cbb
959e2aef6e
1.6.14 CAN-FD 数据段 2Mbps→5Mbps：CONFIG_CAN_DATA_PRESCALER 9→3、BS1 3→4TQ (90MHz/(3×6TQ)，采样点 80%→83.3%)，仲裁段仍 1M。TDC filter/offset 维持 4 不做 等比缩放（TDCMOD=CALC_AND_OFFSET 下硬件已自动测回路延时；放到 12 会让本节点回采 错开约 6 个数据位，自发热帧被判错误帧）。配套电机 APP/BOOT data_prescaler=2。 1.6.15 段4 批量接收由"环形队列 + 变长紧排排空"改为 5×44B 定长覆盖窗口，输入 PDO 496→600(75×64bit)，段5 诊断区 484→584。动机两条：现场 4000 帧/s 超旧容量 3 帧/拍 恒丢 1 帧；更关键是排空赤字把队列长期压在饱和态，而 1.6.9~1.6.13 追的错标/拼接竞态 正是饱和态喂出来的（判满用的 tail 滞后→生产者写进消费者刚读过的槽）。定长消灭 tail/判满/pending，边界越界写在结构上不可能再犯。每槽带 u32 seqlock：buildInput 在 PDI_Isr(preempt=0) 抢占主循环写侧，无它则主站会拿到"新 ID + 旧数据"拼出的假帧。 out+in=984 ≤ 1024 硬上限，DPRAM 留 120B。语义变更：批量区从"不丢的事件流"变"最近 N 帧窗口"，去重与丢帧判据移交主站按 seq 归一。三端同步 size.h/bridge/dc_app/ gen_eeprom/DCU_ESI.xml，必须重烧固件 + 烧 EEPROM + 断电冷启动，只烧一边 SAFEOP 报 AL 0x001A/0x0011。 1.6.16 段1/段3 快照 drop 计数口径修复（纯判据，PDO 布局逐字节不动）：旧判据 s_rxValid 置位后永不清零 ⇒ 开机首帧后每帧都算丢弃，drop ≡ rx−1，是零灵敏度假仪表 且把网页状态栏刷成 ERR。新增 s_rxPublished，判据改 s_rxValid && !s_rxPublished。 1.6.17~19 [DIFF-STATS] 差分写取证仪表，零行为变更，只加 0x2000 sub13..23(11 个只读 UINT32) ⇒ 不动 PDO 长度/映射，无需重生成 SII。实测：每拍 27.4% 字节真变化(164B)、 run 峰值 12~13、段2 占变化量 ~53%、段4 ~25%。 1.6.19 推翻 1.6.18 的自我诊断：比对开销虚报不是 -Oz 把 memcpy 编成调用（手拼移位 反而 21.3µs→41µs），真根因是 alignas(4) 到 const uint8_t* 形参处丢失，优化器无法 证明 4 字节对齐。__builtin_assume_aligned + memcpy 后循环体缩成 ldr/ldr/cmp/bne、 bl 归零。教训：测量工具自身的开销会直接变成结论。 1.6.20 基线对照版（当前提交状态 CONFIG_ECAT_DIFF_STATS=0）：同工况(电机在线无指令) 实测 load 49.1% vs 仪表开的 51.6% ⇒ 仪表自身成本 2.4 个点，差分改造收益 = 0。 按实测变化量推算 A1(段粒度条件写) 只值约 1 点(段2/段4 每拍都变，必然整块重写)， 仅 A2(8B 块粒度 + run 上限退化为整写) 有空间 —— 推算值，未做 A/B 实测不作为结论。
402 lines
26 KiB
C++
402 lines
26 KiB
C++
/**
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* @file ethercat_can_bridge.h
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* @brief EtherCAT PDO ↔ CAN 转发桥（1.5.55）。
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*
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* 输出 PDO(0x7000, 主站→从站, 64B) = 待发送的 CAN 帧（数据区 32B）
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* 输入 PDO(0x6000, 从站→主站, 384B) = 桥状态 + 电机状态窗口 + 长帧快照
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*
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* 发送用**序号沿触发**：仅当 seq 字节变化时才真正发一帧。PDO 是周期性刷新的，
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* 若按「内容非空即发」会把同一帧每个周期重发一次；seq 变化沿是 PDO 里表达
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* 「一次性事件」的标准做法，主站只需每次发送前把 seq 加一。
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*
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* RX 侧不能自己去 CanFd::consumeRxFrame() —— 那个队列已有唯一消费者
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* TaskRunner::taskCanRxParse()，两个消费者会互相抢帧，OTA relay / 电机状态
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* 会随机丢帧。改为由 taskCanRxParse() 的分发链回调 onCanFrame() 投递。
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*
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* ── 1.5.55 为电机控制台扩容（32B/32B → 64B/384B）──
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*
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* 三个动机：
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* 1. TX 数据区 24B→32B。电机 CMD 是 DLC 32，旧 processOutput 里
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* `dlc > kEcatCanTxDataMax` 直接钳位到 24，后 8 字节被**静默丢弃**且不报错。
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* 2. 输入侧加电机状态窗口。单帧快照对电机控制台不够用：9 节点各 32B STATUS，
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* 一周期只带回一帧、新帧还覆盖旧帧，永远取不齐。改为直接从 MotorState
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* 状态表（已按 node×channel 聚合，见 device/motor_state.h）取一个窗口，
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* 主站移动 win_base 即可 4 个周期扫完全部 27 槽。
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* 3. 加长帧快照区。旧 RX 数据区只有 8B，版本帧(DLC24)/CONFIG 帧(DLC24) 会被截断。
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*
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* **输入 PDO 前 32 字节与 1.5.53 逐字节兼容**，偏移与语义全部不变。这样
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* tools/ecat 的 CAN 调试页（ecat.html）与 ecat_server.py 的 _can_decode_input
