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ESP32_COMM/main/storage/gd32_flash_store.h
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C++
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/*
* gd32_flash_store.h - GD32 OTA 固件 Flash 存储抽象层
*
* 封装 Flash 分区读写、NVS 元数据持久化和 SHA-256 校验。
* 传输层(WiFi/BLE)和 OtaRelay 均通过本类操作 GD32 固件存储。
*
* 线程模型:
* - 通过 instance() 单例访问,NVS 元数据读写由内部 mutex 保护
* - metaLoad/metaSave/metaUpdate/metaClear 串行化,读-改-写原子
* - 分区指针懒初始化,首次使用时查找并缓存
*/
#ifndef GD32_FLASH_STORE_H
#define GD32_FLASH_STORE_H
#include <stdint.h>
#include "esp_err.h"
#include "esp_partition.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/semphr.h"
#define OTA_META_NVS_NAMESPACE "ota_meta" ///< OTA 元数据 NVS 命名空间
/** @brief OTA 传输元数据结构,持久化到 NVS 用于断点续传和完整性校验。 */
typedef struct {
uint32_t total_size; ///< 固件总大小(字节)
uint32_t stored_size; ///< 已存储到 Flash 的大小(字节)
uint32_t last_seq; ///< 最后一次成功写入的包序号
uint8_t checksum[32]; ///< 固件 SHA-256 校验值
} ota_meta_t;
/**
* @brief GD32 OTA 固件 Flash 存储抽象层(纯静态工具类)。
*
* 封装 gd32_ota 分区的读写、NVS 元数据持久化、SHA-256 校验。
* 传输层通过 OtaCoordinator 或直接调用本类完成存储操作,
* OtaRelay 仅负责 SPI 中继状态机,不再承担存储职责。
*/
class Gd32FlashStore {
public:
/**
* @brief 获取单例实例。
* @return Gd32FlashStore 单例引用。
*/
static Gd32FlashStore& instance();
// ── Flash 分区读写 ──
/**
* @brief 向 gd32_ota 分区写入数据块(支持非 4 字节对齐写入)。
* @param offset 分区内写入偏移(字节)。
* @param data 待写入数据缓冲区。
* @param len 数据长度(字节)。
* @return ESP_OK 成功,其他错误码表示失败。
*/
esp_err_t flashWriteChunk(uint32_t offset, const uint8_t *data, size_t len);
/**
* @brief 从 gd32_ota 分区读取数据块。
* @param offset 分区内读取偏移(字节)。
* @param data 输出数据缓冲区。
* @param len 读取长度(字节)。
* @return ESP_OK 成功,其他错误码表示失败。
*/
esp_err_t flashReadChunk(uint32_t offset, uint8_t *data, size_t len);
/**
* @brief 擦除 gd32_ota 分区指定范围。
* @param size 擦除大小(字节),从偏移 0 开始。
* @return ESP_OK 成功,其他错误码表示失败。
*/
esp_err_t erasePartition(uint32_t size);
/**
* @brief 新一轮 GD32 固件写入会话开始时调用:复位擦除水位。
* @param full_erase true=强制擦除整个分区(motor OTA 用,杜绝旧固件残留导致的位错误);
* false=只重置水位,由 flashWriteChunk 按需擦扇区(GD32 OTA 用,与收流交织)。
*/
void beginWriteSession(bool full_erase = false);
// ── NVS 元数据持久化 ──
/**
* @brief 从 NVS 加载 OTA 元数据。
* @param meta 输出元数据结构体指针(任何错误路径下都会被清零)。
* @return ESP_OK 成功(含命名空间不存在的兼容路径,返回全零结构);
* ESP_ERR_TIMEOUT 加锁超时;
* 其他错误码 = nvs_open 真实失败(如 NVS 未初始化/损坏),不再一律当 OK。
*/
esp_err_t metaLoad(ota_meta_t *meta);
/**
* @brief 将 OTA 元数据写入 NVS。
