feat(main): 将全局函数重构为单例类模式

- 将 debug_log 模块重构为 DebugLog 单例类,封装 UART、UDP 和环形缓冲区日志输出
- 将 health_monitor 模块重构为 HealthMonitor 单例类,统一健康状态管理和监控逻辑
- 更新 main.cpp 中的初始化调用,使用单例实例替代原有全局函数
- 添加健康监控任务作为第四个 FreeRTOS 任务,增强系统监控能力
- 更新固件版本从 0.2.11 到 0.3.0,反映架构重大变更
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小龙虾
2026-05-31 03:20:26 +08:00
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commit 1586a81b97
16 changed files with 1501 additions and 2245 deletions
+80 -149
View File
@@ -1,5 +1,5 @@
/*
* debug_log.c - 调试日志输出实现
/*
* debug_log.cpp - 调试日志输出实现
*
* 日志会同时写入三处:
* 1. UART0 串口(本地串口调试)
@@ -11,7 +11,7 @@
*
* 时序说明:
* esp_netif_init() 创建 tcpip 线程后才可安全使用 socket
* 本模块在首次 debug_log_send() 时才创建 socket(延迟创建)
* 本模块在首次 send() 时才创建 socket(延迟创建)
* WiFi 连接前 sendto() 会失败(无路由),日志仍可写入 UART 与 HTTP 日志缓冲
* WiFi 连接后 UDP 立即生效,无需额外操作
*/
@@ -30,60 +30,39 @@
static const char *TAG = "DEBUG_LOG";
/** @brief 当前调试日志过滤级别,运行时可动态调整。 */
debug_log_level_t g_debug_log_level = DEBUG_LOG_INFO;
/** @brief UDP 调试日志 socket 句柄,首次发送时延迟创建。 */
static int s_udp_sock = -1;
/** @brief UDP 调试日志目标地址。 */
static struct sockaddr_in s_debug_addr;
/** @brief 日志模块初始化标志。 */
static bool s_initialized = false;
// ============================================================
// 单例
// ============================================================
DebugLog& DebugLog::instance()
{
static DebugLog inst;
return inst;
}
// ============================================================
// 日志环形缓冲区(供 HTTP /logs 拉取)
// ============================================================
#define LOG_RING_SLOTS 64
#define LOG_RING_SIZE 256
static char s_log_ring[LOG_RING_SLOTS][LOG_RING_SIZE];
static int s_log_ring_lens[LOG_RING_SLOTS];
static int s_log_ring_head = 0; // 下次写入位置
static int s_log_ring_count = 0; // 已存条数(超过 LOG_RING_SLOTS 后不再增长,覆盖旧数据)
/** @brief 环形缓冲区互斥锁,保护多线程并发读写。 */
static SemaphoreHandle_t s_log_ring_mutex = NULL;
/**
* @brief 获取日志缓冲区中的条数
* @return 当前日志条数。
*/
int debug_log_ring_count(void)
int DebugLog::ringCount()
{
if (!s_log_ring_mutex) return 0;
xSemaphoreTake(s_log_ring_mutex, portMAX_DELAY);
int count = s_log_ring_count;
xSemaphoreGive(s_log_ring_mutex);
if (!m_logRingMutex) return 0;
xSemaphoreTake(m_logRingMutex, portMAX_DELAY);
int count = m_logRingCount;
xSemaphoreGive(m_logRingMutex);
return count;
}
// 读取并清空日志缓冲区,返回 JSON 数组字符串
// 调用者负责 free 返回值
/**
* @brief 读取并清空环形日志缓冲区,返回 JSON 数组字符串。
* @param out_len 输出 JSON 字符串长度(不含末尾 '\0')。
* @return 成功返回需由调用者 free 的字符串;无日志或失败返回 NULL。
*/
char *debug_log_ring_drain_json(int *out_len)
char *DebugLog::ringDrainJson(int *out_len)
{
if (!s_log_ring_mutex) {
if (!m_logRingMutex) {
*out_len = 0;
return NULL;
}
xSemaphoreTake(s_log_ring_mutex, portMAX_DELAY);
xSemaphoreTake(m_logRingMutex, portMAX_DELAY);
int count = s_log_ring_count;
int count = m_logRingCount;
if (count == 0) {
xSemaphoreGive(s_log_ring_mutex);
xSemaphoreGive(m_logRingMutex);
*out_len = 0;
return NULL;
}
@@ -92,7 +71,7 @@ char *debug_log_ring_drain_json(int *out_len)
size_t buf_size = (size_t)count * 280 + 16;
char *json = (char *)malloc(buf_size);
if (!json) {
xSemaphoreGive(s_log_ring_mutex);
xSemaphoreGive(m_logRingMutex);
*out_len = 0;
return NULL;
}
@@ -101,17 +80,17 @@ char *debug_log_ring_drain_json(int *out_len)
json[pos++] = '[';
// 从最旧的开始读
int start = (count < LOG_RING_SLOTS) ? 0 : s_log_ring_head;
int start = (count < LOG_RING_SLOTS) ? 0 : m_logRingHead;
for (int i = 0; i < count && pos < (int)buf_size - 200; i++) {
int idx = (start + i) % LOG_RING_SLOTS;
int len = s_log_ring_lens[idx];
int len = m_logRingLens[idx];
if (len <= 0) continue;
if (i > 0) json[pos++] = ',';
pos += snprintf(json + pos, buf_size - pos, "\"");
