文件
phonerail/firmware/main/t_safety.c
T
zhou yang和Claude Opus 5.5 9fb5bba367 固件 0.1.5~0.1.13-c5:刷机模式、多组 WiFi、热插拔初始化、总线锁误判、硬重启断 VBUS
- 0.1.5/0.1.6:刷机模式(flash_mode,最多 2 路,60 分钟可加钟)——窗口内顶高按 4450 mV 绝对值判、不断 VBUS
- 0.1.7/0.1.8:反灌断 VBUS 阈值放宽到 -300 mA(adb reboot bootloader 过渡实测 -208 mA)
- 0.1.9:WiFi 最多存 4 组,连不上轮换;NVS v1 自动迁移并双写(OTA 回滚仍能上网)
- 0.1.10:热插拔进来的刀片重新初始化 PCA9555 + INA226(否则 VBUS 常开、电流恒读 0)
- 0.1.11:i2cbus 嵌套检测改看本任务持锁(原全局标志让 key 随机回 busy、vbus 随机回 io)
- 0.1.12:硬重启先断 VBUS,开机校验通过 60 s 后再接回(否则假重启 / 误判没开机 / 进关机充电)
- 0.1.13:这一路被安全判据断电时一并退出刷机模式(事件 21 arg 254)

26 ctest 全绿;新增用例均先在旧代码上确认变红。板 B 已 OTA 到 0.1.13-c5 并实测。

Co-Authored-By: Claude Opus 5.5 (1M context) <[email protected]>
2026-09-29 08:16:21 +08:00

499 行
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C
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#include "t_safety.h"
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include "chgmode.h"
#include "hal_i2c_acct.h"
#include "hal_time.h"
#include "i2cbus.h"
#include "rail.h"
#include "rail_cfg.h"
#include "slot.h"
#include "t_actuator.h"
#include "tasks.h"
/* 判据与四条规矩见 t_safety.h。这里只补一句 R2 最容易写错的:
**断 VBUS 在锁内(它是 I²C 上的 PCA9555),关 eFuse 在锁外(它是 GPIO)。**
两者以前是一对 GPIO,现在不是了。 */
static safety_ev_fn s_sink;
static void *s_sink_ctx;
void t_safety_set_event_sink(safety_ev_fn fn, void *ctx)
{
s_sink = fn;
s_sink_ctx = ctx;
}
const char *t_safety_ev_str(safety_ev_t ev)
{
switch (ev) {
case SAFETY_EV_NONE:
return "无";
case SAFETY_EV_OVER_VOLT:
return "过压关路(SR-5)";
case SAFETY_EV_UNDER_VOLT:
return "欠压关路(SR-5)";
case SAFETY_EV_REVERSE:
return "反灌断VBUS(SW-8)";
case SAFETY_EV_PUSHED_UP:
return "被顶高断VBUS(SW-8)";
case SAFETY_EV_MUX_LOST:
return "mux失联全断";
case SAFETY_EV_SLOT_EMPTY:
return "刀片不在位";
case SAFETY_EV_BLADE_MUTE:
return "刀片不应答关路";
default:
return "?";
}
}
/* 记一条。**永远在动作之后调** —— 记录慢一步没关系,断电慢一步不行。
`rail` 传 0 表示整板级事件(mux 失联),那时 V/I 记的是输入侧的。 */
static void emit(safety_snap_t *s, int rail, safety_ev_t ev, uint32_t now)
{
const ina226_vi_t *vi = (rail >= 1) ? &s->rail[rail - 1] : &s->input;
s->last.t_ms = now;
s->last.rail = (uint8_t)rail;
s->last.type = (uint8_t)ev;
s->last.bus_mv = vi->bus_mv;
s->last.current_ua = vi->current_ua;
s->events++;
if (s_sink != NULL) {
s_sink(s_sink_ctx, &s->last);
}
}
/* ---- 锁内:一路的读 + 判据 ----------------------------------------------- */
