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5fd986299c
变更点： 1. CAN-FD（device/CANFD.cpp、sys/config.h） - 发送统一 FD+BRS（DLC≤8 不再回退经典 CAN）；OTA 期仍按通道压制 BRS - 空通道自动识别：连续 5 个 1Hz 窗口无有效帧且有错误 → 静默上报；有帧即恢复 - 三路 CAN 默认全开；RX parse budget 48→64 2. EtherCAT 桥 / PDO - 段1 增 txtxid/rx00ff；版本应答 0x00FF 粘滞发布，避免被 CONFIG 冲掉 - STATUS 禁止写入 xrx 快照；processSeq 新鲜度救援 3. OTA / 配置 - sys/config.h include 仓库内 shared/ota_layout.h（与 BOOT 共用，不再依赖仓外路径） - ota_boot_request 对齐配置页 word 布局 4. docs/audit_ecat_spi_wifi_ota_compatibility.md：ECAT/SPI/WiFi/OTA 兼容性审计 5. .gitignore：忽略 .trae/、docs/traework-import、评审过程稿
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16 KiB
C++
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#ifndef DEVICE_CANFD_H
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#define DEVICE_CANFD_H
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#include <stdint.h>
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#include "sys/config.h"
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/** @brief 每通道反馈快照中保存的最近一帧最大数据长度（本地诊断用）。 */
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#define CANFD_FEEDBACK_LAST_DATA_MAX 32U
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/** @brief 每通道不重复 ID 快照表最大条目数（CONFIG_CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX）。 */
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#define CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX CONFIG_CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX
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/** @brief 快照条目中最大数据字节数（CONFIG_CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX）。 */
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#define CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX CONFIG_CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX
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/**
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* @brief CANFD 通信模块。
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* @note 负责 GPIO/模式控制、波特率配置、异步接收缓存与按需发送能力。
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*/
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class CanFd {
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public:
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/**
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* @brief CANFD 接收过滤模式枚举。
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* @note 默认模式为 kModeAllPass，即三路控制器关闭硬件 ID 过滤，全部接收。
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*/
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enum class Mode : uint8_t {
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kModeAllPass = 0U, /**< 全部接收模式：禁用硬件 ID/掩码匹配，所有 11/29 位帧都进入 FIFO0。 */
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kModeFilterId = 1U, /**< 过滤模式：按 CONFIG_CAN_RX_FILTER_ID/MASK 做标准帧掩码匹配。 */
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kModeBridge0To12 = 2U, /**< CAN0 桥接模式：硬件过滤等同 AllPass，CAN0 收到的每一帧按原帧格式自动转发到 CAN1 与 CAN2。 */
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};
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/**
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* @brief CAN 发送结果枚举，枚举值即 SPI 错误响应码，便于 handler 直接透传。
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* @note 0xE0/0xE1 保留给 handler 入口校验（payload 过短/通道非法），
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* 不经 transmitFrame 返回；0xE2~0xE5 由 transmitFrame 区分四种失败原因。
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*/
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enum class CanTxResult : uint8_t {
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kOk = 0x00U, /**< 发送成功，已进入硬件邮箱。 */
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kErrBusOff = 0xE2U, /**< 通道处于 BUS_OFF，不发送。 */
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kErrTecHigh = 0xE3U, /**< TEC > 96，暂停发送保护通道。 */
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||
kErrMailbox = 0xE4U, /**< 3 个硬件邮箱全 PENDING，abort+重投仍失败。 */
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||
kErrInvalid = 0xE5U, /**< 入口参数无效（channelIndex/dlc/data 等）。 */
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};
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/**
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* @brief CANFD 运行诊断统计信息。
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*/
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struct Diag {
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uint32_t tx_count;
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uint32_t rx_count;
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uint32_t error_count;
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uint32_t rx_drop_count;
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uint32_t rx_fifo_full_count;
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uint32_t rx_fifo_overfull_count;
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/** 取帧期间被硬件换帧、整帧丢弃的次数（1.6.6，TS/DLC 前后不一致即判定）。