for (int j = 0; j < len && pos < (int)buf_size - 10; j++) {
char c = s_log_ring[idx][j];
char c = m_logRing[idx][j];
if (c == '"' || c == '\\') {
json[pos++] = '\\';
json[pos++] = c;
@@ -129,109 +108,85 @@ char *debug_log_ring_drain_json(int *out_len)
json[pos] = '\0';
// 清空缓冲区
s_log_ring_head = 0;
/** @brief 环形缓冲区中已存储的日志条数。 */
s_log_ring_count = 0;
m_logRingHead = 0;
m_logRingCount = 0;
xSemaphoreGive(s_log_ring_mutex);
xSemaphoreGive(m_logRingMutex);
*out_len = pos;
return json;
}
/**
* @brief 写入一条日志到环形缓冲区
* @param data
* @param len
*/
static void log_ring_push(const char *data, int len)
void DebugLog::ringPush(const char *data, int len)
{
if (!s_log_ring_mutex || len <= 0) return;
if (!m_logRingMutex || len <= 0) return;
xSemaphoreTake(s_log_ring_mutex, portMAX_DELAY);
xSemaphoreTake(m_logRingMutex, portMAX_DELAY);
int copy_len = len;
if (copy_len >= LOG_RING_SIZE) copy_len = LOG_RING_SIZE - 1;
memcpy(s_log_ring[s_log_ring_head], data, copy_len);
s_log_ring[s_log_ring_head][copy_len] = '\0';
s_log_ring_lens[s_log_ring_head] = copy_len;
memcpy(m_logRing[m_logRingHead], data, copy_len);
m_logRing[m_logRingHead][copy_len] = '\0';
m_logRingLens[m_logRingHead] = copy_len;
/** @brief 环形缓冲区下一个写入位置。 */
s_log_ring_head = (s_log_ring_head + 1) % LOG_RING_SLOTS;
if (s_log_ring_count < LOG_RING_SLOTS) s_log_ring_count++;
m_logRingHead = (m_logRingHead + 1) % LOG_RING_SLOTS;
if (m_logRingCount < LOG_RING_SLOTS) m_logRingCount++;
xSemaphoreGive(s_log_ring_mutex);
xSemaphoreGive(m_logRingMutex);
}
// UART0 状态
static bool s_uart_initialized = false;
/** @brief 调试串口使用的 UART 端口号。 */
static uart_port_t s_uart_port = UART_NUM_0;
// ============================================================
// UART0 串口调试
// UART 调试日志
// ============================================================
/**
* @brief 初始化 UART0 调试串口,配置波特率和引脚映射。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t uart_debug_init(void)
esp_err_t DebugLog::uartInit()
{
if (s_uart_initialized) {
if (m_uartInitialized) {
return ESP_OK;
}
uart_config_t uart_config;
memset(&uart_config, 0, sizeof(uart_config));
const uart_port_t uart_port = UART_NUM_0;
uart_config_t uart_config = {};
uart_config.baud_rate = UART_DEBUG_BAUD_RATE;
uart_config.data_bits = UART_DATA_8_BITS;
uart_config.parity = UART_PARITY_DISABLE;
uart_config.parity = UART_PARITY_DISABLE;
uart_config.stop_bits = UART_STOP_BITS_1;
uart_config.flow_ctrl = UART_HW_FLOWCTRL_DISABLE;
uart_config.source_clk = UART_SCLK_DEFAULT;
uart_config.rx_flow_ctrl_thresh = 0;
esp_err_t ret = uart_driver_install(s_uart_port, 1024, 0, 0, NULL, 0);
esp_err_t ret = uart_driver_install(uart_port, 1024, 0, 0, NULL, 0);
if (ret != ESP_OK) {
ESP_LOGE(TAG, "UART0 驱动安装失败: %s", esp_err_to_name(ret));
return ret;
}
ret = uart_param_config(s_uart_port, &uart_config);
ret = uart_param_config(uart_port, &uart_config);
if (ret != ESP_OK) {
ESP_LOGE(TAG, "UART0 参数配置失败: %s", esp_err_to_name(ret));
return ret;
}
ret = uart_set_pin(s_uart_port, UART_DEBUG_TX_GPIO, UART_DEBUG_RX_GPIO,
ret = uart_set_pin(uart_port, UART_DEBUG_TX_GPIO, UART_DEBUG_RX_GPIO,
UART_PIN_NO_CHANGE, UART_PIN_NO_CHANGE);
if (ret != ESP_OK) {
ESP_LOGE(TAG, "UART0 引脚配置失败: %s", esp_err_to_name(ret));
return ret;
}
/** @brief UART0 初始化标志。 */
s_uart_initialized = true;
m_uartInitialized = true;
ESP_LOGI(TAG, "UART0 调试输出已初始化 (TX=GPIO%d, RX=GPIO%d, %d baud)",
UART_DEBUG_TX_GPIO, UART_DEBUG_RX_GPIO, UART_DEBUG_BAUD_RATE);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 通过 UART0 发送一段原始字节数据。
* @param data 待发送的数据指针。
* @param len 数据长度。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t uart_debug_send(const uint8_t *data, size_t len)