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* 不改一行也照常工作，扩容只是在后面追加新区段。
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*
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* ── 1.5.56 扩到 DPRAM 硬上限并加 CANFD 批量帧区（64/384 → 384/640）──
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*
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* 动机：需要一个周期里合并下发/回收**多条 CANFD 帧**。1.5.55 的单帧槽
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* （一个 seq 一帧）每周期最多一帧，4ms 周期就是 250 帧/s 上限，
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* 而一次多轴同步下发就要 9 帧，靠排队要 36ms 才发完 —— 各轴指令不同拍，
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* 失去"同步下发"的意义。
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*
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* 新增两个批量区，每条帧带 8B 头（ch/dlc/flags/rsvd + id）+ 数据：
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* 输出 48..383（336B）：批量发送，一个 seq 沿一次性发 N 帧
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* 输入 360..：批量接收，一周期回收多帧而不是只带最近一帧
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* （1.6.1 数据条目 64→32B；1.6.15 改定长覆盖窗口 5×44B 到 583，
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* 段 5 诊断区 484..495 → 584..595，输入总长 496 → 600）
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*
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* 三条兼容性铁律（改动只做追加，不动既有偏移）：
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* 1. 输出 0..47 与 1.5.55 单帧布局完全一致（seq/ch/dlc/flags/id/win/data32）；
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* 2. 输入 0..359 与 1.5.55 完全一致（段1 桥状态 + 段2 电机窗口 + 段3 长帧）；
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* 3. 批量区**为空时**（count=0）行为与 1.5.55 完全相同，老主站照旧可用。
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*
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* 上限推导（为何是 384+640 而不是更大）见 comm/ethercat_pdo_size.h。
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*/
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#ifndef COMM_ETHERCAT_CAN_BRIDGE_H
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#define COMM_ETHERCAT_CAN_BRIDGE_H
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#include <cstdint>
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#include "comm/ethercat_pdo_size.h"
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/** 输出 PDO(主站→从站, 384B)段 1（0..47）：单帧发送。**与 1.5.55 完全兼容**。 */
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enum : uint8_t {
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ECAT_CAN_TX_OFF_SEQ = 0U, /**< 发送序号：变化沿触发一次发送（单帧+批量一起） */
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||
ECAT_CAN_TX_OFF_CH = 1U, /**< 目标通道 0/1/2 */
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||
ECAT_CAN_TX_OFF_DLC = 2U, /**< 数据长度 0..32；0 表示本次不发单帧（只发批量） */
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||
ECAT_CAN_TX_OFF_FLAGS = 3U, /**< bit0=1 请求清零统计；其余保留 */
|
||
ECAT_CAN_TX_OFF_ID = 4U, /**< CAN ID，小端 uint32（29 位扩展帧） */
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||
ECAT_CAN_TX_OFF_WIN = 8U, /**< 请求回传的电机槽窗口起始下标 0..26 */
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||
/* 9..15 保留：让数据区落在 16 字节边界，hexdump 排查时对齐好读 */
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ECAT_CAN_TX_OFF_DATA = 16U, /**< 数据区起点，32 字节（一帧电机 CMD） */
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};
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/** 输出 PDO 段 2（48..383）：CANFD 批量发送区（1.5.56 新增）。 */
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enum : uint16_t {
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ECAT_TXB_OFF_COUNT = 48U, /**< 本次要发的帧数 0..kEcatTxBatchMax；0=不发批量 */
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||
ECAT_TXB_OFF_FLAGS = 49U, /**< bit0=1 遇错即停(默认继续发完并各自记结果) */
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||
ECAT_TXB_OFF_RSVD = 50U, /**< 保留 2B，让帧数组从 52 起、每帧 8B 头对齐 */
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||
ECAT_TXB_OFF_ITEMS = 52U, /**< 帧数组起点，每项 (8B 头 + dlc 数据) 紧密排列 */
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};
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||
