2026-09-05 20:07:22 +08:00
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/**
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* @file cpu_load.h
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* @brief CPU 负载率测量（1.5.63 定义收窄，机制沿用 1.5.61）。
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*
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* 度量定义：**中断 + 非延迟处理段（任务派发 / OTA 中继等请求驱动工作）占墙钟
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* 时间的比值**，1s 滚动窗口，分辨率 0.1%（permille）。
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*
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* 为什么不计入主循环常开轮询：本架构在 EtherCAT 实时模式(CONFIG_MAIN_LOOP_WFI_ENABLE=0)
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* 下主循环空闲时是 NOP 忙等，且 runPending() 每圈无条件跑 SSC MainLoop 轮询与各
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* poll() 检查——把这部分计入"busy"的话负载率恒 ≈99%，失去参考价值（1.5.61 实机
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* 实测 99.4%，其中绝大部分是自由运转的轮询而非在处理事件）。收窄后的定义回答
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* 的问题变成"CPU 有多少时间在响应事件"，随真实负载（CAN 流量、OTA 中继、
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* DC 模式 Sync0 过程数据搬运）增长；常开轮询成本与空转时间不计入。
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*
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* 计入项（全走同一深度计数器求**区间并集**，嵌套不重不漏）：
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* - 全部挂钩 ISR：TIMER2(100µs 调度)、SysTick、EXTI0/1/2(EtherCAT Sync0/PDI/
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* Sync1)、TIMER0(DC 定时档)、CAN0-2 RX+TX、SPI0+EXTI10_15、USART0。
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* DC 模式下 Sync0_Isr 的 EXMC 过程数据搬运由此计入——这是大头，不能漏。
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2026-09-20 22:58:09 +08:00
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* - 主循环非延迟段：TaskManager 派发任务、BOOT、OTA relay、新鲜度救援、
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* free-run 下 **1ms 节流** 的过程数据应用（有 CpuLoad 挂钩）。
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* - PDI/Sync0 ISR 全程（含 SM 类型下每拍 Process/映射）——负载随 PDO Hz 升。
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* 不计入：MainLoop/SSC/poll 空转。
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* 性能约束：PDI 热路径不得「凡 AL 事件就 Process/InputMapping」——8kHz 时
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* 单拍超 ~120µs 墙会掉速；输出用 12B 探针，process 兜底读带新鲜度门。
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2026-09-05 20:07:22 +08:00
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*
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* 并发协议（无关中断、无临界区）：enter/exit 用 LDREX/STREX 原子改深度，
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* 任一优先级可抢占任意上下文而不破坏计数——STREX 失败方重试时会看到已修正的
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* 深度并补上时间戳。已知残余误差：exit 在读时间戳与递减深度之间被高优先级
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* 中断插入时，该次中断时长漏计（几 cycle 窗口，对 0.1% 分辨率可忽略）。
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*
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* @note DWT 已由 EscLan9252::init 使能；init() 幂等兜底，在主循环启动前调用。
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*/
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#ifndef SYS_CPU_LOAD_H
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#define SYS_CPU_LOAD_H
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#include <stdint.h>
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2026-09-20 22:58:09 +08:00
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#ifdef __cplusplus
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extern "C" {
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#endif
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/** C 侧挂钩（ecatappl.c / dc_app.c）。与 beginWork/endWork 同一深度计数器。 */
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void CpuLoad_Enter(void);
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void CpuLoad_Leave(void);
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#ifdef __cplusplus
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}
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#endif
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#ifdef __cplusplus
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2026-09-05 20:07:22 +08:00
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/**
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* @brief CPU 负载率测量。
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* @note 全静态类，与 SysTickTimer 同风格。
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*/
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class CpuLoad {
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public:
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/**
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* @brief 使能 DWT CYCCNT 并复位统计状态。
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* @note 幂等；须在主循环启动前调用一次。
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*/
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static void init();
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/** @brief 主循环圈起点：进入"busy"区间。与 endWork() 成对，每圈各一次。 */
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static void beginWork();
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/**
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* @brief 主循环圈终点：退出"busy"区间。
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* @note 与 beginWork() 成对；窗口滚动不在这里（begin/end 可能整圈不执行），
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* 见 tick()。
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*/
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static void endWork();
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/**
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* @brief 主循环每圈无条件调用：检查 1s 窗口是否滚动。
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* @note 只做一次 CYCCNT 读 + 比较（命中才进 flash 侧结算函数），滚动不再
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* 依赖"本圈恰好有挂钩段执行"，空闲系统 seq 也会按秒推进。
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*/
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static void tick();
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/** @brief 中断入口挂钩：与 isrExit() 成对，包住 ISR 主体。 */
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static void isrEnter();
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/** @brief 中断出口挂钩。 */
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static void isrExit();
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/**
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* @brief 最近一个完整窗口的负载率。
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* @return 0..1000，单位 0.1%（1000=满载）；窗口未滚动过时为 0。
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*/
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static uint16_t loadPermille() { return s_loadPerm; }
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/**
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* @brief 已完成的统计窗口数（自 init 起，单调递增回绕）。
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* @note 随负载率一起进 EtherCAT 输入 PDO 段 5，主站据此判断数据是否仍在刷新。
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*/
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static uint32_t windowSeq() { return s_seq; }
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public:
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/* 静态成员开成 public：cpu_load.cpp 里 .ramfunc 的文件级内联热路径
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* (cpuLoadEnter/cpuLoadLeave/cpuLoadRollWindow) 直接触碰它们，
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* 经成员函数绕一道反而多一层调用。勿在模块外写这些状态。 */
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static volatile uint32_t s_depth; /**< busy 区间嵌套深度 */
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static volatile uint32_t s_stamp; /**< 深度 0→1 时刻的 CYCCNT 快照 */
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static volatile uint32_t s_busy; /**< 当前窗口内累计 busy 周期数 */
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static volatile uint32_t s_winStart; /**< 当前窗口起点 CYCCNT */
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static volatile uint16_t s_loadPerm; /**< 最近一个完整窗口的负载率(0.1%) */
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static volatile uint32_t s_seq; /**< 完成滚动的窗口计数 */
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};
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2026-09-20 22:58:09 +08:00
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#endif /* __cplusplus */
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2026-09-05 20:07:22 +08:00
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#endif /* SYS_CPU_LOAD_H */
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