esp_err_t DebugLog::uartSend(const uint8_t *data, size_t len)
{
if (!s_uart_initialized) {
if (!m_uartInitialized) {
return ESP_ERR_INVALID_STATE;
}
int ret = uart_write_bytes(s_uart_port, data, len);
int ret = uart_write_bytes(UART_NUM_0, data, len);
if (ret < 0) {
return ESP_FAIL;
}
@@ -240,50 +195,38 @@ esp_err_t uart_debug_send(const uint8_t *data, size_t len)
}
// ============================================================
// UDP 调试日志
// 初始化(UART 立即可用,UDP socket 延迟到首次发送时创建)
// ============================================================
/**
* @brief 初始化(UART 立即可用,UDP socket 延迟到首次发送时创建)
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t debug_log_init(void)
esp_err_t DebugLog::init()
{
if (s_initialized) {
if (m_initialized) {
return ESP_OK;
}
uart_debug_init();
uartInit();
/** @brief 环形缓冲区互斥锁,保护多线程并发读写。 */
s_log_ring_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
m_logRingMutex = xSemaphoreCreateMutex();
// 目标地址:单播到上位机
memset(&s_debug_addr, 0, sizeof(s_debug_addr));
s_debug_addr.sin_family = AF_INET;
s_debug_addr.sin_port = htons(DEBUG_LOG_PORT);
s_debug_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEBUG_LOG_IP);
memset(&m_debugAddr, 0, sizeof(m_debugAddr));
m_debugAddr.sin_family = AF_INET;
m_debugAddr.sin_port = htons(DEBUG_LOG_PORT);
m_debugAddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEBUG_LOG_IP);
/** @brief 日志模块初始化标志。 */
s_initialized = true;
m_initialized = true;
ESP_LOGI(TAG, "调试日志已初始化,上位机 %s:%d", DEBUG_LOG_IP, DEBUG_LOG_PORT);
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 延迟创建 UDP socket(首次发送时调用)
* @return
*/
static esp_err_t ensure_udp_socket(void)
esp_err_t DebugLog::ensureUdpSocket()
{
if (s_udp_sock >= 0) {
if (m_udpSock >= 0) {
return ESP_OK;
}
/** @brief UDP 调试日志 socket 句柄,首次发送时延迟创建。 */
s_udp_sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (s_udp_sock < 0) {
m_udpSock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
if (m_udpSock < 0) {
ESP_LOGE(TAG, "创建 UDP socket 失败");
return ESP_FAIL;
}
@@ -292,32 +235,26 @@ static esp_err_t ensure_udp_socket(void)
return ESP_OK;
}
/**
* @brief 发送原始数据(UDP 单播 + UART 双通道)
* @param data 日志数据指针。
* @param len 数据长度。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t debug_log_send(const uint8_t *data, size_t len)
esp_err_t DebugLog::send(const uint8_t *data, size_t len)
{
esp_err_t udp_ret = ESP_FAIL;
esp_err_t uart_ret = ESP_FAIL;
// UART 通道
if (s_uart_initialized) {
uart_ret = uart_debug_send(data, len);
if (m_uartInitialized) {
uart_ret = uartSend(data, len);
}
// UDP 通道(WiFi 未连接时 sendto 失败,静默跳过)
if (s_initialized) {
if (s_udp_sock < 0) {
ensure_udp_socket();
if (m_initialized) {
if (m_udpSock < 0) {
ensureUdpSocket();
}
if (s_udp_sock >= 0) {
if (m_udpSock >= 0) {
size_t send_len = len > 1024 ? 1024 : len;
int ret = sendto(s_udp_sock, data, send_len, 0,
(struct sockaddr *)&s_debug_addr, sizeof(s_debug_addr));
int ret = ::sendto(m_udpSock, data, send_len, 0,
(struct sockaddr *)&m_debugAddr, sizeof(m_debugAddr));
if (ret >= 0) {
udp_ret = ESP_OK;
}
@@ -325,7 +262,7 @@ esp_err_t debug_log_send(const uint8_t *data, size_t len)
}
// 同时写入环形缓冲区(供 HTTP /logs 拉取)
log_ring_push((const char *)data, (int)len);
ringPush((const char *)data, (int)len);
if (udp_ret == ESP_OK || uart_ret == ESP_OK) {
return ESP_OK;
@@ -333,19 +270,13 @@ esp_err_t debug_log_send(const uint8_t *data, size_t len)
return ESP_FAIL;
}
/**
* @brief 格式化日志输出
* @param level 日志级别。
* @param tag 日志标签。
* @param fmt 格式化字符串。
*/
void debug_log(debug_log_level_t level, const char *tag, const char *fmt, ...)
void DebugLog::log(debug_log_level_t level, const char *tag, const char *fmt, ...)