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* 这是"读到半条帧"的唯一可观测量，稳态下应当只在高负载时缓慢增长。 */
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uint32_t rx_torn_count;
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/** 释放邮箱后等待 RFD 硬件自清超时的次数（手册 26.3.4 第 3 步要求等待）。 */
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uint32_t rx_release_timeout_count;
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||
/** 内容级拼接帧拦截次数（1.6.11）：(id, data) 结构自相矛盾（STATUS 的
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* 温度/电压出量程、CONFIG 的未使用区非 0）⇒ 整帧作废。与 rx_torn 互补：
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* torn 挡"取数期间窗口被换"，这个挡"窗口没换但 FIFO 缓冲指针错位"。 */
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uint32_t rx_content_reject_count;
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uint32_t tx_abort_count;
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uint32_t last_rx_id;
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uint32_t last_tx_id;
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uint8_t last_rx_channel;
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uint8_t last_tx_channel;
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uint8_t last_payload_length;
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uint8_t last_rx_fd_flag;
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uint8_t last_rx_brs;
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uint8_t last_rx_esi;
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};
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/**
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* @brief 单通道运行计数（每路独立累计）。
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*/
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struct ChannelStats {
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uint32_t rx_count; /**< 该通道累计成功接收帧数。 */
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||
uint32_t tx_count; /**< 该通道累计由硬件 MTFNERR 确认的成功发送帧数。 */
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||
uint32_t rx_drop_count; /**< 该通道累计软件丢帧数。 */
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||
uint32_t error_count; /**< 该通道累计错误计数（与发送邮箱失败合并）。 */
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||
uint32_t last_rx_id; /**< 该通道最近一帧报文标识符。 */
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||
uint8_t last_rx_dlc; /**< 该通道最近一帧报文数据长度。 */
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||
uint8_t last_rx_fd_flag; /**< 该通道最近一帧 FD 帧标志。 */
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||
uint8_t last_rx_brs; /**< 该通道最近一帧 BRS 标志。 */
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||
uint8_t last_rx_esi; /**< 该通道最近一帧 ESI 标志。 */
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||
uint8_t last_rx_data[CANFD_FEEDBACK_LAST_DATA_MAX];
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||
uint8_t tec; /**< 最近一次采样时硬件发送错误计数器 (0~255)。 */
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||
uint8_t rec; /**< 最近一次采样时硬件接收错误计数器 (0~255)。 */
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||
uint8_t bus_state; /**< 总线状态位图：bit0=init_mode, bit1=sleep, bit2=error_passive, bit3=bus_off, bit4=error_warning。 */
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};
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/**
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||
* @brief 单通道 1Hz 反馈快照（每秒刷新一次）。
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*/
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struct ChannelFeedback {
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uint32_t snapshot_seq; /**< 第几次刷新（自启动起递增）。 */
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||
ChannelStats stats; /**< 抓拍时刻的该通道统计与最近一帧信息。 */
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};
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/**
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* @brief 单个不重复 ID 的最新帧快照。
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*/
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struct IdSnapshotEntry {
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uint32_t id; /**< CAN 报文标识符。 */
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uint32_t seq; /**< 该条目被更新的序号（自启动起递增）。 */
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uint32_t rx_count; /**< 该 ID 累计接收帧数。 */
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||
uint8_t dlc; /**< 最新一帧数据长度。 */
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||
uint8_t fd_flag; /**< 最新一帧 FD 标志。 */
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uint8_t brs; /**< 最新一帧 BRS 标志。 */
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||
uint8_t esi; /**< 最新一帧 ESI 标志。 */
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||
uint8_t data[CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX]; /**< 最新一帧数据。 */
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bool occupied; /**< 条目是否已被占用。 */
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};
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/**
