DCU_APP/GD32E508_DCU_APP/device/canfd.h

#ifndef DEVICE_CANFD_H
#define DEVICE_CANFD_H

#include <stdint.h>

/** @brief CANFD 状态报文的数据长度，单位字节。 */
#define CANFD_STATUS_DLEN 12U

/** @brief 每通道反馈快照中保存的最近一帧最大数据长度，受 SPI 应答帧总长度约束。 */
#define CANFD_FEEDBACK_LAST_DATA_MAX 32U

/** @brief 每通道不重复 ID 快照表最大条目数。 */
#define CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX 16U

/** @brief 快照条目中最大数据字节数（等于 CANFD DLC 上限）。 */
#define CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX 64U

/**
 * @brief CANFD 通信模块。
 * @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。
 */
class CanFd {
public:
    /**
     * @brief CANFD 接收过滤模式枚举。
     * @note  默认模式为 kModeAllPass，即三路控制器关闭硬件 ID 过滤，全部接收。
     */
    enum class Mode : uint8_t {
        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。 */
        kModeFilterId   = 1U, /**< 过滤模式：按 CONFIG_CAN_RX_FILTER_ID/MASK 做标准帧掩码匹配。 */
    };

    /**
     * @brief CANFD 运行诊断统计信息。
     */
    struct Diag {
        uint32_t tx_count;
        uint32_t rx_count;
        uint32_t error_count;
        uint32_t rx_drop_count;
        uint32_t rx_fifo_full_count;
        uint32_t rx_fifo_overfull_count;
        uint32_t tx_drop_count;
        uint32_t tx_abort_count;
        uint32_t last_rx_id;
        uint32_t last_tx_id;
        uint8_t  last_rx_channel;
        uint8_t  last_tx_channel;
        uint8_t  last_payload_length;
        uint8_t  last_rx_fd_flag;
        uint8_t  last_rx_brs;
        uint8_t  last_rx_esi;
    };

    /**
     * @brief 单通道运行计数（每路独立累计）。
     */
    struct ChannelStats {
        uint32_t rx_count;            /**< 该通道累计成功接收帧数。 */
        uint32_t tx_count;            /**< 该通道累计成功发送帧数。 */
        uint32_t rx_drop_count;       /**< 该通道累计软件丢帧数。 */
        uint32_t error_count;         /**< 该通道累计错误计数（与发送邮箱失败合并）。 */
        uint32_t last_rx_id;          /**< 该通道最近一帧报文标识符。 */
        uint8_t  last_rx_dlc;         /**< 该通道最近一帧报文数据长度。 */
        uint8_t  last_rx_fd_flag;     /**< 该通道最近一帧 FD 帧标志。 */
        uint8_t  last_rx_brs;         /**< 该通道最近一帧 BRS 标志。 */
        uint8_t  last_rx_esi;         /**< 该通道最近一帧 ESI 标志。 */
        uint8_t  last_rx_data[CANFD_FEEDBACK_LAST_DATA_MAX];
    };

    /**
     * @brief 单通道 1Hz 反馈快照（每秒刷新一次）。
     */
    struct ChannelFeedback {
        uint32_t snapshot_seq;        /**< 第几次刷新（自启动起递增）。 */
        ChannelStats stats;           /**< 抓拍时刻的该通道统计与最近一帧信息。 */
    };


    /**
     * @brief 单个不重复 ID 的最新帧快照。
     */
    struct IdSnapshotEntry {
        uint32_t id;                                  /**< CAN 报文标识符。 */
        uint32_t seq;                                 /**< 该条目被更新的序号（自启动起递增）。 */
        uint32_t rx_count;                            /**< 该 ID 累计接收帧数。 */
        uint8_t  dlc;                                 /**< 最新一帧数据长度。 */
        uint8_t  fd_flag;                             /**< 最新一帧 FD 标志。 */
        uint8_t  brs;                                 /**< 最新一帧 BRS 标志。 */
        uint8_t  esi;                                 /**< 最新一帧 ESI 标志。 */
        uint8_t  data[CANFD_ID_SNAPSHOT_DATA_MAX];    /**< 最新一帧数据。 */
        bool     occupied;                            /**< 条目是否已被占用。 */
    };