{
if (!s_initialized) {
debug_log_init();
if (!m_initialized) {
init();
}
if (level > g_debug_log_level) {
if (level > logLevel) {
return;
}
@@ -369,5 +300,5 @@ void debug_log(debug_log_level_t level, const char *tag, const char *fmt, ...)
char log_buf[600];
int total = snprintf(log_buf, sizeof(log_buf), "%s %s\n", prefix, msg);
debug_log_send((const uint8_t *)log_buf, total);
}
send((const uint8_t *)log_buf, total);
}
+58 -44
View File
@@ -1,4 +1,4 @@
/*
/*
* debug_log.h - 调试日志输出
*
* 当前日志会并行写入:
@@ -17,7 +17,11 @@
#include <stdint.h>
#include <stdarg.h>
#include "esp_err.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/semphr.h"
#include "app_config.h"
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
// 调试日志配置(DEBUG_LOG_IP/PORT/ENABLED 已在 app_config.h 中定义)
@@ -36,57 +40,67 @@ typedef enum {
DEBUG_LOG_ALL = 5 // 全部
} debug_log_level_t;
// 当前日志级别(运行时可改)
extern debug_log_level_t g_debug_log_level;
/**
* @brief 初始化日志系统,包括 UART 输出、UDP 目标和内部缓冲区。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
* @brief 调试日志类(单例)
*
* 封装 UART0、UDP 和环形缓冲区三路日志输出通道,
* 所有内部状态(socket、缓冲区、互斥锁等)均为私有成员。
*/
esp_err_t debug_log_init(void);
class DebugLog {
public:
static DebugLog& instance();
/**
* @brief 初始化 UART0 调试串口。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t uart_debug_init(void);
/** @brief 初始化日志系统,包括 UART 输出、UDP 目标和内部缓冲区。 */
esp_err_t init();
/**
* @brief 通过 UART0 直接发送一段原始字节数据。
* @param data 待发送的数据指针。
* @param len 数据长度。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t uart_debug_send(const uint8_t *data, size_t len);
/** @brief 初始化 UART0 调试串口。 */
esp_err_t uartInit();
/**
* @brief 发送原始日志数据到底层输出通道。
* @param data 日志数据指针。
* @param len 数据长度。
* @return ESP_OK 成功,其他失败。
*/
esp_err_t debug_log_send(const uint8_t *data, size_t len);
/** @brief 通过 UART0 直接发送一段原始字节数据。 */
esp_err_t uartSend(const uint8_t *data, size_t len);
/**
* @brief 按日志级别与标签格式化输出一条日志。
* @param level 日志级别。
* @param tag 日志标签。
* @param fmt 格式化字符串。
*/
void debug_log(debug_log_level_t level, const char *tag, const char *fmt, ...);
/** @brief 发送原始日志数据到底层输出通道。 */
esp_err_t send(const uint8_t *data, size_t len);
/**
* @brief 获取当前环形日志缓冲区中的日志条数。
* @return 当前日志条数。
*/
int debug_log_ring_count(void);
/** @brief 按日志级别与标签格式化输出一条日志。 */
void log(debug_log_level_t level, const char *tag, const char *fmt, ...);
// 读取并清空环形日志缓冲区,返回 JSON 数组字符串,需由调用者 free。
char *debug_log_ring_drain_json(int *out_len); // 调用者 free
/** @brief 获取当前环形日志缓冲区中的日志条数。 */
int ringCount();
#define DEBUG_ERR(tag, fmt, ...) debug_log(DEBUG_LOG_ERR, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_WARN(tag, fmt, ...) debug_log(DEBUG_LOG_WARN, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_INFO(tag, fmt, ...) debug_log(DEBUG_LOG_INFO, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_DBG(tag, fmt, ...) debug_log(DEBUG_LOG_DBG, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
/** @brief 读取并清空环形日志缓冲区,返回 JSON 数组字符串(需调用者 free)。 */
char* ringDrainJson(int *out_len);
/** @brief 当前日志级别(运行时可改)。 */
debug_log_level_t logLevel = DEBUG_LOG_INFO;
private:
DebugLog() = default;
~DebugLog() = default;
DebugLog(const DebugLog&) = delete;
DebugLog& operator=(const DebugLog&) = delete;
int m_udpSock = -1;
struct sockaddr_in m_debugAddr;
bool m_initialized = false;
bool m_uartInitialized = false;
static constexpr int LOG_RING_SLOTS = 64;
static constexpr int LOG_RING_SIZE = 256;
char m_logRing[LOG_RING_SLOTS][LOG_RING_SIZE];
int m_logRingLens[LOG_RING_SLOTS];
int m_logRingHead = 0;
int m_logRingCount = 0;
SemaphoreHandle_t m_logRingMutex = NULL;
esp_err_t ensureUdpSocket();
void ringPush(const char *data, int len);
};
// 便捷宏 — 直接调用单例方法