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* @brief 每通道不重复 ID 快照表（1Hz 刷新，SPI 命令分页拉取）。
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*/
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struct IdSnapshotTable {
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IdSnapshotEntry entries[CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX];
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uint8_t count; /**< 当前占用条目数。 */
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uint32_t seq; /**< 全局更新序号（每次 refresh 时递增）。 */
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};
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static void init();
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/** L0 自检故障原因码（selfTestL0 输出；经 0xA3 fault_codes[] 上报，高 3 位带通道号见 initial.h） */
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enum SelfTestFault : uint8_t {
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kSelfTestOk = 0U, /**< 通过 */
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kSelfTestHwInit = 1U, /**< 控制器初始化失败（重试 5 次后仍不成功） */
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kSelfTestStuckInit = 2U, /**< 卡在初始化模式（IWS 未清零） */
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||
kSelfTestStbLevel = 3U, /**< 收发器 STB 输出未拉低（配置未生效） */
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||
};
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/**
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* @brief L0 轻量自检（不向物理总线发帧），仅校验 GD32 侧控制器自身状态。
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* @param[out] fault_code 首个失败通道的 SelfTestFault 原因码；全部通过时为 kSelfTestOk。允许空。
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||
* @param[out] fault_channel 首个失败通道号 0/1/2；全部通过时无意义。允许空。
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||
* @retval true 所有已使能通道通过；false 无使能通道或任一路失败。
|
||
* @note 检查：硬件 init 结果、退出 init mode、收发器 STB 已置 Normal。
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||
* 1.5.35 移除 BUS_OFF 与 TEC/REC 检查：它们是总线侧状态，
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||
* 通道未接从站（RX 浮空噪声）时会误报——「没接设备」不等于错误；
|
||
* 总线健康经 0xC1 反馈帧（bus_state/TEC/REC）运行期上报，网页 CAN 页可见。
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*/
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static bool selfTestL0(uint8_t *fault_code = nullptr, uint8_t *fault_channel = nullptr);
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||
/**
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* @brief 查询指定通道是否已使能。
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* @param[in] channelIndex 通道索引 0/1/2。
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* @retval bool true=使能，false=禁用。
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*/
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static bool isChannelEnabled(uint8_t channelIndex);
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/**
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||
* @brief 切换 CANFD 接收过滤模式。
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*/
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static void setMode(Mode mode);
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/** @brief 查询当前 CANFD 接收过滤模式。 */
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static Mode mode();
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static bool hasRxFrame();
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static bool consumeRxFrame(uint32_t *id, uint8_t *data, uint8_t *length, uint8_t *channel = nullptr);
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||
/**
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||
* @brief 直接向指定 CAN 通道发送一帧（绕过软件队列）。
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||
* @param allow_abort 邮箱全占时是否允许 abort 一个 PENDING 邮箱并重投一次。
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||
* - true（底层非阻塞顶替）：适合最新单发覆盖场景；高总线负载下慎用（可能 abort 掉正在等仲裁的帧）；
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||
* - false（突发/队列路径）：邮箱满直接返回 kErrMailbox，交由 enqueueTx
|
||
* 的软件队列缓存，由 TX 完成中断回灌——避免 abort 把同通道已装载的
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||
* 旧帧静默丢弃（>3 帧同通道突发只剩最后 3 帧上线的根因）。
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*/
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static CanTxResult transmitFrame(uint8_t channelIndex, uint32_t ext_id,
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const uint8_t *data, uint8_t dlc, bool periodic = false,
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bool allow_abort = true);
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||
/** @brief 立即停掉指定通道所有 PENDING 发送邮箱（阻止 auto_retrans 残留重发，供停等式协议用）。 */
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static void abortPendingTx(uint8_t channelIndex);
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||
/** @brief 运行时切换指定通道 CAN 自动重发（ARD 位，需 init-mode）；停等式 OTA 期间关闭、结束后恢复。 */
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||