typedef struct {
safety_snap_t *s;
int rail;
uint32_t now; /* 本圈统一的时刻:五路要拿同一个时刻去算「持续了多久」 */
} cycle_arg_t;
/* SW-8:只断这一路的 VBUS,**不碰 eFuse** —— 反灌的能量是从 USB 那一侧来的,
把直供也一起关掉等于「因为充电器有问题就把手机关机」。
⚠️ 就在锁内、通道已选好的此刻断(规矩 3)。 */
static void cut_vbus_locked(safety_snap_t *s, int rail, safety_ev_t ev)
{
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
(void)slot_vbus_enable_locked(rail, false);
/* 三个序列里只有 EDL 会去写 `VBUS_EN`,它正跑着的话必须打断,否则下一拍
它就把 VBUS 又抬回来了。abort 会走 I²C(收尾要写 Port0),所以**留到锁外**。 */
if (t_actuator_seq(rail) == ACT_SEQ_EDL) {
st->pend_abort = true;
}
st->pend_ev = (uint8_t)ev;
}
/* SR-5:关这一路。**先断 VBUS(这里、锁内)再关 eFuse(锁外)** ——
只关 eFuse 的话,插着 USB 的那几路会停在「手机只靠 VBUS 供着电」,
那既不是开也不是关。 */
static void trip_rail_locked(safety_snap_t *s, int rail, safety_ev_t ev)
{
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
(void)slot_vbus_enable_locked(rail, false);
st->pend_abort = true;
st->pend_efuse = true;
st->pend_ev = (uint8_t)ev;
}
static void judge_locked(safety_snap_t *s, int rail, uint32_t now)
{
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
const bool en = rail_efuse_is_on(rail);
/* `EFUSE_EN` 的上升沿:缓启动窗口从这一刻算起。 */
if (en && !st->en_on) {
st->en_ms = now;
}
st->en_on = en;
/* 三道闸。任何一道不过就把圈数清零 —— 「关着的那几秒」不能算进
「持续 20 ms」里,不然一开机就跳闸。 */
if (!en || !s->rail_ok[rail - 1] || (now - st->en_ms) < T_SAFETY_SETTLE_MS) {
st->dev_n = 0;
return;
}
const int32_t mv = s->rail[rail - 1].bus_mv;
const int32_t ua = s->rail[rail - 1].current_ua;
const int32_t dev = mv - (int32_t)rail_setpoint_mv(rail);
/* 刷机模式(chgmode.h,0.1.5):窗口内放开「顶高断 VBUS」;窗口内 + 宽限期内,
「过高」按 CHG_MODE_MAX_MV 绝对值判(手机充电器浮充 ~4.4 V 是预期的,超过才是异常)。
反灌(电流 < −300 mA)与欠压判据不受影响。 */
const bool thru = chgmode_active(rail, now);
const bool high = chgmode_relaxed(rail, now) ? (mv > CHG_MODE_MAX_MV) : (dev > T_SAFETY_DEV_MV);
/* ---- SW-8(先跑):只在 VBUS 通着的时候武装 -------------------------
反灌的能量只可能从 VBUS 那一侧来,断开之后判据自然就解除武装了。
先跑它是因为过压那种情况两条判据都成立:该先撤掉能量来源(VBUS),
20 ms 后 SR-5 再决定要不要连这一路一起关掉。
刷机模式窗口内「顶高」同样按绝对值判(`high`);窗口一过(宽限期里)回到按设定值判 ——
那一刻手机还在充,节点在 4.4 V,就在这里立刻断 VBUS,而 SR-5 仍按绝对值判、不会误关路。 */
if (slot_vbus_is_on(rail)) {
if (ua < T_SAFETY_REV_UA) {
cut_vbus_locked(s, rail, SAFETY_EV_REVERSE);
} else if (thru ? high : (dev > T_SAFETY_DEV_MV)) {
cut_vbus_locked(s, rail, SAFETY_EV_PUSHED_UP);
}
}
/* ---- SR-5:+100 / −250 mV 连着 T_SAFETY_DEV_HOLD_CYCLES 圈(= 持续 20 ms)---- */