#define DEBUG_ERR(tag, fmt, ...) DebugLog::instance().log(DEBUG_LOG_ERR, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_WARN(tag, fmt, ...) DebugLog::instance().log(DEBUG_LOG_WARN, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_INFO(tag, fmt, ...) DebugLog::instance().log(DEBUG_LOG_INFO, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#define DEBUG_DBG(tag, fmt, ...) DebugLog::instance().log(DEBUG_LOG_DBG, tag, fmt, ##__VA_ARGS__)
#endif // DEBUG_LOG_H
+92 -129
View File
@@ -1,6 +1,8 @@
/*
* health_monitor.cpp - 系统健康监控
* 包含:健康状态管理 + WiFi RSSI 监控 + 温度监控
*
* 所有功能封装为 HealthMonitor 类方法。
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
@@ -16,207 +18,173 @@
#include "debug_log.h"
#include "server/wifi_ota.h"
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
health_state_t g_health_state = SYS_NORMAL;
// ============================================================
// 静态成员
// ============================================================
health_state_t HealthMonitor::healthState = SYS_NORMAL;
/** @brief 健康状态互斥锁。 */
static SemaphoreHandle_t g_health_mutex = NULL;
/** @brief 内置温度传感器句柄。 */
static temperature_sensor_handle_t s_temp_handle = NULL;
/** @brief 最近一次采样的芯片温度(摄氏度)。 */
static float s_last_temperature = 0.0f;
/** @brief 最近一次健康监控采样得到的 WiFi RSSI。 */
static int8_t s_last_wifi_rssi = -127;
/** @brief 最近一次 WiFi RSSI 采样时间(毫秒)。 */
static int64_t s_last_wifi_rssi_ms = 0;
// ----------------------------------------
// 健康状态管理
/**
* @brief 初始化健康监控模块,创建互斥锁和基础状态。
*/
void health_monitor_init(void)
// ============================================================
// 单例
// ============================================================
HealthMonitor& HealthMonitor::instance()
{
/** @brief 健康状态互斥锁。 */
g_health_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (g_health_mutex == NULL) {
static HealthMonitor inst;
return inst;
}
// ============================================================
// 初始化
// ============================================================
void HealthMonitor::init()
{
m_mutex = xSemaphoreCreateMutex();
if (m_mutex == NULL) {
DEBUG_ERR("HEALTH", "创建健康状态互斥锁失败");
}
}
/**
* @brief 获取当前系统健康状态。
* @return 当前健康状态枚举值。
*/
health_state_t health_get_current(void)
// ============================================================
// 获取当前健康状态
// ============================================================
health_state_t HealthMonitor::getCurrent()
{
health_state_t state;
if (g_health_mutex) {
xSemaphoreTake(g_health_mutex, portMAX_DELAY);
if (m_mutex) {
xSemaphoreTake(m_mutex, portMAX_DELAY);
}
state = g_health_state;
if (g_health_mutex) {
xSemaphoreGive(g_health_mutex);
state = healthState;
if (m_mutex) {
xSemaphoreGive(m_mutex);
}
return state;
}
/**
* @brief 返回最近一次采样到的芯片温度(摄氏度)。
* @return 最近一次温度采样值(摄氏度)。
*/
float health_get_last_temperature(void)
float HealthMonitor::getLastTemperature()
{
/** @brief 最近一次采样的芯片温度(摄氏度)。 */
return s_last_temperature;
return m_lastTemperature;
}
/**
* @brief 获取最近一次采样到的 WiFi RSSI 及其年龄。
* @param out_rssi 输出 RSSI 指针,可为 NULL。
* @param out_age_ms 输出采样距今毫秒数指针,可为 NULL。
* @return 有有效采样返回 true,否则返回 false。
*/
bool health_get_last_wifi_rssi(int8_t *out_rssi, uint32_t *out_age_ms)
bool HealthMonitor::getLastWifiRssi(int8_t *out_rssi, uint32_t *out_age_ms)
{
if (s_last_wifi_rssi_ms <= 0) {
if (m_lastWifiRssiMs <= 0) {
return false;
}
int64_t now_ms = esp_timer_get_time() / 1000;
uint32_t age_ms = (now_ms > s_last_wifi_rssi_ms) ? (uint32_t)(now_ms - s_last_wifi_rssi_ms) : 0;
uint32_t age_ms = (now_ms > m_lastWifiRssiMs) ? (uint32_t)(now_ms - m_lastWifiRssiMs) : 0;
if (out_rssi) *out_rssi = s_last_wifi_rssi;
if (out_rssi) *out_rssi = m_lastWifiRssi;
if (out_age_ms) *out_age_ms = age_ms;
return true;
}
// ----------------------------------------