/** 批量帧项内部布局（头 8 字节，之后紧跟 dlc 字节数据）。收发两向共用。 */
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enum : uint8_t {
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ECAT_FRM_OFF_CH = 0U, /**< 通道 0/1/2 */
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||
ECAT_FRM_OFF_DLC = 1U, /**< 数据长度 0..64（CANFD 全量） */
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||
ECAT_FRM_OFF_FLAGS = 2U, /**< 发送向:保留; 接收向 bit0=有效 */
|
||
ECAT_FRM_OFF_RES = 3U, /**< 发送向:从站回填该帧发送结果; 接收向:保留 */
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||
ECAT_FRM_OFF_ID = 4U, /**< CAN ID，小端 uint32 */
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||
ECAT_FRM_HDR_SIZE = 8U, /**< 头长度，数据紧跟其后 */
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};
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||
/** 输入 PDO 段 1（0..31）：桥状态 + 最近一帧短快照。**与 1.5.53 完全兼容**。 */
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enum : uint8_t {
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ECAT_CAN_RX_OFF_ACK = 0U, /**< 回显已执行的发送序号，主站据此确认送达 */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_CH = 1U, /**< 该帧来自哪个通道 */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_DLC = 2U, /**< 该帧数据长度（原始 DLC，未被截断前的值） */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_FLAGS = 3U, /**< bit0=有过接收；bit1=数据被截断到 8B */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_ID = 4U, /**< 该帧 CAN ID，小端 uint32 */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_DATA = 8U, /**< 数据区起点，8 字节（长帧见段 3） */
|
||
ECAT_CAN_RX_OFF_RXCNT = 16U, /**< 累计接收帧数，小端 uint32 */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_TXRES = 20U, /**< 最近一次发送结果(CanTxResult 原值,0=OK) */
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||
ECAT_CAN_RX_OFF_BACKLOG = 21U, /**< 该通道软件 TX 队列积压 */
|
||
ECAT_CAN_RX_OFF_TXCNT = 22U, /**< 累计发送受理帧数，小端 uint16 */
|
||
ECAT_CAN_RX_OFF_DROP = 24U, /**< 段 1/段 3 快照「未取先覆」次数：上一帧尚未被任何一拍
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||
PDO 发布就被新帧覆盖才 +1（u16，累计回绕）。 */
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};
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||
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||
/** 输入 PDO 段 2（32..319）：电机状态窗口头 + 槽数组。 */
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enum : uint16_t {
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||
ECAT_MOTW_OFF_ACTIVE = 32U, /**< 在线电机数 */
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||
ECAT_MOTW_OFF_BOOT = 33U, /**< 1=近 3s 收到过 0x103 BOOT 心跳 */
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||
ECAT_MOTW_OFF_WIN_BASE = 34U, /**< 本帧携带的槽窗口起始下标（回显主站请求） */
|
||
ECAT_MOTW_OFF_WIN_COUNT = 35U, /**< 本帧携带的有效槽数（≤5） */
|
||
ECAT_MOTW_OFF_GLOBAL_SEQ = 36U,/**< 状态表全局刷新序号，小端 uint32 */
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||
ECAT_MOTW_OFF_SLOTS = 40U, /**< 槽数组起点，5×56B（40..319，与段 3 正好相接） */
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};
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||
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||
/** 电机状态槽内部布局（56 字节）。 */
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||
enum : uint8_t {
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||
ECAT_MOT_OFF_NODE = 0U, /**< 节点号 1..9，0=空槽 */
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||
ECAT_MOT_OFF_CH = 1U, /**< CAN 通道 0/1/2 */
|
||
ECAT_MOT_OFF_ONLINE = 2U, /**< 1=在线 */
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||
ECAT_MOT_OFF_DLC = 3U, /**< 最后一帧 STATUS 的 DLC（正常 48） */
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||
ECAT_MOT_OFF_SEQ = 4U, /**< STATUS 刷新序号，小端 uint32 */
|
||
ECAT_MOT_OFF_STATUS = 8U, /**< 原始 STATUS payload，48 字节（v0.74：B32-35=InitStatus） */
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};
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||
/** 输入 PDO 段 3（320..359）：最近一帧**完整**快照（版本/CONFIG 帧要 24B）。 */
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enum : uint16_t {
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||
ECAT_XRX_OFF_CH = 320U, /**< 通道 */
