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9.8 KiB
C++
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C++
/**
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* @file ethercat_pdo.cpp
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* @brief EtherCAT 过程数据（PDO）收发模块实现（1.5.55）。
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*/
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#include "comm/ethercat_pdo.h"
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#include "comm/ethercat_can_bridge.h"
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#include "device/canfd.h"
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#include "sys/config.h"
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#include "sys/cpu_load.h"
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/* [DIFF-STATS] 临时仪表挂接（删除：去掉本块与 process() 内的 observe 块）。
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* 上一行的 sys/config.h 必须在此之前：宏未定义时 #if 会静默按 0 求值，
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* 开关就会被悄悄当成"关掉"。 */
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#if CONFIG_ECAT_DIFF_STATS
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#include "comm/ethercat_diff_stats.h"
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#endif
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#include <cstring>
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/* alignas(4) 必须在类内声明与出类定义上同时标注：AC6(Clang) 否则报
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* "'alignas' must be specified on definition"。用途见 ethercat_pdo.h。 */
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alignas(4) uint8_t EthercatPdo::s_out[EthercatPdo::kPdoOutBytes] = {0};
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alignas(4) uint8_t EthercatPdo::s_in[EthercatPdo::kPdoInBytes] = {0};
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/* 输入 PDO 的工作缓冲：buildInput 填这里，填完整块发布到 s_in（见 process()）。
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* 读侧 writeInputs 只读 s_in，因此永远看不到"填到一半"的镜像。 */
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alignas(4) uint8_t EthercatPdo::s_build[EthercatPdo::kPdoInBytes] = {0};
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volatile uint32_t EthercatPdo::s_outputCycles = 0U;
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volatile uint32_t EthercatPdo::s_inputCycles = 0U;
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volatile uint32_t EthercatPdo::s_reentryCount = 0U;
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void EthercatPdo::readOutputs(const uint8_t *esc)
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{
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if (esc == nullptr) {
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return;
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}
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memcpy(s_out, esc, kPdoOutBytes);
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++s_outputCycles;
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}
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bool EthercatPdo::outputProbe(const uint8_t *head)
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{
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return EthercatCanBridge::peekOutput(head);
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}
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void EthercatPdo::process()
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{
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/* 重入防护（1.6.7）：SSC 的 ECAT_Application()→本函数 在**四个上下文**都会被
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* 调用 —— PDI_Isr / Sync0_Isr / Sync1_Isr / MainLoop（见 ssc/src/ecatappl.c
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* 388、499、527、641 行）。而 MainLoop 那条路只用 DISABLE_ESC_INT() 关了
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* EXTI1(ESC IRQ)，**挡不住 EXTI0(Sync0,preempt=0) 和 EXTI2(Sync1,preempt=1)**。
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*
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* 竞态：MainLoop 把 s_in 填到一半（如刚写完批量区第 1 条）时被 Sync0/Sync1
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* 抢占 → 内层重入本函数，memset 清空后重填整个输入 PDO，随后 PDO_InputMapping()
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* 把这一份发给 ESC；外层回来又按自己那轮的进度接着往下写。于是发出去的镜像里
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* 批量区相邻两条来自**不同轮次**，而两轮之间环形队列 tail 已推进 —— 第 2 条
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* 就带上了另一条帧的内容。实测特征与此吻合：批量区第 1 条几乎不坏(0.06%)、
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* 第 2 条 30.75% 坏且内容是一条完整 CONFIG 帧；段 1/段 3 干净，因为它们每轮
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* 内容相同，被覆盖也看不出来。
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*
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* 1.6.15 批量区改成定长覆盖窗口后，跨轮次混填不再产生"半新半旧"的假帧（每槽
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* 自带 seqlock，且槽位固定、语义本就是"最近 N 帧"），但本防护仍然保留：省掉
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* 一次无谓的整块重填，并让镜像保持同一轮次的一致性。
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*
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* 处理：已在填充中就直接返回。输入 PDO 是周期量，跳过一次下一拍即补，
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* 远好过发出一份跨轮次拼接的镜像。 */
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static volatile bool s_building = false;
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if (s_building) {
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++s_reentryCount;
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return;
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}
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s_building = true;
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/* PDO ↔ CAN 转发：输出 PDO 的 seq 字节变化沿触发一次 CAN 发送，