if (high || dev < -T_SAFETY_UNDER_MV) {
if (st->dev_n < 0xFF) {
st->dev_n++;
}
if (st->dev_n >= T_SAFETY_DEV_HOLD_CYCLES) {
trip_rail_locked(s, rail, high ? SAFETY_EV_OVER_VOLT : SAFETY_EV_UNDER_VOLT);
/* ⚠️ 这里**故意不**把 `dev_n` 清零。关掉之后下一圈 `en` 就是 false,
上面那道闸自己会清;而万一那次写引脚失败了(影子留在 on),
下一圈 `dev_n` 已经够数,会**立刻再关一次**。 */
}
} else {
st->dev_n = 0; /* 「持续」的意思是连续,中间回到范围内就从头数 */
}
}
/* 一路的锁内正文:读 V/I → 读两个输入端口 → 跑判据。
⚠️ 器件读失败**不提前返回**:PCA9555 读不到不代表 INA226 也读不到,
而判据只要有新鲜的电压就能出(规矩 2)。 */
static hal_err_t cycle_rail(void *arg)
{
cycle_arg_t *a = (cycle_arg_t *)arg;
safety_snap_t *s = a->s;
const int rail = a->rail;
hal_err_t first = HAL_OK;
/* 热插拔进来的刀片:先把它初始化成开机时的样子,再读、再判(T_SAFETY_INSERT_N 的理由)。 */
safety_rail_t *ist = &s->st[rail - 1];
if (ist->need_init && ++ist->ins_n >= T_SAFETY_INSERT_N) {
ist->ins_n = 0;
hal_err_t ie = slot_init_locked(rail);
if (ie == HAL_OK) {
ie = ina226_init(rail_cfg(rail)->ina_addr);
}
if (ie == HAL_OK) {
ist->need_init = false;
s->blade_inits++;
} else {
s->i2c_errors++;
first = ie;
}
}
ina226_vi_t vi;
hal_err_t e = ina226_read_vi(rail_cfg(rail)->ina_addr, &vi);
s->rail_ok[rail - 1] = (e == HAL_OK);
if (e == HAL_OK) {
s->rail[rail - 1] = vi; /* 失败就留着上一圈的值,别清零 */
} else {
s->i2c_errors++;
first = e;
}
pca9555_in_t in;
e = slot_read_inputs_locked(rail, &in);
s->io_ok[rail - 1] = (e == HAL_OK);
if (e == HAL_OK) {
s->io[rail - 1] = in;
} else {
s->i2c_errors++;
if (first == HAL_OK) {
first = e;
}
}
/* 整片刀片不应答(T_SAFETY_BLADE_MUTE_N 的理由)。**不走 `trip_rail_locked()`**:
它要先写这片 PCA9555 断 VBUS,而这片刚刚 NAK 过 —— 再发一次只是白等十几 ms 的
IDF NAK 超时、把本圈预算吃光(规矩 4)。只关 eFuse(锁外,GPIO 直连,永远关得掉)。
判据本身不发任何事务:两个 ok 位是上面刚读出来的。 */
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
if (rail_efuse_is_on(rail) && !s->rail_ok[rail - 1] && !s->io_ok[rail - 1]) {
if (st->mute_n < 0xFF) {
st->mute_n++;
}
if (st->mute_n >= T_SAFETY_BLADE_MUTE_N) {
st->pend_abort = true;
st->pend_efuse = true;
st->pend_ev = (uint8_t)SAFETY_EV_BLADE_MUTE;
/* 同 SR-5:不清零。关掉之后下一圈 en 为 false 自然清;写引脚失败的话下一圈立刻再关。 */
}
} else {
st->mute_n = 0;
}
/* 判据就在这里跑:断 VBUS 要在本路通道选好、锁还持着的此刻(规矩 3)。
rail_ok 为 false 时它第一道闸就返回,不会盖掉上面攒下的 BLADE_MUTE。 */
judge_locked(s, rail, a->now);
return first;
}
static hal_err_t cycle_input(void *arg)
{
safety_snap_t *s = (safety_snap_t *)arg;
ina226_vi_t vi;