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||
ECAT_XRX_OFF_DLC = 321U, /**< 原始 DLC（可达 32） */
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||
ECAT_XRX_OFF_FLAGS = 322U, /**< bit0=有效 */
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||
ECAT_XRX_OFF_RSVD = 323U,
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||
ECAT_XRX_OFF_ID = 324U, /**< CAN ID，小端 uint32 */
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||
ECAT_XRX_OFF_DATA = 328U, /**< 数据区，32 字节完整 payload */
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||
};
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||
/** 输入 PDO 段 4（360..583）：CANFD 批量接收**定长覆盖窗口**（1.6.15）。
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*
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* 与旧"环形队列 + 变长紧排排空"的区别：生产者(onCanFrame，主循环)按自己的
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||
* 游标写槽、绕圈覆盖谁就是谁；消费者(fillRxWindow，PDI_Isr)每拍整块取值。
|
||
* 没有 tail、没有判满、没有 pending —— 1.6.9 修的那个"滞后的 tail 让生产者
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||
* 写进消费者刚读过的槽"错标竞态，其载体（tail 握手）在本布局里不存在了。
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||
*
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||
* 定长是"整块取"的前提：槽下标 = (ECAT_RXB_OFF_ITEMS + i*ECAT_RXB_SLOT_SIZE)，
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* 主站按固定偏移读，不再需要"8 + min(dlc,上限)"推游标，也就不可能再出现
|
||
* 1.6.10 那种游标越进诊断区的边界错。
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||
*
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||
* 每槽自带 seqlock（ECAT_RXW_OFF_SEQ）：PDI_Isr(preempt=0) 会抢占主循环写侧，
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||
* 没有它主站能拿到"新 ID + 旧数据"拼出来的假帧 —— 那不是"差一个周期"，是
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||
* 现实中不存在但看起来完全合法的帧。seq 同时是主站去重与算丢帧的依据。
|
||
*
|
||
* 语义变更（相对旧批量区）：**最近 N 帧窗口**，不是"保证不丢的事件流"。
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||
* 同一帧会在连续几拍里重复出现（直到被覆盖），低频一次性帧（版本/节点应答）
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||
* 在突发流量下可能被静默覆盖 —— 主站侧按 seq 去重后归一成事件流再上报，
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||
* 并可用 seq 空洞算出被覆盖掉的帧数。 */
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||
enum : uint16_t {
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||
ECAT_RXB_OFF_SLOT_COUNT = 360U, /**< 窗口槽数（编译期常量 ECAT_RXB_SLOTS） */
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||
ECAT_RXB_OFF_WR_IDX = 361U, /**< 最近一次写入的槽下标 0..N-1（诊断节拍用） */
|
||
ECAT_RXB_OFF_OVF = 362U, /**< 自上次回填以来，写入了"主站尚未取过"槽的次数
|
||
（饱和 255），回填后清零。与主站 seq 空洞是两个
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||
独立仪表，但**度量窗口不同**：本计数是"还没拷进
|
||
PDO 镜像就被覆写"（亚拍级），主站算的是"两次解码
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||
之间被覆写"。主站与从站同拍(1kHz)时两者应一致；
|
||
主站掉拍时主站数更大，那是真实差异不是仪表坏了。 */
|
||
ECAT_RXB_OFF_RSVD = 363U,
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||
ECAT_RXB_OFF_ITEMS = 364U, /**< 槽数组起点，N × ECAT_RXB_SLOT_SIZE 定长 */
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||
};
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||
|
||
/** 覆盖窗口单槽布局（44 字节）。头 12B + 数据 32B。 */
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||
enum : uint8_t {
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||
ECAT_RXW_OFF_CH = 0U, /**< 通道 0/1/2 */
|
||
ECAT_RXW_OFF_DLC = 1U, /**< **原始** DLC 0..64（不是线上长度） */
|
||
ECAT_RXW_OFF_FLAGS = 2U, /**< bit0=本槽至少写过一帧; bit1=线上数据被截断到 32B */
|
||
ECAT_RXW_OFF_RSVD = 3U,
|
||
ECAT_RXW_OFF_ID = 4U, /**< CAN ID，小端 uint32 */
|
||
ECAT_RXW_OFF_SEQ = 8U, /**< 全局单调 seq，小端 u32。奇数=写入中（消费者跳过）；
|
||
偶数=整槽一致。跨槽共用一个计数器，故主站可比大小
|
||
排序、可用空洞数出被覆盖的帧。
|
||
**发布值恒为 2,4,6,…（奇数被"写入中"占用），所以
|
||
相邻两帧的 seq 差 2**：主站算空洞必须用 step/2-1，
|
||
按 step-1 会把每帧都虚报成丢 1 个（1.6.15 首版踩过，
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||
症见 can_cadence 每拍 count=2/lost=2 而 OVF=0）。 */
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||
ECAT_RXW_OFF_DATA = 12U, /**< 数据区，32 字节（kEcatRxBatchDataMax） */
|
||
};
|
||
/** 覆盖窗口单槽字节数：12B 头 + 32B 数据。改任一字段宽度都要重算总预算。 */
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||