static void setChannelAutoRetrans(uint8_t channelIndex, bool enable);
|
||
|
||
/** @brief 运行时压制指定通道 TX 帧的 BRS：压制中 FD 帧数据段回退仲裁段速率。
|
||
* 电机 BOOT 无法正确接收 BRS 高速段（见 sys/config.h CONFIG_CAN_FD_BRS_ENABLE 注释），
|
||
* 电机 OTA relay 经 enterState 钩子与 setChannelAutoRetrans 同点切换，OTA 结束必恢复。 */
|
||
static void setChannelBrsSuppress(uint8_t channelIndex, bool suppress);
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||
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||
/** @brief 读取指定通道 CAN_ERR 寄存器原始值（事件时刻只读快照，不依赖 1Hz 采样）。
|
||
* 解码：TEC=bit16-23，REC=bit24-31，ERRN=bit4-6；无效通道返回 0。仅供诊断日志，禁用于发送门控。 */
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static uint32_t readChannelErrorReg(uint8_t channelIndex);
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||
/** @brief 读取并清除指定通道的 TX 错误事件（ARD=1 单发下 MTE 置位 = 帧已确认丢失）。
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||
* 供停等式 OTA 在丢帧后立即重发，免等 ACK 超时；仅主循环调用。 */
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||
static bool consumeTxError(uint8_t channelIndex);
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static const Diag *diag();
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/**
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||
* @brief 刷新三路 1Hz 反馈快照。
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* @note 通常由任务调度器在 1 秒节拍调用，将各通道实时计数与最近一帧信息抓拍到 s_feedback。
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*/
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static void refreshFeedbackSnapshot();
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/**
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||
* @brief 拷贝指定通道的最新反馈快照到调用方缓冲。
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* @param[in] channelIndex 目标 CAN 通道号（0/1/2）。
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* @param[out] out 目标快照缓冲；为空或通道非法时返回 false。
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* @retval bool true 表示成功拷贝，false 表示参数非法。
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*/
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static bool copyFeedbackSnapshot(uint8_t channelIndex, ChannelFeedback *out);
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/**
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||
* @brief 拷贝指定通道的不重复 ID 快照表。
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||
* @param[in] channelIndex 目标通道 0/1/2。
|
||
* @param[out] out 输出缓冲。
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||
* @retval true 成功。
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*/
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||
static bool copyIdSnapshotTable(uint8_t channelIndex, IdSnapshotTable *out);
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static void handleRxInterrupt(uint8_t channelIndex);
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static void handleTxInterrupt(uint8_t channelIndex);
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/**
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* @brief 突发排入软件 TX 队列（供 SPI 0xC7 burst handler / 突发场景使用）。
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*
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* 解决「3 个发送邮箱是物理上限、>3 帧突发必丢」的问题：
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* - 队列空时尝试直通 transmitFrame（不排队、零延迟）。
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||
* - 邮箱满时把本帧追加到软件队列，TX 完成中断里持续出队回灌，
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* 保证任意大小突发（同通道 ≤ 队列深度）都不丢帧。
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*
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* 同步：本函数可在 EXTI15 ISR 内运行（SPI burst handler），与 CAN TX ISR
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||
* 并发；队列 Push/Pop 通过关中段互斥，无需 LDREX/STREX。
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*
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* @param[in] channelIndex 目标通道（0/1/2）。
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* @param[in] ext_id 29 位扩展 ID。
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* @param[in] data 数据负载；dlc>0 时必填。
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* @param[in] dlc 数据长度 0..64。
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||
* @retval CanTxResult::kOk 已进入硬件邮箱 OR 已入软件队列（统一视为已受理）。
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* @retval CanTxResult::kErrMailbox 软件队列也满。
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* @retval CanTxResult::kErrInvalid 参数非法。
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*/
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static CanTxResult enqueueTx(uint8_t channelIndex, uint32_t ext_id,
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const uint8_t *data, uint8_t dlc);
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||
/** @brief 软件 TX 队列当前积压帧数（统计/诊断用）。 */
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static uint32_t txQueueBacklog(uint8_t channelIndex);
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/** @brief 接收队列容量深度（2 的幂；8kHz PDO 下主循环间隙短，加深缓冲防 STATUS 溢出丢帧）。 */
