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回退1.6.0引入的LAN9252 PRAM批量读写优化，因其AVAIL_CNT计数器对短读存在语义问题， 导致邮箱短读和探针传输时出现FIFO陈旧数据损坏问题。 同时修复EtherCAT-CAN桥中的多个竞态条件： - 修复消费者在fillRxBatch中直接访问共享ring buffer导致的数据混淆问题 - 修复生产者-消费者间tail指针发布时机不当造成的槽位覆盖竞态 - 修复WIN窗口基址更新位置错误导致电机状态窗口被锁定的问题 - 修复buildInput中断上下文与主循环间的数据竞争和内存撕裂问题 - 添加STATUS帧过滤机制减少批量区压力并解决队列饱和问题 此外还增加了多个诊断计数器用于监控撕裂、溢出和拼接错误，并调整了 输入PDO段布局和大小参数以支持新的48字节STATUS格式。 这些修改解决了上位机观察到的帧标签错误、电机状态丢失和数据拼接问题。
126 lines
5.9 KiB
C++
126 lines
5.9 KiB
C++
/**
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* @file ethercat_pdo.h
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* @brief EtherCAT 过程数据（PDO）收发模块（1.5.54 由 dc_app.c 的散装 C 代码类化）。
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* 一个 EtherCAT 周期在 SSC 里被拆成三个回调，本类按这三步各提供一个入口：
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* 1. APPL_OutputMapping() → readOutputs() 从 ESC 取走主站下发的输出数据
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* 2. APPL_Application() → process() 跑应用逻辑（当前是 PDO↔CAN 转发）
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* 3. APPL_InputMapping() → writeInputs() 把输入数据交回 ESC（从站→主站）
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* 缓冲区归本类所有，dc_app.c 只保留 SSC 对象字典（0x7000/0x6000 的 packed 结构体
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* 是 SDO 存储，必须留在 C 侧）与三行 extern "C" 转发。这样"收发"这件事只有一个
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* 归属：想加新的过程数据语义只改本类，不必再动 SSC 移植层。
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* @note 1.5.55 起输出/输入**长度不再相等**（64B / 384B），为电机控制台腾出
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* 状态窗口空间。长度常量统一由 ethercat_can_bridge.h 提供，避免三处各写
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* 一个魔数后失配。
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* @note 上下文：free-run 时三个回调都在主循环（ECAT_Main / ECAT_Application）；
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* 启用 DC 后 readOutputs/writeInputs 改由 Sync0_Isr(preempt=0) 调用，而
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* process() 仍在主循环。因此 s_out/s_in 是跨上下文共享的——两者都只在
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* 单一写者下被整块读写，且 CM4 上 memcpy 的撕裂最坏只会让某个周期读到
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* 上/下半帧混合。对 seq 沿触发语义无害（seq 是单字节，要么旧要么新，
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* 不会产生第三个值），故不加临界区，避免在 ISR 里关中断拖累抖动。
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*/
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#ifndef COMM_ETHERCAT_PDO_H
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#define COMM_ETHERCAT_PDO_H
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#include <cstdint>
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#include "comm/ethercat_can_bridge.h"
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/**
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* @brief EtherCAT 过程数据收发。
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* @note 全静态类，与 EthercatSlave / EthercatSync 同风格。
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*/
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class EthercatPdo {
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public:
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/** @brief 输出过程数据长度（主站→从站）。 */
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static constexpr uint16_t kPdoOutBytes = kEcatPdoOutBytes;
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/** @brief 输入过程数据长度（从站→主站）。 */
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static constexpr uint16_t kPdoInBytes = kEcatPdoInBytes;
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/**
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* @brief 取走主站下发的输出过程数据（主站→从站）。
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* @param[in] esc 指向 ESC 输出缓冲的 kPdoOutBytes 字节。
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* @note 由 APPL_OutputMapping() 每周期调用；只做搬运不做业务，
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* 业务在 process() 里跑，保证 ISR 上下文（DC 模式）足够短。
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*/
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static void readOutputs(const uint8_t *esc);
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/**
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* @brief 输出探针（1.6.0 输出按需全量读，配合 SSC PDO_OutputMapping）。
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* @param[in] head 输出 PDO 头 12B（覆盖 SEQ@0 / WIN@8 / FLAGS@3）。
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* @return true=需要全量读（seq 沿或清统计请求）；false=本周期跳过全量读。
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* @note 每周期由 PDI_Isr 在读 ESC 前调用：内部刷新桥的 s_winBase 并做 seq
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* 基准 priming；s_lastSeq 的推进仍留在全量路径（processOutput）。
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*/
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static bool outputProbe(const uint8_t *head);
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/**