constexpr uint8_t ECAT_RXB_SLOT_SIZE = 44U;
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||
/** 覆盖窗口槽数。5 槽 = 5000 帧/s@1ms；必须 ≥ 每拍到达帧数，否则静默丢帧。 */
|
||
constexpr uint8_t ECAT_RXB_SLOTS = 5U;
|
||
|
||
/** 输入 PDO 段 5（584..595）：设备诊断区（1.5.61 尾部追加，1.6.1 前移到 484，
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||
* 1.6.15 随批量覆盖窗口扩到 5 槽再前移到 584：364+5×44=584，
|
||
* 诊断区锚在紧随其后的 12 字节，写侧是 EthercatPdo::fillDiagTail()）。 */
|
||
enum : uint16_t {
|
||
ECAT_DIAG_OFF_LOAD = 584U, /**< 负载率，小端 uint16，单位 0.1%（1000=100%）。
|
||
中断 + 非延迟处理段(任务派发/OTA relay)占墙钟比，
|
||
不含常开轮询与空转；1s 滚动窗口（见 sys/cpu_load.h） */
|
||
ECAT_DIAG_OFF_TORN = 586U, /**< CAN 取帧撕裂丢帧数（低 16 位，小端，饱和不回绕）。
|
||
1.6.6 起：ISR 取帧时若 MP 的 TS/DLENC 前后不一致，
|
||
说明邮箱窗口在取数途中被硬件换帧，该帧整帧丢弃并
|
||
在此计数。这是"读到半条帧"的唯一可观测量 —— 主站
|
||
据此判断修复是否生效、总线负载是否高到频繁触发。 */
|
||
ECAT_DIAG_OFF_SEQ = 588U, /**< 诊断区序号，小端 uint16（1.6.12 起，原 u32 让出
|
||
高 2 字节），每完成一个 1s 统计窗口 +1，主站据此
|
||
判断负载值是否仍在滚动刷新。u16 足够：主站只判
|
||
"非 0 且在涨"，18h 才回绕。 */
|
||
ECAT_DIAG_OFF_OVERFULL = 590U, /**< CAN RX FIFO 满溢计数 RFO0（u16 饱和，1.6.12）。
|
||
1.6.11 把溢出策略改成"满则丢新帧"后拼接并未消失
|
||
（段5@594 以 ~384/s 增长），必须直接观测溢出本身
|
||
与拼接率是否同涨，才能判定残余拼接是否仍源自溢出
|
||
（即本 IP 在 DISCARD 模式下照样毁窗口）。 */
|
||
ECAT_DIAG_OFF_RELTIMEOUT = 592U, /**< RFD0 释放握手超时计数（u16 饱和，1.6.12）。
|
||
原为 1.6.7 的 PDO 重入计数 ECAT_DIAG_OFF_REENTRY
|
||
（引入至今恒 0，不再上线，仍留内部计数）。取帧后
|
||
等 RFD0 自清 2000 次未果 = dequeue 未完成，窗口
|
||
与读指针可能已失同步 —— 拼接的直接前兆。 */
|
||
ECAT_DIAG_OFF_REJECT = 594U, /**< CAN 内容级拼接帧命中率（u16 饱和，1.6.11）。
|
||
入队前结构自洽校验（STATUS 温度量程+斜率、CONFIG
|
||
未使用区/模式）命中即计数。1.6.12 起**只计不丢**
|
||
—— 数据管道必须诚实，该计数退化为"源头是否还在
|
||
产生拼接帧"的纯测量仪表：修好 = 恒 0，没修好 =
|
||
网页看到什么，计数就是什么的倍率。 */
|
||
};
|
||
|
||
/** 单帧数据在输出 PDO / 长帧快照区中的最大字节数（电机 CMD 是 DLC 32）。 */
|
||
constexpr uint8_t kEcatCanTxDataMax = 32U;
|
||
/** 段 1 短快照数据区字节数（保持 1.5.53 兼容，勿改）。 */
|
||
constexpr uint8_t kEcatCanRxDataMax = 8U;
|
||
/** 段 3 长快照数据区字节数。 */
|
||
constexpr uint8_t kEcatCanXRxDataMax = 32U;
|
||
|
||
/** 单个电机状态槽字节数：8B 头 + 48B STATUS（v0.74）。
|
||
* 1.6.4 前是 40B（只装得下 32B STATUS），于是 buildInput 按 48B 拷贝时会溢出
|
||
* 16B 盖到段 3，且主站永远拿不到 B32-35 的 InitStatus。 */
|
||
constexpr uint8_t kEcatMotSlotSize = 56U;
|
||
/** 一份输入 PDO 携带的电机状态槽数：段 2 可用 280B（40..319）÷ 56 = 5。
|
||
* 27 槽需 ⌈27/5⌉ = 6 个基址扫完。槽数×槽长仍是 280B，输入 PDO 总长不变，
|
||
* 所以 EEPROM/SII 无需重刷。 */
|
||
constexpr uint8_t kEcatMotSlotsPerPdo = 5U;
|
||
|
||
/** 过程数据长度，唯一真源见 comm/ethercat_pdo_size.h（C/C++ 共用）。 */
|
||
constexpr uint16_t kEcatPdoOutBytes = ECAT_PDO_OUT_BYTES; /* 48×64bit = 384B */
|
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constexpr uint16_t kEcatPdoInBytes = ECAT_PDO_IN_BYTES; /* 75×64bit = 600B */
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/** CANFD 单帧数据上限（DLC 64）—— 覆盖窗口/发送批量区按此上限做容量推导。 */
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constexpr uint8_t kEcatCanFdDataMax = 64U;
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/** 批量**接收**槽在 PDO 内的数据字节数上限（1.6.1 从 64 压到 32）。
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* 真机采样 6086 帧 DLC 只有 24/32 两档；超长帧在装填时截断（flags bit1），
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* RAM 侧 RxWinSlot 仍存全量 64B，截断只发生在拷进 PDO 这一步。
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* 将来若要线上传 64B：槽长变 12+64=76，5 槽需 364+380+12=756B > 640 上限，
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* 届时只能降到 3 槽（364+228+12=604 → 输入 608B），即"全量"与"帧数"二选一。 */
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constexpr uint8_t kEcatRxBatchDataMax = 32U;
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/** 批量发送区可用字节数与最坏情况（全 DLC64）帧数上限。 */
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constexpr uint16_t kEcatTxBatchBytes = (uint16_t)(kEcatPdoOutBytes - ECAT_TXB_OFF_ITEMS);
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constexpr uint8_t kEcatTxBatchMax =
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(uint8_t)(kEcatTxBatchBytes / (ECAT_FRM_HDR_SIZE + kEcatCanFdDataMax));
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/* 布局守卫：段 2 的槽数组必须完整落在输入 PDO 内，段 3 也不能越界。