const hal_err_t e = ina226_read_vi(INA226_ADDR_INPUT, &vi);
s->input_ok = (e == HAL_OK);
if (e == HAL_OK) {
s->input = vi;
} else {
s->i2c_errors++;
}
return e;
}
void t_safety_init(safety_snap_t *s)
{
assert(s != NULL);
memset(s, 0, sizeof(*s));
for (int i = 0; i < PHONERAIL_RAIL_COUNT; i++) {
s->present[i] = true; /* 与 slot.c 的初值一致:读到之前当它在位 */
s->st[i].was_present = true; /* 开机时在位的刀片 bringup 已经初始化过,不算「插进来」 */
}
/* 游标对齐到「现在」,否则第一圈会把启动期间(器件初始化)的事务算进来。 */
s->bus_cursor = hal_i2c_acct_bits();
s->txn_cursor = hal_i2c_acct_txns();
}
/* ---- 锁外:把锁内攒下的动作做掉 ------------------------------------------ */
static void apply_pending(safety_snap_t *s, uint32_t now)
{
for (int rail = 1; rail <= PHONERAIL_RAIL_COUNT; rail++) {
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
if (st->pend_ev == (uint8_t)SAFETY_EV_NONE) {
continue;
}
/* 顺序:先 abort 再关 eFuse。反过来有个真实的洞 —— 硬重启的 `HR_OFF`
状态会在 4 s 后自己把 `EFUSE_EN` 抬回去,于是「关掉的路」几秒钟之后
又带电了。abort 之后那一路只会走收尾(只写 Port0),再也够不到 EN 线。 */
if (st->pend_abort) {
t_actuator_abort(rail);
}
if (st->pend_efuse) {
(void)rail_efuse_enable(rail, false);
}
emit(s, rail, (safety_ev_t)st->pend_ev, now);
st->pend_ev = (uint8_t)SAFETY_EV_NONE;
st->pend_efuse = false;
st->pend_abort = false;
}
}
/* ⭐ R2:刀片不在位就不许带电(计划 §5.8)。空槽上电 = 金手指裸露带 12V。
只在「本来是开着的」时候动作,否则每圈都会对着五个空槽刷事件。 */
static void check_present(safety_snap_t *s, uint32_t now)
{
/* ⚠️ 先把五根脚重读一遍再判。`slot_present()` 读的是缓存(读失败时要能
保留上一次的值),不 poll 的话缓存停在 `slot_prsnt_init()` 那一刻,
现象是**拔掉刀片永远判不出来**,而且一个错误码都不会有。
这一步是纯 GPIO,不占总线,所以每圈都做。 */
slot_prsnt_poll();
for (int rail = 1; rail <= PHONERAIL_RAIL_COUNT; rail++) {
s->present[rail - 1] = slot_present(rail);
if (s->present[rail - 1] || !rail_efuse_is_on(rail)) {
continue;
}
t_actuator_abort(rail);
(void)rail_efuse_enable(rail, false);
/* VBUS 也尽力断一次。⚠️ 刀片**真的**被拔了的话这一步必然 NAK
(PCA9555 跟着刀片一起走了),那没关系;它挡的是另一种情形:
`PRSNT#` 接触不良 / 金手指 B31 虚接 —— 刀片还在、PCA9555 还应答,
这时只关 eFuse 会留下「直供断了但 USB 还灌着」的半开状态。
放在关 eFuse **之后**:断电优先,而这一步要走 I²C、可能等锁。 */
(void)slot_vbus_enable(rail, false);
emit(s, rail, SAFETY_EV_SLOT_EMPTY, now);
}
}
/* ⭐ R2:mux 是单点(计划 §5.8)。它一挂,五路的电压电流**全部看不见**,
SR-5 的整条监控链断了 —— 这时「继续供电但看不见」比「停机」危险。
⚠️ 先脉冲一次 `MUX_RST#` 再判:一次总线毛刺就停五台机器,代价太大。 */
static void check_mux(safety_snap_t *s, uint32_t now)
{
if (i2cbus_select_fail_streak() < T_SAFETY_MUX_FAIL_N) {
s->mux_step = 0; /* 选中过一次 ⇒ 这一轮结束(判据数的是「连续」,不是「累计」) */