// ============================================================
// 温度监控(定时器回调)
/**
* @brief 温度定时回调,采样并根据阈值更新健康状态。
* @param arg
*/
static void temp_monitor_callback(void *arg)
// ============================================================
void HealthMonitor::tempMonitorCallback(void *arg)
{
auto& self = instance();
float temp = 0.0f;
esp_err_t err = temperature_sensor_get_celsius(s_temp_handle, &temp);
esp_err_t err = temperature_sensor_get_celsius(self.m_tempHandle, &temp);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_WARN("TEMP", "读取温度失败: %s", esp_err_to_name(err));
return;
}
/** @brief 最近一次采样的芯片温度(摄氏度)。 */
s_last_temperature = temp;
self.m_lastTemperature = temp;
if (temp >= TEMP_CRITICAL) {
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
g_health_state = SYS_SAFE_SHUTDOWN;
healthState = SYS_SAFE_SHUTDOWN;
DEBUG_ERR("TEMP", "!!! 危险 !!! 温度 %.1f°C >= %d°C,触发安全关机", temp, TEMP_CRITICAL);
DEBUG_ERR("TEMP", "健康状态变更为: SYS_SAFE_SHUTDOWN");
} else if (temp >= TEMP_WARNING) {
if (g_health_state < SYS_WARNING) {
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
g_health_state = SYS_WARNING;
if (healthState < SYS_WARNING) {
healthState = SYS_WARNING;
DEBUG_WARN("TEMP", "警告: 温度 %.1f°C >= %d°C", temp, TEMP_WARNING);
DEBUG_WARN("TEMP", "健康状态变更为: SYS_WARNING");
}
}
}
// ----------------------------------------
// 温度监控任务入口
/**
* @brief 启动温度监控定时器,周期性巡检系统健康。
* @param pvParameters FreeRTOS 任务参数,未使用。
*/
void health_monitor_task(void *pvParameters)
// ============================================================
// FreeRTOS 任务入口
// ============================================================
void HealthMonitor::taskEntry(void *pvParameters)
{
auto& self = instance();
DEBUG_INFO("MON", "=== 健康监控任务启动 ===");
temperature_sensor_config_t temp_config = TEMPERATURE_SENSOR_CONFIG_DEFAULT(20, 80);
esp_err_t err = temperature_sensor_install(&temp_config, &s_temp_handle);
esp_err_t err = temperature_sensor_install(&temp_config, &self.m_tempHandle);
if (err != ESP_OK) {
DEBUG_ERR("MON", "温度传感器初始化失败: %s", esp_err_to_name(err));
} else {
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_enable(s_temp_handle));
ESP_ERROR_CHECK(temperature_sensor_enable(self.m_tempHandle));
DEBUG_INFO("MON", "温度传感器已启用 (范围 20°C ~ 80°C)");
}
// 定时器,每1秒读取一次温度
esp_timer_handle_t temp_timer;
esp_timer_create_args_t timer_args = {};
timer_args.callback = &temp_monitor_callback;
timer_args.callback = &tempMonitorCallback;
timer_args.arg = nullptr;
timer_args.name = "temp_monitor";
timer_args.dispatch_method = ESP_TIMER_TASK;
timer_args.skip_unhandled_events = false;
esp_timer_create(&timer_args, &temp_timer);
esp_timer_start_periodic(temp_timer, 1 * 1000000); // 1秒
DEBUG_INFO("MON", "温度监控定时器已启动 (间隔 1 秒)");
if (esp_timer_create(&timer_args, &temp_timer) == ESP_OK) {
esp_timer_start_periodic(temp_timer, 1000000); // 1秒
DEBUG_INFO("MON", "温度监控定时器已启动 (1秒间隔)");
} else {
DEBUG_ERR("MON", "创建温度监控定时器失败");
}
// 保活循环:定时器由 esp_timer 任务驱动,此任务只需保持存活
// 状态汇报已由 status_monitor_task 负责,此处只在异常时告警
// 周期性巡检
while (1) {
int8_t rssi = wifi_get_rssi();
if (wifi_is_connected() && rssi != -127) {
s_last_wifi_rssi = rssi;
s_last_wifi_rssi_ms = esp_timer_get_time() / 1000;
}
uint32_t free_heap = esp_get_free_heap_size();
if (free_heap < HEAP_WARNING_MIN) {
DEBUG_WARN("MON", "空闲堆内存不足: %lu < %d", (unsigned long)free_heap, HEAP_WARNING_MIN);
DEBUG_WARN("MON", "堆内存不足: %lu < %lu", free_heap, HEAP_WARNING_MIN);
}
if (g_health_state >= SYS_CRITICAL) {
DEBUG_ERR("MON", "健康状态危险: %d", g_health_state);
if (healthState >= SYS_CRITICAL) {
DEBUG_ERR("MON", "健康状态危险: %d", healthState);
}
vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5000));
}
}
// ----------------------------------------
