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

main/monitor/health_monitor.cpp

@@ -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;
-}
+}