/* 假板子的控制面 —— 只有宿主机测试与 sim/ 自己会包含它，应用代码一律不许包含。 （包含了就编不过：ESP 目标根本不编译 sim/。） ⚠️ 模拟器是用来证明**代码逻辑**对的，不是用来证明**设计**对的。 电压、余量、时序裕量的结论全部来自设计文档的计算与首板实测。见计划 §4.2。 */ #ifndef SIM_HAL_H #define SIM_HAL_H #include #include #include "hal_gpio.h" #include "hal_i2c.h" #include "hal_i2c_acct.h" #include "hal_lock.h" #include "hal_pwm.h" #include "hal_store.h" #include "hal_time.h" #ifdef __cplusplus extern "C" { #endif /* 各路 sim 全部恢复出厂：器件表清空、引脚未配置、PWM 未配置、时钟归零、 init 标志清掉，**掉电不丢区整块擦成 0xFF**。每个测试的 setUp() 里调它。 语义是「换了一块新板子」。 */ void sim_hal_reset(void); /* **掉电重启**：除了掉电不丢区里的内容，其余与 `sim_hal_reset()` 完全一样。 §10.7 的验收「掉电重启后能读回」就是靠这两个的区别 —— 拿 reset 去测重启，测的是「刚擦干净的 flash 读不出东西」，永远绿。 */ void sim_hal_reboot(void); /* ---------------- I²C ---------------- */ #define SIM_I2C_MAX_DEV 16 #define SIM_I2C_REGS 256 #define SIM_I2C_LOG_BYTES 8 /* 假器件的窃听事件。通用寄存器表模拟不了「配成输出就对地短路」这种事， 所以按 datasheet 建模的假器件（sim_pca9555）挂一个钩子进来。 */ typedef enum { SIM_I2C_EV_POST_WRITE = 0, /* 一次写事务刚落进寄存器表 */ SIM_I2C_EV_PRE_READ, /* 一次读事务即将取寄存器表 —— 在这里合成输入 */ } sim_i2c_ev_t; struct sim_i2c_dev; typedef void (*sim_i2c_hook_t)(struct sim_i2c_dev *d, sim_i2c_ev_t ev); typedef struct sim_i2c_dev { uint8_t addr; uint8_t reg_width; /* 1 或 2 字节。2 字节按**大端**——INA226 / DAC63204 / LM75 都是 */ bool present; /* false = 器件失联（A15 降级矩阵用），事务一律 NAK */ int nak_left; /* >0：接下来 n 次事务 NAK 后自动恢复；<0：一直 NAK；0：正常 */ uint16_t regs[SIM_I2C_REGS]; uint8_t ptr; /* 器件内部的寄存器指针，跨事务保持（真器件就是这个行为） */ uint32_t n_write; /* 事务计数，可用来断言「驱动真的访问过它 / 没多访问」 */ uint32_t n_read; uint8_t last_write[SIM_I2C_LOG_BYTES]; /* 最后一次写进去的原始字节 */ uint8_t last_write_len; sim_i2c_hook_t hook; /* NULL = 就是一张寄存器表 */ } sim_i2c_dev_t; /* 往假总线上挂一个器件。地址重复或超出 16 个会 abort（测试写错了，不该悄悄过）。 */ sim_i2c_dev_t *sim_i2c_add(uint8_t addr, uint8_t reg_width); sim_i2c_dev_t *sim_i2c_dev(uint8_t addr); /* 没挂就返回 NULL */ /* 预置 / 回读寄存器。地址没挂过会 abort。 */ void sim_i2c_set_reg(uint8_t addr, uint8_t reg, uint16_t val); uint16_t sim_i2c_get_reg(uint8_t addr, uint8_t reg); /* 故障注入。count>0：接下来 count 次事务 NAK；count<0：一直 NAK；0：清除。 */ void sim_i2c_inject_nak(uint8_t addr, int count); void sim_i2c_set_present(uint8_t addr, bool present); /* **假总线上的事务是要花时间的**（默认开）：每次事务把虚拟时钟往前拨 `hal_i2c_txn_bits() / 频率` 那么多微秒。没有这一条，t_safety 的一个周期在 sim 里 耗时为零，「20 ms 周期」的测试就只是在测「delay 传了 20」—— 而真正会出事的是「巡检自己就占掉了 1.5 ms、周期还准不准」。 关掉它只有一个正当理由：某个测试要拿虚拟时钟当纯计数器用。 */ void sim_i2c_set_bus_time(bool on); /* ---------------- GPIO ---------------- */ /* ESP32-S3 的 GPIO 编号 **0~48**，所以数组要 49 个 —— `EFUSE_EN2` 就在 IO48 上。 A7 之前这里是 48，于是 CH2 的 eFuse 既开不了也**关不掉**（`hal_gpio_config()` 直接 HAL_ERR_ARG）。边界写成「个数」而不是「上限」，就是这么错的。 */ #define SIM_GPIO_PINS 49 /* 外部世界把某个**输入**脚拉成 level。对输出脚调用会 abort（那是总线打架）。 */ void sim_gpio_drive(int pin, int level); /* 该脚当前电平：输出脚 = 固件驱动的值，输入脚 = 外部驱动的值。没配过返回 -1。 */ int sim_gpio_level(int pin); /* 被 hal_gpio_write() 写成功过几次。断言「改 CH1 没动 CH2~5」用得上（A5）。 */ uint32_t sim_gpio_writes(int pin); /* 全局递增的写序号：每成功写一个脚 +1，本函数返回**该脚最后一次**被写时的序号 （从没被写过返回 0）。用来断言顺序 —— 「先断 VBUS 再关 eFuse」（A7）、 「17 ms 上电时序」（A9）这类事，光看每个脚的终值和次数是看不出来的。 */ uint32_t sim_gpio_write_seq(int pin); /* ---------------- 74HC595 ×3 的 24 位链 ---------------- */ /* 按 datasheet 建模的假移位链，**只看线上真实发生的边**（SRCLK / RCLK 上升沿）。 对着驱动自己的影子变量断言等于自己证明自己 —— 字节顺序发反、每帧多打一个时钟、 RCLK 打早了，影子变量一律看不出来。位号与 sr595.h 一致：0 = U21.QA，23 = U33.QH。 attach 之后移位寄存器与输出锁存器被塞成 0xA5A5A5：真板子上电时它们的内容 **不确定**（`MR#` 接死在 +3V3，没有复位线），驱动必须先锁存安全值再使能 OE#。 */ void sim_sr595_attach(int ser_pin, int srclk_pin, int rclk_pin, int oe_pin); uint32_t sim_sr595_outputs(void); /* 输出锁存器（不管 OE# 是高是低） */ uint32_t sim_sr595_shift(void); /* 移位寄存器当前内容（还没锁存的那一份） */ uint32_t sim_sr595_clocks(void); /* SRCLK 上升沿总数：一帧应当正好 +24 */ uint32_t sim_sr595_latches(void); /* RCLK 上升沿总数：一帧应当正好 +1 */ int sim_sr595_oe(void); /* OE# 当前电平。初值 1 —— 板上 R609 拉着 */ /* OE# 第一次被拉低那一刻的现场。断言「输出使能之前已经锁存过安全值」用： 驱动要是把顺序换了，enable_latches 会是 0、enable_outputs 会是那坨 0xA5A5A5。 */ bool sim_sr595_enabled(void); uint32_t sim_sr595_enable_latches(void); uint32_t sim_sr595_enable_outputs(void); /* 某一位在栅极上的实际电平；OE# 为高时返回 -1（高阻，不是 0）。 */ int sim_sr595_pin(int bit); /* ---------------- PCA9555（按 datasheet 建模的假器件） ---------------- */ /* 通用寄存器表证明不了 A6 的核心判据。这个模型只多做三件真器件会做的事： ① **Output Port 复位值 0xFF** —— 所以把一个脚配成输出，它下一刻就输出高； ② 输入寄存器按位合成：配成输入的位读**外部电平**，配成输出的位读**自己的输出**； ③ 四个备用脚 P0_7 / P1_5~7 **焊死在地上** —— 读永远是 0，被驱动成高就是短路。 ③ 是这块板子上「配错方向」唯一会留下痕迹的地方：真板子上它既不报错也不 NAK。 */ void sim_pca9555_attach(uint8_t addr); /* 外部世界把某个端口的 8 根线驱动成 level（接地脚不受影响，恒 0）。 FLT#/PGOOD 都是开漏上拉，所以「什么都没发生」的静息值是 0xFF。 */ void sim_pca9555_drive(int port, uint8_t level); uint8_t sim_pca9555_config(int port); /* 方向寄存器现值，1 = 输入 */ uint8_t sim_pca9555_output(int port); /* 输出锁存器现值（复位 0xFF） */ uint8_t sim_pca9555_polinv(int port); /* 接地脚被配成输出过几次（不管输出高低，配了就算 —— 那已经是在对地灌电流）。 */ uint32_t sim_pca9555_gnd_driven(void); /* 其中真的输出了高电平、也就是**直接对地短路**过几次。 */ uint32_t sim_pca9555_shorted(void); /* INT# 现在是不是被拉低（低有效）。输入变化拉低，**读走输入端口才释放**。 */ bool sim_pca9555_int_asserted(void); uint32_t sim_pca9555_int_asserts(void); /* 累计拉低次数 */ /* ---------------- PWM ---------------- */ int sim_pwm_pin(int ch); /* 未配置返回 -1 */ uint32_t sim_pwm_freq(int ch); /* 未配置返回 0 */ int sim_pwm_permille(int ch); /* 未配置返回 -1 */ /* ---------------- 两把互斥锁 ---------------- */ /* 扮演第几号任务（默认 0）。单线程 sim 里「另一个任务持着锁」就靠它模拟。 */ void sim_lock_set_task(int task); int sim_lock_task(void); /* 现在被几号任务持着；没人持着返回 -1。 */ int sim_lock_owner(hal_lock_id_t id); uint32_t sim_lock_takes(hal_lock_id_t id); /* **强制加锁纪律**：打开之后，动这个共享资源（I²C 的任何事务 / 595 那四根线） 却没持着对应的锁，就记一次违规。默认关 —— A3~A6 的驱动测试是直接调驱动的， 它们不该被要求先拿锁。 ⚠️ 违规只计数、不 abort：这条检查的用处是**证明上层的加锁路径是通的** （t_safety 跑一圈违规为 0），以及证明这条检查本身不是句空话 （不拿锁直接读一片 INA226，违规必须 +1）。 */ void sim_lock_require(hal_lock_id_t id, bool on); uint32_t sim_lock_violations(hal_lock_id_t id); void sim_lock_check(hal_lock_id_t id); /* 给 sim 各路自己调，测试一般用不到 */ /* ---------------- 掉电不丢区（NOR flash 那块） ---------------- */ /* 假 flash 的几何。与 partitions.csv 里 `evlog` 分区的大小是同一个数， `test_evlog.c` 拿 `EVLOG_SECTORS` 把两边钉在一起。 */ #define SIM_STORE_SECTOR_BYTES 4096 #define SIM_STORE_SECTORS 17 /* 故障注入：第 nth 次写整条失败（一个字节都不落）。0 = 清除。 */ void sim_store_fail_next_write(int nth); /* **掉电打断一次写**：下一次写只落前 bytes 个字节，然后返回 HAL_ERR_BUS。 这是每条记录都要带校验字节的理由 —— 半条记录在 flash 里长得和一条真记录一样。 */ void sim_store_tear_next_write(uint32_t bytes); uint32_t sim_store_writes(void); /* 成功或半成功的写事务次数 */ uint32_t sim_store_erases(void); /* 擦过几个扇区 —— 寿命就花在这上面 */ uint32_t sim_store_bytes(void); /* 真正落进去的字节数 */ uint8_t sim_store_byte(uint32_t off); /* 越界返回 0xFF */ /* ---------------- 临界区（不是第三把锁，见 hal_lock.h） ---------------- */ int sim_crit_depth(void); /* 当前嵌套层数。测试结束时必须是 0 */ uint32_t sim_crit_enters(void); /* 进过几次 —— 断言「入队真的是在临界区里做的」*/ /* 在临界区里干了会阻塞的事（等锁 / 睡）的次数。**必须恒为 0**。 */ uint32_t sim_crit_blocking(void); void sim_crit_blocking_note(void); /* 给 sim 各路自己调 */ /* ---------------- 时钟 ---------------- */ void sim_time_set_us(uint64_t us); void sim_time_advance_us(uint64_t us); void sim_time_advance_ms(uint32_t ms); uint32_t sim_time_delay_calls(void); /* hal_time_delay_ms() 被调了几次 */ #ifdef __cplusplus } #endif #endif /* SIM_HAL_H */