// ============================================================
// 健康事件日志
/**
* @brief 记录一条健康监控事件日志。
* @param event 事件名称字符串。
* @param value 事件关联的数值。
*/
void health_log_event(const char *event, int value)
// ============================================================
void HealthMonitor::logEvent(const char *event, int value)
{
DEBUG_INFO("HEALTH", "[健康事件] %s: %d", event, value);
}
// ----------------------------------------
// OTA 传输前的健康检查
/**
* @brief OTA 传输前执行健康检查,决定是否允许传输。
* @return 健康检查结果,决定是否允许 OTA。
*/
health_status_t health_check_before_ota(void)
// ============================================================
// OTA 健康检查
// ============================================================
health_status_t HealthMonitor::checkBeforeOta()
{
health_status_t status = HEALTH_MON_OK;
if (g_health_state >= SYS_SAFE_SHUTDOWN) {
if (healthState >= SYS_SAFE_SHUTDOWN) {
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 前检查: SYS_SAFE_SHUTDOWN,禁止传输");
return HEALTH_MON_SHUTDOWN;
} else if (g_health_state >= SYS_CRITICAL) {
} else if (healthState >= SYS_CRITICAL) {
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 前检查: SYS_CRITICAL,禁止传输");
return HEALTH_MON_CRITICAL;
} else if (g_health_state >= SYS_WARNING) {
} else if (healthState >= SYS_WARNING) {
status = HEALTH_MON_WARNING;
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 前检查: SYS_WARNING,继续传输但需注意");
}
if (!wifi_is_connected()) {
if (!WifiOta::isConnected()) {
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 前检查: WiFi 未连接");
return HEALTH_MON_CRITICAL;
}
int8_t last_rssi = -127;
uint32_t age_ms = 0;
if (health_get_last_wifi_rssi(&last_rssi, &age_ms)) {
if (getLastWifiRssi(&last_rssi, &age_ms)) {
if (age_ms <= OTA_WIFI_RSSI_SAMPLE_MAX_AGE_MS) {
if (last_rssi < OTA_WIFI_RSSI_CRITICAL) {
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 前检查: 最近 RSSI %d < %d (样本年龄 %lu ms)",
@@ -239,21 +207,21 @@ health_status_t health_check_before_ota(void)
return status;
}
health_status_t health_check_before_ota_relay(void)
health_status_t HealthMonitor::checkBeforeOtaRelay()
{
health_status_t status = HEALTH_MON_OK;
if (g_health_state >= SYS_SAFE_SHUTDOWN) {
if (healthState >= SYS_SAFE_SHUTDOWN) {
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 中继检查: SYS_SAFE_SHUTDOWN,禁止传输");
return HEALTH_MON_SHUTDOWN;
} else if (g_health_state >= SYS_CRITICAL) {
} else if (healthState >= SYS_CRITICAL) {
/* SYS_CRITICAL 可能是由 WiFi RSSI 过低导致的,
* 但 SPI 中继阶段不依赖 WiFi,只检查温度/硬件等本地状态。
* 温度达到 TEMP_CRITICAL(100°C) 时 g_health_state 会被设为
* SYS_SAFE_SHUTDOWN,在上面的分支已经拦截。
* 所以 SYS_CRITICAL 在中继阶段只可能是 WiFi 导致的,允许继续。 */
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 中继检查: SYS_CRITICAL (WiFi 相关),SPI 中继允许继续");
} else if (g_health_state >= SYS_WARNING) {
} else if (healthState >= SYS_WARNING) {
status = HEALTH_MON_WARNING;
DEBUG_WARN("HEALTH", "OTA 中继检查: SYS_WARNING,继续传输");
}
@@ -269,35 +237,30 @@ health_status_t health_check_before_ota_relay(void)
return status;
}
/**
* @brief 根据 WiFi RSSI 更新健康状态并返回检查结果。
* @param rssi 当前 WiFi 信号强度(dBm)。
* @return 健康检查结果。
*/
health_status_t health_update_from_wifi_rssi(int8_t rssi)
// ============================================================
// WiFi RSSI 更新
// ============================================================
health_status_t HealthMonitor::updateFromWifiRssi(int8_t rssi)
{
if (rssi < WIFI_RSSI_CRITICAL) {
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
g_health_state = SYS_CRITICAL;
healthState = SYS_CRITICAL;
DEBUG_WARN("HEALTH", "WiFi RSSI 危险: %d dBm < %d dBm", rssi, WIFI_RSSI_CRITICAL);
health_log_event("WIFI危险", rssi);
logEvent("WIFI危险", rssi);
return HEALTH_MON_CRITICAL;
} else if (rssi < WIFI_RSSI_NORMAL) {
if (g_health_state < SYS_WARNING) {