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* 输入 PDO 回填桥状态 + 电机状态窗口（布局见 ethercat_can_bridge.h）。
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*
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* 顺序必须是先 processOutput 后 buildInput：buildInput 会把本周期刚执行的
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* seq 回显成 ack，主站因此能在下一周期立刻确认送达；反过来则 ack 恒滞后一拍。
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* processOutput 还负责取走主站请求的状态窗口下标，也必须在 buildInput 之前。
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*
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||
* 填的是**工作缓冲** s_build，填完整体发布到 s_in：只有重入门还不够 ——
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* 内层被门挡住后，它随后的 PDO_InputMapping() 仍会去读 s_in，若 buildInput
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* 直接写 s_in，读到的就是外层写到一半的半成品。填在别处、整块发布之后，
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* 读侧要么拿到上一份完整镜像、要么拿到这一份完整镜像，不存在中间态。 */
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EthercatCanBridge::processOutput(s_out);
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EthercatCanBridge::buildInput(s_build);
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fillDiagTail(s_build);
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memcpy(s_in, s_build, kPdoInBytes);
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#if CONFIG_ECAT_DIFF_STATS
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/* [DIFF-STATS] 只测量：与上一份已发布镜像比对并累计到 1s 窗口，经 0x2000
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* sub13..23 上报。不改变上面的整块写行为，因此本版本固件的输出与 1.6.16
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* 逐字节一致。仪表自持上一份副本，这里不需要额外缓冲。 */
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EthercatDiffStats::observe(s_in);
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#endif
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s_building = false;
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}
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/**
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* @brief 填充输入 PDO 段 5 设备诊断区（632..639，1.5.61）。
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* @param[out] in 全长输入过程数据缓冲（buildInput 刚清零+填完段 1~4）。
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* @note 负载率 1s 滚动一个窗口，seq 随窗口递增——主站只认"seq 在变"的负载值。
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||
* 每周期重写 6 字节比"值变化才写"的分支判断更便宜，也不引入隐藏状态。
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*/
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void EthercatPdo::fillDiagTail(uint8_t *in)
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{
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const uint16_t load = CpuLoad::loadPermille();
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in[ECAT_DIAG_OFF_LOAD] = (uint8_t)(load & 0xFFU);
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in[ECAT_DIAG_OFF_LOAD + 1] = (uint8_t)(load >> 8);
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/* CAN 取帧撕裂丢帧数（1.6.6）。只有 16 位，饱和不回绕 —— 主站看的是
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* "有没有涨、涨多快"，回绕会被误读成计数清零。 */
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const CanFd::Diag *cd = CanFd::diag();
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const uint32_t torn = (cd != nullptr) ? cd->rx_torn_count : 0U;
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const uint16_t torn16 = (torn > 0xFFFFU) ? 0xFFFFU : (uint16_t)torn;
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_TORN] = (uint8_t)(torn16 & 0xFFU);
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_TORN + 1] = (uint8_t)(torn16 >> 8);
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||
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const uint32_t seq = CpuLoad::windowSeq();
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const uint16_t seq16 = (uint16_t)seq; /* 1.6.12：u32 拆成 u16，高 2 字节让给
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overfull 计数。主站只判"非 0 且在涨"，
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||
按 u32 读到 seq|overfull<<16 同样成立。 */
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_SEQ] = (uint8_t)(seq16 & 0xFFU);
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_SEQ + 1] = (uint8_t)(seq16 >> 8);
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||
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||
/* CAN RX FIFO 满溢计数 RFO0（1.6.12 测量）：1.6.11 改"满则丢新"后拼接未消失，
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* 本计数与 reject@494 是否同涨，是"残余拼接是否仍源自溢出"的判决性观测。 */
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||
const uint32_t of = (cd != nullptr) ? cd->rx_fifo_overfull_count : 0U;
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||
const uint16_t of16 = (of > 0xFFFFU) ? 0xFFFFU : (uint16_t)of;
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_OVERFULL] = (uint8_t)(of16 & 0xFFU);
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_OVERFULL + 1] = (uint8_t)(of16 >> 8);
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||
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||
/* RFD0 释放握手超时计数（1.6.12，占用原 1.6.7 重入计数位 492——该计数引入
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||
* 至今恒 0，转为纯内部）。dequeue 握手没完成 = 窗口/读指针失同步前兆。 */
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||
const uint32_t rt = (cd != nullptr) ? cd->rx_release_timeout_count : 0U;
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||
const uint16_t rt16 = (rt > 0xFFFFU) ? 0xFFFFU : (uint16_t)rt;
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_RELTIMEOUT] = (uint8_t)(rt16 & 0xFFU);
|
||
in[ECAT_DIAG_OFF_RELTIMEOUT + 1] = (uint8_t)(rt16 >> 8);
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||
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||
/* 内容级拼接帧拦截次数（1.6.11）：MI/MP 校验挡不住的指针错位拼接由入队前
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||