    /**
     * @brief 每通道不重复 ID 快照表（1Hz 刷新，SPI 命令分页拉取）。
     */
    struct IdSnapshotTable {
        IdSnapshotEntry entries[CANFD_ID_SNAPSHOT_MAX];
        uint8_t         count;       /**< 当前占用条目数。 */
        uint32_t        seq;         /**< 全局更新序号（每次 refresh 时递增）。 */
    };
    /**
     * @brief CANFD 状态发送载荷。
     */
    struct StatusPayload {
        uint16_t temp_raw;
        uint16_t vref_raw;
        float    vdda;
        float    temperature;
    };

    static void init();

    /**
     * @brief 切换 CANFD 接收过滤模式。
     */
    static void setMode(Mode mode);

    /** @brief 查询当前 CANFD 接收过滤模式。 */
    static Mode mode();

    static void poll();
    static void prepareStatus(const StatusPayload *status);
    static bool prepareStatusForChannel(uint8_t channelIndex, const StatusPayload *status);
    static void sendPrepared();
    static bool hasRxFrame();
    static bool consumeRxFrame(uint32_t *id, uint8_t *data, uint8_t *length, uint8_t *channel = nullptr);
    static bool transmitFrame(uint8_t channelIndex, uint32_t ext_id,
                              const uint8_t *data, uint8_t dlc);
    static const Diag *diag();

    /**
     * @brief 刷新三路 1Hz 反馈快照。
     * @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。
     */
    static void refreshFeedbackSnapshot();

    /**
     * @brief 拷贝指定通道的最新反馈快照到调用方缓冲。
     * @param[in]  channelIndex 目标 CAN 通道号（0/1/2）。
     * @param[out] out          目标快照缓冲；为空或通道非法时返回 false。
     * @retval bool true 表示成功拷贝，false 表示参数非法。
     */
    static bool copyFeedbackSnapshot(uint8_t channelIndex, ChannelFeedback *out);

    /**
     * @brief 拷贝指定通道的不重复 ID 快照表。
     * @param[in]  channelIndex 目标通道 0/1/2。
     * @param[out] out          输出缓冲。
     * @retval true 成功。
     */
    static bool copyIdSnapshotTable(uint8_t channelIndex, IdSnapshotTable *out);

    static void setNormalMode();
    static void setSilentMode();
    static void onRx0Interrupt();
    static void handleRxInterrupt(uint8_t channelIndex);

private:
    static constexpr uint8_t kRxQueueDepth = 16U;

    struct RxFrame {
        uint8_t  channel;
        uint32_t id;
        uint8_t  data[64];
        uint8_t  length;
    };

    struct RxQueue {
        RxFrame          frames[kRxQueueDepth];
        volatile uint8_t head;
        volatile uint8_t tail;
        volatile uint8_t count;
    };

    static void initGpio();
    /**
     * @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。
     * @param[in]  mode         目标接收过滤模式。
     */
    static void configureRxFilter(uint32_t canPeriph, uint8_t filterNumber, Mode mode);
    static void initNominalTiming(uint32_t canPeriph);
    static void initFdMode(uint32_t canPeriph);
    static void buildStatusFrame(const StatusPayload *status);
    static bool enqueueTxFrame(uint8_t channelIndex, const StatusPayload *status);

    static Diag             s_diag;
    static RxQueue          s_rxQueues[3];
    static uint8_t          s_nextConsumeChannel;
    static volatile Mode    s_mode;
    static ChannelStats     s_channelStats[3];
    static ChannelFeedback  s_feedback[3];
    static uint32_t         s_feedbackSeq;
    static IdSnapshotTable  s_idSnapshot[3];
};

using canfd_diag_t           = CanFd::Diag;
using canfd_status_payload_t = CanFd::StatusPayload;

#endif /* DEVICE_CANFD_H */