phonerail/firmware/main/t_thermal.c

/* `t_thermal` 的实现。判据与出处全部写在 `t_thermal.h` 的文件头，这里只放代码。 */
#include "t_thermal.h"

#include <string.h>

#include "board_pins.h"
#include "evlog.h"
#include "hal_gpio.h"
#include "hal_pwm.h"
#include "hal_time.h"

/* 占空比有下限 ⇒ 窗口的墙钟长度有上界 = `TACH_ON_MS × 1000 / DUTY_MIN`。
   这两条断言钉的是同一件事：**下限为 0 时导通时间永远攒不满，停转判据会静默失效**
   （不报错、不告警，只是再也不报停转）。所以下限只能在这里被改小一点点，
   改到让窗口超过 30 s 就编译不过。 */
_Static_assert(T_THERMAL_DUTY_MIN > 0, "占空比下限为 0：TACH 窗口永远攒不满，停转判据会静默失效");
_Static_assert((uint64_t)T_THERMAL_TACH_ON_MS * 1000u / T_THERMAL_DUTY_MIN <= T_THERMAL_TACH_MAX_MS,
               "占空比下限太低：TACH 窗口会拖过 T_THERMAL_TACH_MAX_MS，风扇停了很久才报得出来");

static therm_temp_fn s_temp_fn;
static therm_tach_fn s_tach_fn;
static void         *s_ctx;
static bool          s_inited;

/* 上位机 `fan` 命令给的下限（A12）。**跨任务**：命令处理器在执行器任务里写，
   本模块在热管理任务里读。一个对齐的 16 位量，Xtensa 上读写是原子的，不加锁。 */
static volatile uint16_t s_floor;

/* 风扇侧占空比 → 真正写进 `hal_pwm` 的值。Q6 是低边管，栅极高 = 把风扇的
   PWM 线拉低 ⇒ 反相（`t_thermal.h` 硬件那三条的第 2 条）。 */
static uint16_t gpio_duty_of(uint16_t fan_duty)
{
#if T_THERMAL_PWM_INVERTED
    return (uint16_t)(1000u - fan_duty);
#else
    return fan_duty;
#endif
}

uint16_t t_thermal_duty_for(int32_t milli_c, bool valid)
{
    /* 读不到温度 = 满速。需求 §10.10：**不要按「读不到温度 = 不热」处理**。 */
    if (!valid) {
        return 1000;
    }
    if (milli_c <= T_THERMAL_TEMP_LO_MC) {
        return T_THERMAL_DUTY_MIN;
    }
    if (milli_c >= T_THERMAL_TEMP_HI_MC) {
        return 1000;
    }
    /* 分段线性。分子最大 = 25000 × 700 = 1.75e7，int32 装得下（不用 64 位）。 */
    const int32_t span_mc   = T_THERMAL_TEMP_HI_MC - T_THERMAL_TEMP_LO_MC;
    const int32_t span_duty = 1000 - T_THERMAL_DUTY_MIN;
    return (uint16_t)(T_THERMAL_DUTY_MIN + (milli_c - T_THERMAL_TEMP_LO_MC) * span_duty / span_mc);
}

static hal_err_t apply_duty(thermal_snap_t *s, uint16_t fan_duty)
{
    const uint16_t g = gpio_duty_of(fan_duty);
    const hal_err_t e = hal_pwm_set_permille(T_THERMAL_PWM_CH, g);
    if (e != HAL_OK) {
        s->pwm_errors++;
        return e;
    }
    s->duty      = fan_duty;
    s->gpio_duty = g;
    return HAL_OK;
}

hal_err_t t_thermal_init(thermal_snap_t *s, therm_temp_fn temp, therm_tach_fn tach, void *ctx)
{
    if (s == NULL) {
        return HAL_ERR_ARG;
    }
    memset(s, 0, sizeof(*s));
    s_temp_fn = temp;
    s_tach_fn = tach;
    s_ctx     = ctx;