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
g_health_state = SYS_WARNING;
if (healthState < SYS_WARNING) {
healthState = SYS_WARNING;
DEBUG_WARN("HEALTH", "WiFi RSSI 警告: %d dBm < %d dBm", rssi, WIFI_RSSI_NORMAL);
health_log_event("WIFI警告", rssi);
logEvent("WIFI警告", rssi);
}
return HEALTH_MON_WARNING;
}
if (g_health_state == SYS_WARNING && rssi >= WIFI_RSSI_NORMAL) {
/** @brief 全局健康状态,受互斥锁保护。 */
g_health_state = SYS_NORMAL;
if (healthState == SYS_WARNING && rssi >= WIFI_RSSI_NORMAL) {
healthState = SYS_NORMAL;
DEBUG_INFO("HEALTH", "WiFi RSSI 恢复: %d dBm >= %d dBm", rssi, WIFI_RSSI_NORMAL);
health_log_event("WIFI恢复", rssi);
logEvent("WIFI恢复", rssi);
}
return HEALTH_MON_OK;
}
}
+50 -54
View File
@@ -1,9 +1,14 @@
/*
* health_monitor.h - 系统健康监控头文件
*
* HealthMonitor 类封装健康状态管理、温度监控和 WiFi RSSI 监控。
*/
#pragma once
#include <stdint.h>
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/semphr.h"
#include "driver/temperature_sensor.h"
#include "app_config.h"
// T9.3: 健康状态等级
@@ -21,69 +26,60 @@ typedef enum {
HEALTH_MON_SHUTDOWN = 3
} health_status_t;
// 外部共享状态(互斥锁保护)
extern health_state_t g_health_state;
// WiFi RSSI 阈值(来自 app_config.h)
#define WIFI_RSSI_NORMAL WIFI_RSSI_WARNING
#define WIFI_RSSI_WEAK WIFI_RSSI_CRITICAL
/**
* @brief 初始化健康监控模块,创建内部互斥锁与基础状态。
*/
void health_monitor_init(void);
/**
* @brief 健康监控任务入口,负责启动温度定时检测并周期性巡检系统状态。
* @param pvParameters FreeRTOS 任务参数,未使用。
*/
void health_monitor_task(void *pvParameters);
/**
* @brief 在 OTA 传输开始前执行健康检查,返回当前是否允许传输。
* @return 健康检查结果,决定是否允许 OTA。
*/
health_status_t health_check_before_ota(void);
/**
* @brief 在 OTA 中继转发阶段执行健康检查,跳过 WiFi 相关检查。
* @brief 系统健康监控类(单例)
*
* SPI 中继阶段固件已存储在 ESP32 Flash 中,不依赖 WiFi 连接,
* 因此跳过 WiFi 连接状态和 RSSI 检查,只检查温度等本地状态。
* @return 健康检查结果,决定是否允许 OTA。
* 封装健康状态管理、温度定时监控和 WiFi RSSI 监控。
*/
health_status_t health_check_before_ota_relay(void);
class HealthMonitor {
public:
static HealthMonitor& instance();
/**
* @brief 记录一条健康相关事件日志,便于故障追踪与状态回溯。
* @param event 事件名称字符串。
* @param value 事件关联的数值。
*/
void health_log_event(const char *event, int value);
/** @brief 初始化健康监控模块,创建内部互斥锁与基础状态。 */
void init();
/**
* @brief 获取当前系统健康状态。
* @return 当前健康状态枚举值。
*/
health_state_t health_get_current(void);
/** @brief 健康监控 FreeRTOS 任务入口。 */
static void taskEntry(void *pvParameters);
/**
* @brief 根据最新 WiFi RSSI 更新健康状态,并返回对应健康检查结果。
* @param rssi 当前 WiFi 信号强度(dBm)。
* @return 健康检查结果。
*/
health_status_t health_update_from_wifi_rssi(int8_t rssi);
/** @brief OTA 传输前执行健康检查。 */
health_status_t checkBeforeOta();
/**
* @brief 获取最近一次采样到的芯片温度(摄氏度)。
* @return 最近一次温度采样值(摄氏度)。
*/
float health_get_last_temperature(void);
/** @brief OTA 中继转发阶段执行健康检查(跳过 WiFi 检查)。 */
health_status_t checkBeforeOtaRelay();
/**
* @brief 获取最近一次健康监控采样得到的 WiFi RSSI。
* @param out_rssi 输出 RSSI。
* @param out_age_ms 输出样本距今时长(毫秒)。
* @return true 有有效样本,false 当前无有效样本。
*/
bool health_get_last_wifi_rssi(int8_t *out_rssi, uint32_t *out_age_ms);
/** @brief 记录一条健康事件日志。 */
void logEvent(const char *event, int value);
/** @brief 获取当前系统健康状态。 */
health_state_t getCurrent();
/** @brief 根据 WiFi RSSI 更新健康状态。 */
health_status_t updateFromWifiRssi(int8_t rssi);
/** @brief 获取最近一次芯片温度。 */
float getLastTemperature();
/** @brief 获取最近一次 WiFi RSSI 及其年龄。 */
bool getLastWifiRssi(int8_t *out_rssi, uint32_t *out_age_ms);
/** @brief 全局健康状态(public,供外部读取)。 */
static health_state_t healthState;
private:
HealthMonitor() = default;
~HealthMonitor() = default;
HealthMonitor(const HealthMonitor&) = delete;
HealthMonitor& operator=(const HealthMonitor&) = delete;
SemaphoreHandle_t m_mutex = NULL;
temperature_sensor_handle_t m_tempHandle = NULL;
float m_lastTemperature = 0.0f;
int8_t m_lastWifiRssi = -127;
int64_t m_lastWifiRssiMs = 0;
static void tempMonitorCallback(void *arg);
};