A8：任务骨架与调度（5 个任务、两把锁）
需求 §10.3 落地。四件事： 1. 五任务表（tasks.c）：周期与优先级写在一张 const 表里，开机自检查的是 相对顺序（safety 唯一最高、log 唯一最低、thermal 与 actuator 同级）， 外加「巡检周期必须长于 INA226 一帧转换 8.8 ms」。不过就 abort。 2. 节拍器（sched.c）：记下一次该醒的绝对时刻，回绕安全（int32_t 差判先后）。 过载时跳过错过的整周期、保住相位，不补跑。 3. 两把锁（hal_lock）：I²C 与 74HC595，禁止嵌套持有 —— 这块板上两者没有交集， 「拿着 A 去拿 B」永远是写错了。ESP 侧用 mutex 取优先级继承。 4. t_safety 的一个周期：拿锁 → 6 片 INA226 的 V+I + PCA9555 两端口 → 放锁。 不死等锁（5 ms 超时就跳过这圈），一片读失败不中断整圈、保留上一圈的值。 I²C 占用由 HAL 按线上真实字节数记账（两个目标同一份代码），静态预算与实测 必须相等：一次寄存器读 48 位，一圈 13 次事务 = 1560 µs / 20 ms = 7.8 %， 与 §10.3 手算的「约 1.5 ms / 约 8 %」相符（本节的 46 位没数 STOP 和重复 START）。 sim 侧配套两样：假 I²C 事务真的把虚拟时钟花掉（否则时序测试是空话）， 以及可强制的加锁纪律检查（配一条反向测试，防止检查本身失灵）。 11 条 ctest（161 例）全绿，idf.py build 通过；16 个注错实验全部变红。 Co-Authored-By: Claude Opus 5 <[email protected]>
这个提交包含在：
zhou yang
@@ -0,0 +1,58 @@
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/* I²C 总线占用核算 —— 需求 §10.3 那 8 % 的可执行版本。
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§10.3 手算了一遍「t_safety 每 20 ms 要占总线多久」，结论是约 1.5 ms、约 8 %，
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并在末尾要求「首板上电时用逻辑分析仪实测复核一次」。这里做的是中间那一档：
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让固件**自己按线上真实发生的事务**把这个数算出来，两个目标（sim 与 ESP）
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用的是同一份计数代码，所以宿主机上跑出来的数就是上板会打印出来的数。
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为什么放在 HAL 里而不是应用层：只有 HAL 知道每次事务真正过了多少字节。
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放在应用层就变成「按计划中的事务数手算」，那是把 §10.3 的算式抄第二遍
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—— 少读一次寄存器、多一次重试，手算的那份都不会变。
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⚠️ 这是**理想时序**的下限：不含时钟延展、不含 NAK 重试、不含事务之间
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固件自己的开销。它能证明「预算没被写崩」，不能替代 §10.3 要求的实测。 */
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#ifndef HAL_I2C_ACCT_H
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#define HAL_I2C_ACCT_H
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#include <stddef.h>
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#include <stdint.h>
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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#define HAL_I2C_FREQ_HZ_DEFAULT 400000u
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/* 一次事务在总线上占的**位周期数**。
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写: START + (1+wr_len) 个字节 × 9 位 + STOP
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写后读: START + (1+wr_len) 字节 + 重复 START + (1+rd_len) 字节 + STOP
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每字节 9 位 = 8 数据 + 1 应答；START / 重复 START / STOP 各按 1 个位周期计。
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rd_len == 0 就是纯写，wr_len == 0 就是纯读（探测是 wr_len = rd_len = 0）。
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对一次 INA226 寄存器读（wr 1 字节、rd 2 字节）它给出 48 位 = 120 µs @400 kHz。
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§10.3 手算的是「≈46 个位周期 ≈115 µs」—— 差的两位是 STOP 和一个 START，
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§10.3 没数进去。整周期的结论不变（1.56 ms / 7.8 %，见 §10.3 的「约 1.5 ms / 约 8 %」）。 */
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uint32_t hal_i2c_txn_bits(size_t wr_len, size_t rd_len);
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/* 累计位周期数。两个 HAL 实现都在事务成功**与失败**之后调它 ——
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NAK 掉的事务也占了总线时间（地址字节已经发出去了）。 */
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void hal_i2c_acct_add(size_t wr_len, size_t rd_len);
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uint64_t hal_i2c_acct_bits(void);
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uint32_t hal_i2c_acct_txns(void);
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/* 位周期 → µs，按当前总线频率。hal_i2c_init() 会把频率填进来（0 视为默认 400 kHz）。 */
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void hal_i2c_acct_set_freq(uint32_t hz);
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uint32_t hal_i2c_acct_freq(void);
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uint64_t hal_i2c_bits_to_us(uint64_t bits);
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/* 取「从上一次取样到现在」占了多少 µs，并把取样点推到现在。
