in_t *in)
|
||||
{
|
||||
assert(in != NULL);
|
||||
return (in->port0 & (uint8_t)(1u << PCA9555_BIT_BUCK_PG)) != 0; /* 高 = 五路都正常 */
|
||||
}
|
||||
|
||||
bool pca9555_ina_alert(const pca9555_in_t *in)
|
||||
{
|
||||
assert(in != NULL);
|
||||
return (in->port0 & (uint8_t)(1u << PCA9555_BIT_INA_ALERT)) == 0; /* ALERT 低有效 */
|
||||
}
|
||||
在新工单中引用
屏蔽一个用户