    /* ① `FAN_EN` 先配成输出、先写 0 —— 设计文档 §22.6 的上电顺序。
       先关一下不是多余的：复位态是「不转」靠的是 R749 下拉，而**配成输出的那一刻**
       引脚就开始驱动了，不先写就是让上一次跑飞留下的电平决定 12V 通断。 */
    hal_err_t e = hal_gpio_config(BOARD_PIN_FAN_EN, HAL_GPIO_OUTPUT);
    if (e != HAL_OK) {
        return e;
    }
    e = hal_gpio_write(BOARD_PIN_FAN_EN, 0);
    if (e != HAL_OK) {
        return e;
    }

    /* ② 配 PWM，并先按**满速**输出：还没读到第一个温度之前，宁可吵一秒。 */
    e = hal_pwm_config(T_THERMAL_PWM_CH, BOARD_PIN_FAN_PWM, T_THERMAL_PWM_HZ);
    if (e != HAL_OK) {
        return e;
    }
    e = apply_duty(s, 1000);
    if (e != HAL_OK) {
        return e;
    }

    /* ③ 最后才给 12V。⚠️ 这一行就是「固件必须主动开」那件事本身：
       删掉它之后温度闭环、PWM、遥测全部照常工作，只是风扇一动不动。 */
    e = hal_gpio_write(BOARD_PIN_FAN_EN, 1);
    if (e != HAL_OK) {
        return e;
    }
    s->fan_en = true;
    s->en_ms  = hal_time_now_ms();
    s->last_ms = s->en_ms;

    s_inited = true;
    return HAL_OK;
}

/* 一路 TACH 的窗口累加 + 结算。`dt_ms` 是本圈实测的时间，`duty` 是**这段时间里
   实际在输出的**占空比（也就是上一圈定下来的那个），不是刚算出来的新值。 */
static void tach_step(thermal_snap_t *s, int idx, uint32_t dt_ms, uint16_t duty)
{
    therm_tach_state_t *t = &s->fan[idx];

    uint32_t now_edges = 0;
    if (s_tach_fn == NULL || !s_tach_fn(s_ctx, idx, &now_edges)) {
        /* 计数器这一刻读不到：本圈不累加也不判。失联 ≠ 停转。 */
        return;
    }
    if (!t->have_last) {
        t->last_edges = now_edges;
        t->have_last  = true;
        return;
    }
    const uint32_t delta = now_edges - t->last_edges; /* uint32 相减，回绕安全 */
    t->last_edges = now_edges;

    /* 启动宽限期内一直重置窗口：这时候风扇还在起转，脉冲本来就没有或很稀。 */
    if (s->fan_en && hal_time_elapsed_ms(s->en_ms) < T_THERMAL_SPINUP_MS) {
        t->win_edges = 0;
        t->win_on_ms = 0;
        t->win_ms    = 0;
        return;
    }

    t->win_edges += delta;
    t->win_ms    += dt_ms;
    /* **导通时间**：脉冲只可能出现在这段时间里，判据看的就是它（TR-6，见头文件）。 */
    t->win_on_ms += (uint32_t)((uint64_t)dt_ms * duty / 1000u);

    if (t->win_on_ms < T_THERMAL_TACH_ON_MS) {
        return; /* 还没攒够导通时间，接着攒 —— 这期间**不判**，包括不判停转 */
    }

    /* ---- 结算 ---- */
    t->windows++;
    /* RPM 按**墙钟**窗口算（四线风扇的 TACH 是连续的，12V 常供）。
       ⚠️ 万一最终装的是三线低边调速风扇，脉冲只在导通期出现，这个数会按占空比
       偏低 —— 那时可信的只有下面那条停转判据，RPM 要改用 `win_on_ms` 当分母。
       风扇定型（§22.6 的 MPN 待补）之后回来改这一行。 */
    if (t->win_ms > 0) {
        t->rpm = (uint32_t)((uint64_t)t->win_edges * 60000u / ((uint64_t)T_THERMAL_TACH_PPR * t->win_ms));
        t->rpm_valid = true;
    }

