zhou yang和Claude Opus 5
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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]>
59 行
2.8 KiB
C
59 行
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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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