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t_safety 每个周期调一次，拿到的就是这一周期的总线占用。 */
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uint32_t hal_i2c_acct_window_us(uint64_t *cursor_bits);
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void hal_i2c_acct_reset(void);
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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#endif /* HAL_I2C_ACCT_H */
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@@ -0,0 +1,61 @@
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/* 互斥锁 —— HAL 的第五样东西，而且**只有两把**（需求 §10.3）。
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计划 §4.1 写着「HAL 只抽象四样：I²C / GPIO / PWM-定时 / 单调时钟，不要抽象得更多」。
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这里多出来的第五样是有理由的：§10.3 的五个任务共享的资源正好是两个
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—— I²C 总线（10 个器件在同一条上）和 74HC595 的 24 位链 —— 而「谁在用总线」
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这件事没法用前四样表达。
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为了不让它长成一个通用的锁库，这里**没有创建接口**：两把锁是枚举出来的，
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编译期就这么多，也不许再加第三把。要加第三把之前先回头看一眼 §10.3
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——「共享资源只有两个」是架构结论，不是当时懒得数。
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⚠️ **两把锁不许嵌套持有。** 595 那条链是纯 GPIO（SER/SRCLK/RCLK），
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和 I²C 没有任何交集，所以「拿着 A 去拿 B」这件事在这块板子上永远是写错了，
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而不是一个需要小心处理的情况。`hal_lock_take()` 直接把它判成 HAL_ERR_STATE
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—— 与其定一套加锁顺序然后指望后面每个人都记得，不如让它根本不可能发生。 */
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#ifndef HAL_LOCK_H
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#define HAL_LOCK_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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typedef enum {
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HAL_LOCK_I2C = 0, /* I²C 总线：6×INA226 + 2×DAC63204 + PCA9555（+ 载板 LM75） */
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HAL_LOCK_SR595, /* 74HC595 的 24 位链，全板共享（§10.6 的影子寄存器） */
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HAL_LOCK_COUNT,
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} hal_lock_id_t;
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/* 幂等。任何任务起来之前调一次；没 init 就 take 会返回 HAL_ERR_STATE
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（FreeRTOS 上那是个空句柄，不拦就是随机崩）。 */
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hal_err_t hal_lock_init(void);
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/* 拿锁。timeout_ms = HAL_LOCK_FOREVER 表示一直等。
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HAL_ERR_TIMEOUT —— 等超时了，**调用方必须自己处理**：巡检任务应当跳过这一周期
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并计一次数，不要死等（死等的现象是 t_safety 整个停摆）。
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HAL_ERR_STATE —— 没 init，或者违反了「不许嵌套持有两把锁」。
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同一个任务重复拿同一把锁也是 HAL_ERR_STATE：这两把都不是递归锁。 */
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#define HAL_LOCK_FOREVER 0xFFFFFFFFu
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hal_err_t hal_lock_take(hal_lock_id_t id, uint32_t timeout_ms);
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/* 放锁。不是自己拿的、或者根本没人拿，都会 abort ——
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那是代码写错了，悄悄放掉会让下一个持有者莫名其妙地丢掉互斥。 */
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void hal_lock_give(hal_lock_id_t id);
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/* **当前任务**是不是正持着这把锁。给断言和 sim 的强制检查用，
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不要拿它做流程控制（「没拿就拿一下」正是双重加锁的写法）。 */
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bool hal_lock_held(hal_lock_id_t id);
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/* 累计等锁失败次数（超时）。遥测里报出去，用来看总线是不是排队了。 */
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uint32_t hal_lock_timeouts(hal_lock_id_t id);
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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#endif /* HAL_LOCK_H */
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在新工单中引用
屏蔽一个用户