    const bool stalled_now = (t->win_edges < T_THERMAL_TACH_MIN_EDGES);
    if (stalled_now && !t->stalled) {
        t->stalls++;
        /* 只在**上升沿**记一条：停转是个持续状态，每个窗口记一条会把 256 条的
           RAM 缓冲刷光，把过压/反灌那些真正救命的事件挤掉（`evlog.h` 的 LOST）。
           `rail = 0` 是整板级；`arg` 是风扇号；`bus_mv` 借位放算出来的 RPM。 */
        evlog_put(0, LOG_EV_FAN_STALL, (uint8_t)idx, (int32_t)t->rpm, 0);
    }
    t->stalled = stalled_now;

    t->win_edges = 0;
    t->win_on_ms = 0;
    t->win_ms    = 0;
}

hal_err_t t_thermal_step(thermal_snap_t *s)
{
    if (s == NULL) {
        return HAL_ERR_ARG;
    }
    if (!s_inited) {
        return HAL_ERR_STATE;
    }

    const uint32_t now_ms = hal_time_now_ms();
    const uint32_t dt_ms  = hal_time_elapsed_ms(s->last_ms);
    s->last_ms = now_ms;
    s->cycles++;

    /* 这段 dt 里真正在输出的是**上一圈**定下的占空比。先记下来再去改它 ——
       用新值去算刚过去的那段导通时间，就是在拿未来的事实解释过去的脉冲数。 */
    const uint16_t prev_duty = s->duty;

    /* ---- 温度 → 占空比（先做：散热是这一包的活，事件与转速都在它后面）---- */
    s->temp_valid = false;
    s->temp_max_mc = 0;
    for (int i = 0; i < T_THERMAL_NTC_COUNT; i++) {
        int32_t mc = 0;
        s->temp_ok[i] = (s_temp_fn != NULL) && s_temp_fn(s_ctx, i, &mc);
        if (!s->temp_ok[i]) {
            continue;
        }
        s->temp_mc[i] = mc;
        /* 两路取**高**：一路在电感区、一路在 MOS 区（设计 §8.2），
           凉的那一路完全可能是「那半边没在用」。取平均会把一个 90 °C 的热点
           和一个 30 °C 的凉点平成 60 °C —— 一个哪儿都不存在、但看着很健康的数。 */
        if (!s->temp_valid || mc > s->temp_max_mc) {
            s->temp_max_mc = mc;
            s->temp_valid  = true;
        }
    }
    if (!s->temp_valid) {
        s->temp_errors++;
    }
    uint16_t duty = t_thermal_duty_for(s->temp_max_mc, s->temp_valid);
    const uint16_t floor_ = s_floor;
    if (floor_ > duty) {
        duty = floor_; /* 手动值只抬不压：曲线要得更高时照曲线来 */
    }
    (void)apply_duty(s, duty);

    /* ---- 过温降载：本模块只**报**，关路是限功率那一包的事 ---- */
    if (s->temp_valid) {
        if (!s->derate && s->temp_max_mc >= T_THERMAL_DERATE_MC) {
            s->derate = true;
            s->derates++;
            /* `bus_mv` = 温度 m°C（`evlog.h` 对这个类型的约定），`arg` = 占空比 %。 */
            evlog_put(0, LOG_EV_THERMAL_DERATE, (uint8_t)(s->duty / 10u), s->temp_max_mc, 0);
        } else if (s->derate && s->temp_max_mc <= T_THERMAL_DERATE_CLEAR_MC) {
            s->derate = false; /* 解除不记事件：解除不是故障 */
        }
    }

    /* ---- 两路 TACH ---- */
    for (int i = 0; i < T_THERMAL_FAN_COUNT; i++) {
        tach_step(s, i, dt_ms, prev_duty);
    }
    return HAL_OK;
}

void t_thermal_set_floor(uint16_t permille)
{
    s_floor = (permille > 1000u) ? 1000u : permille;
}

uint16_t t_thermal_floor(void) { return s_floor; }