* @param meta 待保存的元数据结构体指针。
* @return ESP_OK 成功,NVS 写入失败时返回错误码。
*/
esp_err_t metaSave(const ota_meta_t *meta);
/**
* @brief 传输过程中更新元数据的 stored_size 和 last_seq。
* @param stored_size 已存储大小(字节)。
* @param last_seq 最后成功写入的包序号。
* @return ESP_OK 成功,其他错误码表示失败。
*/
esp_err_t metaUpdate(uint32_t stored_size, uint32_t last_seq);
/**
* @brief OTA 完成或中止时清除元数据(全零写入)。
* @return ESP_OK 成功。
*/
esp_err_t metaClear();
// ── SHA-256 校验 ──
/**
* @brief 计算 gd32_ota 分区中已存储固件的 SHA-256。
* @param out_sha256 输出 32 字节 SHA-256 哈希。
* @return ESP_OK 成功,ESP_ERR_INVALID_STATE 元数据无效。
*/
esp_err_t computeFlashSha256(uint8_t out_sha256[32]);
/**
* @brief 固件接收完毕后计算 SHA-256 并写入元数据。
* @return ESP_OK 成功,ESP_ERR_INVALID_STATE 固件不完整。
*/
esp_err_t metaFinalizeChecksum();
/**
* @brief 校验固件完整性(重新计算 SHA-256 并与 meta.checksum 比对)。
* @return ESP_OK 校验通过,ESP_ERR_INVALID_CRC 校验失败。
*/
esp_err_t metaVerifyChecksum();
/**
* @brief 校验前端提供的 SHA-256 是否与设备端计算的一致。
* @param frontend_sha32 前端 32 字节原始 SHA(非 hex)。
* @param out_device_sha 可为 nullptr;非空时输出设备端 32 字节 SHA。
* @return ESP_OK 匹配;ESP_ERR_INVALID_CRC 不匹配;其他 = 元数据/计算失败。
*/
esp_err_t verifyFrontendSha(const uint8_t frontend_sha32[32],
uint8_t out_device_sha[32]);
/**
* @brief 获取分区指针(懒初始化)。
* @return 分区指针,找不到时返回 nullptr。
*/
const esp_partition_t* getPartition();
// ── OTA 期对齐缓冲生命周期 ──
/** @brief GD32 OTA begin 时调用:预分配对齐缓冲(消除 flashWriteChunk 逐块 malloc)。 */
static void acquireAlignBufForOta();
/** @brief GD32 OTA end/abort 时调用:释放对齐缓冲(非 OTA 期零占用)。 */
static void releaseAlignBufForOta();
private:
Gd32FlashStore();
~Gd32FlashStore() = default;
Gd32FlashStore(const Gd32FlashStore&) = delete;
Gd32FlashStore& operator=(const Gd32FlashStore&) = delete;
const esp_partition_t *m_partition = nullptr; ///< gd32_ota 分区指针(懒初始化)
// ── 擦除水位:beginWriteSession 后从 0 起;
// flashWriteChunk → ensureErasedForWrite 按需推进(不再依赖 prepare 整区预擦)。
static constexpr uint32_t kFlashSectorSize = 4096U;
uint32_t m_erasedUpTo = 0;
esp_err_t ensureErasedForWrite(uint32_t offset, size_t len);
// NVS 互斥:lockNvs 返回 take 是否成功;unlockNvs(handle) 仅成功时 give
SemaphoreHandle_t m_nvsMutex = nullptr;
bool lockNvs(uint32_t timeout_ms);
void unlockNvs(bool handle);
static constexpr uint32_t kNvsLockTimeoutMs = 100; ///< NVS 加锁超时(ms)
// 已持锁版本(调用方已持 m_nvsMutex)
esp_err_t metaLoadLocked(ota_meta_t *meta);
esp_err_t metaSaveLocked(const ota_meta_t *meta);
};
#endif // GD32_FLASH_STORE_H