* 结构自洽校验兜底，语义同上 —— 主站看"涨不涨"判断拼接是否仍在发生。 */
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||
const uint32_t rj = (cd != nullptr) ? cd->rx_content_reject_count : 0U;
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||
const uint16_t rj16 = (rj > 0xFFFFU) ? 0xFFFFU : (uint16_t)rj;
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||
in[ECAT_DIAG_OFF_REJECT] = (uint8_t)(rj16 & 0xFFU);
|
||
in[ECAT_DIAG_OFF_REJECT + 1] = (uint8_t)(rj16 >> 8);
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||
}
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void EthercatPdo::writeInputs(uint8_t *esc)
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{
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if (esc == nullptr) {
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return;
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}
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memcpy(esc, s_in, kPdoInBytes);
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||
++s_inputCycles;
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||
}
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bool EthercatPdo::sparseEscWritePlan(uint16_t *off0, uint16_t *len0,
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||
uint16_t *off1, uint16_t *len1)
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||
{
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||
if (off0 == nullptr || len0 == nullptr || off1 == nullptr || len1 == nullptr) {
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||
return false;
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||
}
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#if !CONFIG_ECAT_SPARSE_ESC_WRITE
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||
return false;
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#else
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/* 仅 1.6.21 密排布局：count 有效且两段之间确有空洞才分段。
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* magic 不对 / count 越界 / count 撑满到与段3相接 → 整包，避免陈旧空洞被误读。 */
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||
if (s_in[ECAT_MOTW_OFF_MAGIC] != kEcatMotLayoutMagic) {
|
||
return false;
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||
}
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||
const uint8_t count = s_in[ECAT_MOTW_OFF_COUNT];
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||
if (count > kEcatMotSlotsPerPdo) {
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||
return false;
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||
}
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||
const uint16_t headEnd =
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||
(uint16_t)(ECAT_MOTW_OFF_SLOTS + (uint16_t)count * kEcatMotSlotSize);
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||
if (headEnd >= ECAT_XRX_OFF_CH) {
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return false; /* 9 电机满配：A+B 无缝，整包更省一次 EXMC 事务 */
|
||
}
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*off0 = 0U;
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*len0 = headEnd;
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*off1 = ECAT_XRX_OFF_CH;
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||
*len1 = (uint16_t)(kPdoInBytes - ECAT_XRX_OFF_CH);
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||
return true;
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#endif
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||
}
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void EthercatPdo::snapshotOutput(uint8_t *dst)
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{
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if (dst == nullptr) {
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return;
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}
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memcpy(dst, s_out, kPdoOutBytes);
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||
}
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extern "C" {
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/* 1.6.0:输出探针,SSC PDI_Isr 的 PDO_OutputMapping 每周期调用(C 链接)。
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* 返回 0/1;SSC 侧声明为 UINT8,小返回值零扩展,调用约定兼容。 */
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||
uint8_t EcatPdo_OutputProbe(const uint8_t *head)
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{
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||
return EthercatPdo::outputProbe(head) ? 1U : 0U;
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||
}
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||
void EcatPdo_ReadOutputs(const uint8_t *esc)
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||
{
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EthercatPdo::readOutputs(esc);
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}
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||
void EcatPdo_Process(void)
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||
{
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||
EthercatPdo::process();
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||
}
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||
void EcatPdo_WriteInputs(uint8_t *esc)
|
||
{
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||
EthercatPdo::writeInputs(esc);
|
||
}
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||
/* 1.6.22 稀疏写计划：SSC PDO_InputMapping 据此决定 HW_EscWriteIsr 写几段。
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||
* 返回 1=两段有效；0=回退整包。 */
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||
uint8_t EcatPdo_SparseEscPlan(uint16_t *off0, uint16_t *len0,
|
||
uint16_t *off1, uint16_t *len1)
|
||
{
|
||
return EthercatPdo::sparseEscWritePlan(off0, len0, off1, len1) ? 1U : 0U;
|
||
}
|
||
|
||
} /* extern "C" */
|