return;
}
if (s->mux_step == 0) {
/* 这一轮还没试过复位 —— 先脉冲一次 `MUX_RST#`,下一圈再看。
⚠️ 这一步走到哪了要记在 `mux_step` 里,**不能拿 `i2cbus_recoveries()` 和
`s->mux_recovers` 比**:复位之后把后者同步成前者,两个数就永远相等,
于是每一圈都走这条分支 —— `MUX_RST#` 每 20 ms 脉冲一次、五路永远断不掉。 */
(void)i2cbus_recover();
s->mux_recovers++;
s->mux_step = 1;
return;
}
if (s->mux_step >= 2) {
/* 这一轮已经全断过了。再断一次没有任何用处,而每 20 ms 刷一条 MUX_LOST
会把事件日志那块 flash 写穿 —— 判据「一直在响」和判据「不灵」一样糟。
等某一次选通成功(streak 归零)之后才重新武装。 */
return;
}
/* 复位过了还是连续失败:认定失联。 */
s->mux_step = 2;
s->mux_trips++;
for (int rail = 1; rail <= PHONERAIL_RAIL_COUNT; rail++) {
t_actuator_abort(rail);
}
(void)rail_all_off(); /* 前半段(断 VBUS)多半也会失败,那没关系 —— eFuse 是 GPIO */
emit(s, 0, SAFETY_EV_MUX_LOST, now);
}
/* 本圈还允许在等锁上花多久:单次上限与「整圈预算的余额」取小的那个。
⚠️ 这里量的是**墙钟**,所以事务本身花掉的时间也算在内 —— 那是对的:
预算要挡住的是「这一圈把整个周期占满」,而不只是「等锁等太久」。 */
static uint32_t lock_budget_left(uint32_t t0)
{
const uint32_t spent = hal_time_now_ms() - t0;
if (spent >= T_SAFETY_LOCK_BUDGET_MS) {
return 0;
}
const uint32_t left = T_SAFETY_LOCK_BUDGET_MS - spent;
return left < T_SAFETY_LOCK_TIMEOUT_MS ? left : T_SAFETY_LOCK_TIMEOUT_MS;
}
hal_err_t t_safety_step(safety_snap_t *s)
{
assert(s != NULL);
s->cycles++;
const uint32_t now = hal_time_now_ms();
hal_err_t first = HAL_OK;
bool skipped = false;
/* 本圈还能在等锁上花多久(`T_SAFETY_LOCK_BUDGET_MS` 那一段的理由)。
返回 0 表示预算用完了 —— 剩下的路这一圈不读了。 */
const uint32_t t0 = now;
/* ⛔ 空槽**不走总线**(2026-09-27 上板实测)。原来五路无条件各读一次:空槽的 INA226 /
PCA9555 必然 NAK,而 IDF 驱动每次 NAK 要十几 ms(含它自己的错误日志),
槽 1 那两次就把 10 ms 整圈预算吃光 ⇒ 槽 2~5 **和主干上的输入侧 0x43** 一圈都没读到,
现象是 `txns=2`、每圈 skipped、「最迟 57 ms」—— 空机时输入侧的监控整个是瞎的。
在位脚是纯 GPIO,先 poll 再按它挑。`check_present()` 在后面照旧再 poll 一次、照旧负责断电。 */
slot_prsnt_poll();
/* 认「插进来」:上一圈不在、这一圈在 ⇒ 这片要重新初始化(在 cycle_rail 里、锁内做)。
拔走就作废 —— 下次插进来重新数。 */
for (int rail = 1; rail <= PHONERAIL_RAIL_COUNT; rail++) {
safety_rail_t *st = &s->st[rail - 1];
const bool here = slot_present(rail);
if (here && !st->was_present) {
st->need_init = true;
st->ins_n = 0;
} else if (!here) {
st->need_init = false;
}
st->was_present = here;
}
/* 五路,一路一次 `xact`(通道查表,**不许算** —— rail_cfg.h 那条禁令)。 */
for (int rail = 1; rail <= PHONERAIL_RAIL_COUNT; rail++) {
if (!slot_present(rail)) {
s->rail_ok[rail - 1] = false; /* 没读 ≠ 读到了:别让上一圈的旧值冒充新鲜 */
s->io_ok[rail - 1] = false;
continue;
}
const uint32_t budget = lock_budget_left(t0);