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* 改槽数/槽大小时忘了同步 PDO 长度，会在这里编译期失败。 */
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static_assert(ECAT_MOTW_OFF_SLOTS + kEcatMotSlotsPerPdo * kEcatMotSlotSize
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<= ECAT_XRX_OFF_CH, "电机槽窗口与长帧快照区重叠");
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static_assert(ECAT_XRX_OFF_DATA + kEcatCanXRxDataMax <= ECAT_RXB_OFF_SLOT_COUNT,
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"长帧快照区与批量接收区重叠");
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static_assert(ECAT_CAN_TX_OFF_DATA + kEcatCanTxDataMax <= ECAT_TXB_OFF_COUNT,
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"单帧发送数据区与批量发送区重叠");
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static_assert(ECAT_RXB_OFF_ITEMS < kEcatPdoInBytes, "批量接收区起点越界");
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static_assert(ECAT_TXB_OFF_ITEMS < kEcatPdoOutBytes, "批量发送区起点越界");
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/* 批量区至少要装得下一帧满长 CANFD，否则"批量"没有意义 */
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static_assert(kEcatTxBatchMax >= 1U, "批量发送区装不下一帧 DLC64");
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/* 槽长必须容得下头 + 线上数据上限；改任一字段宽度都在这里拦下。 */
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static_assert(ECAT_RXW_OFF_DATA + kEcatRxBatchDataMax <= ECAT_RXB_SLOT_SIZE,
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"覆盖窗口槽长容不下头+数据");
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static_assert(ECAT_RXW_OFF_DATA + kEcatRxBatchDataMax == ECAT_RXB_SLOT_SIZE,
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"覆盖窗口槽长有空洞：定长布局不应留空隙");
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/* 整个覆盖窗口 + 段 5 诊断区必须落在输入 PDO 内。这是 600B 这个数的来源：
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* 少一个字节都会在 SAFEOP 报 AL 0x001A/0x0011，而根因在这里编译期就能抓到。 */
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static_assert(ECAT_RXB_OFF_ITEMS + (uint16_t)ECAT_RXB_SLOTS * ECAT_RXB_SLOT_SIZE
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<= ECAT_DIAG_OFF_LOAD, "覆盖窗口与段5诊断区重叠");
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static_assert(ECAT_DIAG_OFF_REJECT + 2U <= kEcatPdoInBytes, "段5诊断区越界");
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/* 窗口至少要能容下一拍可能到达的帧数：槽数 < 帧/拍 时超出部分会在两次 PDO
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* 拷贝之间被覆盖，属静默丢帧（主站只能靠 seq 空洞事后发现）。5 槽对现场
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* 4000 帧/s(=4 帧/拍) 留 25% 余量。 */
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static_assert(ECAT_RXB_SLOTS >= 5U, "覆盖窗口槽数低于现场每拍到达帧数");
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/**
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* @brief EtherCAT ↔ CAN 转发桥。
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* @note 全静态；PDO 侧函数在 Sync0_Isr(preempt=0) 或主循环 MainLoop 上下文执行，
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* onCanFrame() 在主循环 taskCanRxParse() 上下文执行。共享状态用 volatile +
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* 单生产者/单消费者语义，不需要临界区（投递只写、消费只读+清标志）。
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* 例外是"多字段一组"的三处，全部用 seqlock 而不是握手：
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* - 段 1/段 3 的"最近一帧快照"（id/dlc/data 必须配套）→ s_xrxSeq；
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* - 段 2 电机槽（48B payload 一次 memcpy）→ MotorSlot.wr_seq；
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* - 段 4 覆盖窗口每槽（1.6.15）→ RxWinSlot.seq。
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||
* Sync0 是 preempt=0，critical.h 的 BASEPRI 方案挡不住它，故只能无锁协议。
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||
* 单核下 ISR 执行期间生产者必然冻结，所以读侧判一次奇偶即可定性。
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*/
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class EthercatCanBridge {
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public:
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/**
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* @brief 处理一份输出 PDO：seq 变化时向 CAN 发一帧。