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static constexpr uint8_t rxQueueDepth() { return kRxQueueDepth; }
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/** @brief 查询指定通道软件接收队列当前积压帧数（无锁 SPSC，由 tail 与 head 计算）。 */
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static uint32_t rxQueueCount(uint8_t channelIndex);
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private:
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static constexpr uint8_t kRxQueueDepth = 64U; /* 16→64：1kHz STATUS×3 在 PDI 风暴下不再轻易打满 */
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||
static constexpr uint8_t kRxQueueMask = kRxQueueDepth - 1U;
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||
/** 每通道软件突发队列深度：覆盖整块突发（CAN_BURST_HARD_MAX=16 帧）中同一通道的
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||
* 全部超载帧（3 邮箱之外最多 13 帧 = 16-3），保证任意 DLC 的整块突发不因队列满丢帧。 */
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||
static constexpr uint8_t kTxQueueDepth = 13U;
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||
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struct RxFrame {
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||
uint8_t channel;
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||
uint32_t id;
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||
uint8_t data[64];
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uint8_t length;
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||
};
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/**
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||
* @brief Lock-Free 单生产者单消费者 (SPSC) 环形接收队列。
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||
* @note 生产者为 CAN RX ISR (Preempt 0) 写入 tail，消费者为 consumeRxFrame (Thread) 推进 head。
|
||
* 移除共享 count 变量，消除 BASEPRI=0x10 临界区对 Preempt 0 无效导致的并发撕裂与计数下溢风险。
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*/
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struct RxQueue {
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RxFrame frames[kRxQueueDepth];
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||
volatile uint8_t head;
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||
volatile uint8_t tail;
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};
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||
/** 排队等待硬件邮箱空位的 CAN 帧（仅 SDO 突发用，payload ≤ 64B）。 */
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||
struct TxQueuedFrame {
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||
uint32_t id;
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||
uint8_t data[64];
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||
uint8_t dlc;
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||
};
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||
struct TxQueue {
|
||
TxQueuedFrame frames[kTxQueueDepth];
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||
volatile uint8_t head;
|
||
volatile uint8_t tail;
|
||
volatile uint8_t count;
|
||
};
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||
|
||
/** @brief CAN TX ISR 内驱动：把队列里能装的全部装进硬件邮箱。 */
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static void drainTxQueueIsr(uint8_t channelIndex);
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static void initGpio();
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/**
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||
* @brief 根据当前模式为指定控制器配置接收过滤器。
|
||
* @param[in] canPeriph 目标 CAN 外设实例。
|
||
* @param[in] filterNumber 过滤器编号。
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||
* @param[in] mode 目标接收过滤模式。
|
||
*/
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||
static void configureRxFilter(uint32_t canPeriph, uint8_t filterNumber, Mode mode);
|
||
static bool initNominalTiming(uint32_t canPeriph);
|
||
static bool initFdMode(uint32_t canPeriph);
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||
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||
static void printClockInfo();
|
||
static void initChannelHardware(uint8_t i);
|
||
static void configureAllFilters();
|
||
static void printInitResult();
|
||
static void printErrorState();
|
||
static void runSelfTest();
|
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static void runLoopbackTest();
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static void dumpRegisters();
|
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||
static Diag s_diag;
|
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static RxQueue s_rxQueues[3];
|
||
static TxQueue s_txQueues[3]; /**< CAN 突发软件队列（邮箱装不下时缓存） */
|
||
static uint8_t s_nextConsumeChannel;
|
||
static volatile Mode s_mode;
|
||
static ChannelStats s_channelStats[3];
|
||
static bool s_brsSuppress[3]; /**< TX BRS 压制（电机 OTA 期间该通道 DLC>8 帧禁 BRS） */
|
||
static ChannelFeedback s_feedback[3];
|
||
/** 各通道硬件 init（时序+退出 init mode）是否成功 */
|
||
static bool s_channelHwOk[3];
|
||
static uint32_t s_feedbackSeq;
|
||
static IdSnapshotTable s_idSnapshot[3];
|
||
};
|
||
|
||
#endif /* DEVICE_CANFD_H */
|