if (budget == 0) {
skipped = true; /* 整圈预算用完:剩下的路本圈作废,下一拍重来 */
break;
}
cycle_arg_t a = { s, rail, now };
const hal_err_t e = i2cbus_xact(slot_mux_ch(rail), budget, cycle_rail, &a);
if (e == HAL_ERR_TIMEOUT) {
skipped = true; /* 规矩 1:不死等。这一路这一圈作废 */
}
if (e != HAL_OK && first == HAL_OK) {
first = e;
}
}
/* 第六片:输入侧,挂在主干上(不在任何通道后面)。 */
{
const uint32_t budget = lock_budget_left(t0);
if (budget == 0) {
skipped = true;
} else {
const hal_err_t e = i2cbus_xact(I2CBUS_CH_TRUNK, budget, cycle_input, s);
if (e == HAL_ERR_TIMEOUT) {
skipped = true;
}
if (e != HAL_OK && first == HAL_OK) {
first = e;
}
}
}
if (skipped) {
s->skipped++;
}
/* 放锁之后:关 eFuse(GPIO)、打断序列、记事件,再跑两条整板级判据。 */
apply_pending(s, now);
check_present(s, now);
check_mux(s, now);
s->bus_us = hal_i2c_acct_window_us(&s->bus_cursor);
{
const uint32_t t = hal_i2c_acct_txns();
s->txns = t - s->txn_cursor;
s->txn_cursor = t;
}
return first;
}
uint32_t t_safety_cycle_txns(void)
{
/* 每路:选通道(1) + INA226 读 V(1) + 读 I(1) + PCA9555 读两个输入端口(1) = 4
主干:选通道(1) + INA226 读 V(1) + 读 I(1) = 3 */
return (uint32_t)PHONERAIL_RAIL_COUNT * 4u + 3u;
}
uint32_t t_safety_budget_us(void)
{
/* 逐条数,按事务形状分两类:
mux 选通 —— 纯写 1 字节(**没有寄存器指针**,见 tca9548a.h)
寄存器读 —— 写 1 字节寄存器号 + 读 2 字节 */
const uint32_t selects = (uint32_t)PHONERAIL_RAIL_COUNT + 1u; /* 五路 + 回主干 */
const uint32_t reads = t_safety_cycle_txns() - selects;
const uint64_t bits = (uint64_t)selects * hal_i2c_txn_bits(1, 0) +
(uint64_t)reads * hal_i2c_txn_bits(1, 2);
return (uint32_t)hal_i2c_bits_to_us(bits);
}
uint32_t t_safety_load_permille(uint32_t bus_us, uint32_t period_ms)
{
if (period_ms == 0) {
return 0;
}
return (uint32_t)(((uint64_t)bus_us * 1000ull) / ((uint64_t)period_ms * 1000ull));
}
int t_safety_format(const safety_snap_t *s, char *buf, size_t len)
{
assert(s != NULL && buf != NULL && len > 0);
const uint32_t period = task_desc(TASK_SAFETY)->period_ms;
const uint32_t pm = t_safety_load_permille(s->bus_us, period);
return snprintf(buf, len,
"t_safety: cycles=%u skipped=%u i2c_err=%u txns=%u bus=%u us/%u ms "
"load=%u.%u%% events=%u mux(rst=%u trip=%u)",
(unsigned)s->cycles, (unsigned)s->skipped, (unsigned)s->i2c_errors,
(unsigned)s->txns, (unsigned)s->bus_us, (unsigned)period,
(unsigned)(pm / 10u), (unsigned)(pm % 10u), (unsigned)s->events,
(unsigned)s->mux_recovers, (unsigned)s->mux_trips);
}