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* @param[in] out kEcatPdoOutBytes 字节输出过程数据。
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* @note 由 APPL_Application() 每周期调用。
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*/
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/** @brief 输出探针（1.6.0 输出按需全量读）。
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*
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* PDI_Isr 每周期先读输出 PDO 头 12B（覆盖 SEQ@0 与 WIN@8），由本函数判定
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* 是否需要全量读 384B：
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* - 始终从探针刷新 s_winBase（主站每周期移动窗口扫描，与 seq 沿无关）；
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* - 首帧只记 seq 基准（与 processOutput 的 priming 一致），返回 false；
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* - seq 变化沿或 FLAGS bit0（清统计请求）→ 返回 true，调用方全量读。
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||
* s_lastSeq 仍由 processOutput 在全量路径上推进，本函数不写，保证沿语义
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||
* 只处理一次。 */
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static bool peekOutput(const uint8_t *head);
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static void processOutput(const uint8_t *out);
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/**
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* @brief 填充输入 PDO：桥状态 + 电机状态窗口 + 长帧快照。
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* @param[out] in kEcatPdoInBytes 字节输入过程数据（本函数负责全部写满）。
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*/
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static void buildInput(uint8_t *in);
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/**
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* @brief CAN 收帧投递入口。
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* @note 由 TaskRunner::taskCanRxParse() 在分发链里调用，不消费帧（不返回
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* "已处理"），只做旁路复制，因此不影响 OTA relay / 电机状态。
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*/
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static void onCanFrame(uint8_t channel, uint32_t id,
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const uint8_t *data, uint8_t length);
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/** @brief 桥接是否已收到过至少一帧（诊断用）。 */
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static bool hasReceived() { return s_rxValid; }
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private:
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/**
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* @brief 处理输出 PDO 的批量发送区（seq 沿内调用一次）。
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* @return 实际受理的帧数。
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* @note 逐帧解析 (8B 头 + dlc)，边界不足即停 —— 不信任主站给的 count，
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* 越界的 count 只会让循环提前结束，不会读到 PDO 之外。
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*/
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static uint8_t sendBatch(const uint8_t *out);
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/** @brief 把批量接收覆盖窗口整块拷进输入 PDO 段 4（1.6.15）。 */
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static void fillRxWindow(uint8_t *in);
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static volatile uint8_t s_lastSeq; /**< 上一次已执行的发送序号 */
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static volatile bool s_seqPrimed; /**< 是否已记录过基准 seq（防上电首帧误发） */
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static volatile uint8_t s_lastTxResult;
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static volatile uint16_t s_txCount;
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static volatile uint16_t s_dropCount;
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||
/** 主站请求的电机槽窗口起始下标（输出 PDO 的 WIN 字节，每周期刷新）。 */
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static volatile uint8_t s_winBase;
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/* 最近一帧接收快照：taskCanRxParse 写、PDO 读。