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* @brief 跑一个应用周期：消费输出、生成输入。
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* @note 由 APPL_Application() 在主循环调用。
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*/
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static void process();
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/**
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* @brief 交回输入过程数据（从站→主站）。
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* @param[out] esc 指向 ESC 输入缓冲的 kPdoInBytes 字节。
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* @note 由 APPL_InputMapping() 每周期调用。
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*/
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static void writeInputs(uint8_t *esc);
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/** @brief 累计取走输出的周期数（主站在发过程数据的证据）。 */
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static uint32_t outputCycles() { return s_outputCycles; }
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/** @brief 累计交回输入的周期数。 */
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static uint32_t inputCycles() { return s_inputCycles; }
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/** @brief process() 被重入拦下的次数。持续增长 = 跨上下文抢占确实在发生
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* （PDI_Isr / Sync0_Isr / Sync1_Isr / MainLoop 互相打断），也就证明了
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* 批量区跨轮次拼接的成因；恒为 0 则说明该机制推断有误。 */
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static uint32_t reentryCount() { return s_reentryCount; }
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/** @brief 是否已开始过程数据交换（收到过至少一个输出周期）。 */
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static bool isExchanging() { return s_outputCycles != 0U; }
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/**
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* @brief 拷出最近一份输出过程数据快照（诊断用）。
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* @param[out] dst 至少 kPdoOutBytes 字节。
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*/
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static void snapshotOutput(uint8_t *dst);
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private:
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/**
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* @brief 填充输入 PDO 段 5 设备诊断区（尾部 8 字节，1.5.61）。
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* @param[out] in 全长输入过程数据缓冲。
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* @note 布局常量 ECAT_DIAG_OFF_* 见 ethercat_can_bridge.h；当前携带
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* CPU 负载率(0.1% 单位) + 窗口序号，取自 sys/cpu_load.h。
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*/
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static void fillDiagTail(uint8_t *in);
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/** @brief 最近一份主站下发的输出数据。 */
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static uint8_t s_out[kPdoOutBytes];
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/** @brief 待交回主站的输入数据（已发布的完整镜像，writeInputs 只读它）。 */
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static uint8_t s_in[kPdoInBytes];
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/** @brief 输入 PDO 工作缓冲：buildInput 填这里，填完整块发布到 s_in。
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* ECAT_Application() 会在 PDI_Isr / Sync0_Isr / Sync1_Isr / MainLoop 四个
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* 上下文被调用并互相抢占，直接写 s_in 会让读侧取到跨轮次的半成品。 */
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static uint8_t s_build[kPdoInBytes];
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/** @brief process() 被重入拦下的次数（诊断用，见 reentryCount()）。 */
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static volatile uint32_t s_reentryCount;
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static volatile uint32_t s_outputCycles;
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static volatile uint32_t s_inputCycles;
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};
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extern "C" {
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/** @brief 供 dc_app.c(C 文件)调用：取走输出过程数据。 */
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void EcatPdo_ReadOutputs(const uint8_t *esc);
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/** @brief 供 dc_app.c 调用：跑一个应用周期。 */
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void EcatPdo_Process(void);
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/** @brief 供 dc_app.c 调用：交回输入过程数据。 */
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void EcatPdo_WriteInputs(uint8_t *esc);
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}
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#endif /* COMM_ETHERCAT_PDO_H */
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