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* s_xrxSeq 为 seqlock：奇数=正在写，buildInput 本周期跳过段 1/段 3。
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||
* 没有它，Sync0_Isr 抢占在"数据已写完、id 未更新"之间会把新帧数据
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||
* 配旧帧 ID 发出去（STATUS 被标成 CONFIG → 前端解出离谱目标值）。 */
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static volatile bool s_rxValid;
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/** 上一帧是否已被至少一拍 PDO 发布进段 1/段 3。s_rxValid 只表示"开机以来收过帧"
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* (flags bit0 与 backlog 取通道都依赖它常驻)，不能拿它当"未取走"判据，
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* 否则 drop 会恒等于 rx 计数。写侧(onCanFrame)置 false，读侧(buildInput
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||
* 发布分支)置 true；单核下 ISR 抢占主循环，两者不会并发写同一帧。 */
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static volatile bool s_rxPublished;
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static volatile uint32_t s_xrxSeq;
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static volatile uint8_t s_rxCh;
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static volatile uint8_t s_rxDlc;
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static volatile bool s_rxTruncated;
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static volatile uint32_t s_rxId;
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static volatile uint32_t s_rxCount;
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static uint8_t s_rxData[kEcatCanXRxDataMax];
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/* ── 批量接收定长覆盖窗口（1.6.15，取代 1.5.56 的环形队列）──
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* 生产者(onCanFrame，主循环)按 s_rxWinWr 写槽并绕圈覆盖；消费者
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* (fillRxWindow，PDI_Isr/Sync0_Isr)每拍整块取值，**不消费、不清除**。
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||
* 因此没有 head/tail 握手，也就没有 1.6.9 那类"滞后的 tail 让生产者写进
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* 消费者刚读过的槽"的错标窗口。
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* 一致性靠每槽 seqlock：写侧 seq 置奇 → 填字段 → __DMB → seq 置偶(=++全局
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* 计数)。读侧在 ISR 里，单核下生产者必然冻结，判一次奇偶即可，奇数跳过该槽。
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* s_rxWinSeen 用于数 OVF：写到一个 seen==0 的槽 = 覆盖了一帧主站还没取过的
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* 数据，这才是真丢帧；覆盖已取过的槽是设计意图，不计。 */
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struct RxWinSlot {
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volatile uint32_t seq; /**< 奇=写入中；偶=整槽一致 */
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||
uint32_t id;
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uint8_t ch;
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uint8_t dlc; /**< 原始 DLC 0..64 */
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||
uint8_t flags; /**< bit0=写过; bit1=线上截断到 32B */
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||
uint8_t data[kEcatCanFdDataMax]; /**< RAM 侧存全量 64B，PDO 拷贝时才截断 */
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||
};
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static RxWinSlot s_rxWin[ECAT_RXB_SLOTS];
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||
static volatile uint8_t s_rxWinWr; /**< 写游标（下一个要覆盖的槽） */
|
||
static volatile uint32_t s_rxWinSeq; /**< 全局单调 seq 源（偶数发布） */
|
||
static volatile uint8_t s_rxWinOvf; /**< 未取先覆次数（饱和，回填后清零） */
|
||
static volatile uint8_t s_rxWinSeen[ECAT_RXB_SLOTS]; /**< 1=已被某拍 PDO 取过 */
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||
};
|
||
|
||
extern "C" {
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||
/** @brief 供 dc_app.c(C 文件)调用的 shim：处理输出 PDO。 */
|
||
void EcatCan_ProcessOutput(const uint8_t *out);
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||
/** @brief 供 dc_app.c 调用的 shim：填充输入 PDO。 */
|
||
void EcatCan_BuildInput(uint8_t *in);
|
||
}
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||
|
||
#endif /* COMM_ETHERCAT_CAN_BRIDGE_H */
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