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ESP32_COMM/main/transport/spi_master.h
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小龙虾 2caf10b9de feat(ota): 添加OTA回滚保护和固件完整性校验功能
- 启用CONFIG_BOOTLOADER_APP_ROLLBACK_ENABLE和CONFIG_APP_ROLLBACK_ENABLE配置选项
- 在main.cpp中添加esp_ota_mark_app_valid_cancel_rollback()调用,防止意外回滚
- 实现SHA-256固件完整性校验,包括计算、存储和验证功能
- 添加ota_mutex.h头文件用于ESP32 OTA全局互斥锁管理

feat(health_monitor): 实现线程安全的健康状态管理

- 将HealthMonitor类的健康状态改为私有成员并通过mutex保护
- 添加getState()和setState()方法提供线程安全的状态访问
- 修复多任务并发访问健康状态时的竞争条件问题

feat(ota_relay): 增强中继模块的线程安全性和可靠性

- 为OtaRelay类添加静态mutex保护状态变量访问
- 实现StateLockGuard RAII锁管理器确保异常安全
- 添加全局超时机制防止OTA过程无限等待
- 改进flash写入逻辑支持非4字节对齐数据处理

refactor(app_config): 更新版本信息和配置常量

- 更新BUILD_TIME至最新编译时间
- 更新GIT_HASH至最新提交
- 添加BLE_OTA_CTRL_VERIFY_SHA256命令常量定义
2026-06-14 17:10:24 +08:00

192 lines
7.5 KiB
C++

/*
* spi_master.h - SPI Master 驱动头文件
* CANFD 3通道发送接口 + 底层 SPI 总线
*
* SpiMaster 类封装 SPI 总线初始化、CANFD 通信和 SPI OTA 协议。
*/
#ifndef SPI_MASTER_H
#define SPI_MASTER_H
#include <stdint.h>
#include "driver/spi_master.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/semphr.h"
// SPI 配置常量
#define SPI_MASTER_CS_GPIO (4) // CS 片选引脚
#define SPI_CLOCK_HZ (4 * 1000 * 1000) // 4MHz
#define SPI_MODE (0) // CPOL=0, CPHA=0
#define SPI_QUEUE_SIZE (1)
#define SPI_OTA_FRAME_MAX (96)
// GD32 SPI OTA 帧类型
#define SPI_OTA_SOF (0xA5)
#define SPI_OTA_CMD_REQ (0x01)
#define SPI_OTA_CMD_DATA (0x02)
#define SPI_OTA_CMD_CANCEL (0x03)
#define SPI_APP_ENTER_BOOT_CMD (0xB0)
#define SPI_APP_ENTER_BOOT_ACK_OK (0xB5) // GD32 APP 固件须同步修改 ACK 字节为 0xB5
#define SPI_OTA_RSP_ACK (0x80)
#define SPI_OTA_RSP_WAIT (0x81)
#define SPI_OTA_RSP_ERROR (0x82)
// ============================================================
// CANFD 帧格式(3通道)
// [通道编号: 1B] [扩展帧ID: 4B BE] [数据: 1~64B]
// 长度自动识别,无需发送 DLC
// ============================================================
#define CAN_EXTENDED_ID_BITS (29) // CAN 扩展帧 ID 位数
#define CAN_MAX_DLC (64) // 最大数据长度
#define CAN_CHANNEL_MASK (0x03) // 通道号掩码 (0~2)
// 通道定义
typedef enum {
CAN_CHANNEL_0 = 0,
CAN_CHANNEL_1 = 1,
CAN_CHANNEL_2 = 2,
CAN_CHANNEL_MAX = 3,
} can_channel_t;
// CANFD 帧结构
typedef struct {
can_channel_t channel; // CAN 通道 (0~2)
uint32_t ext_id; // 扩展帧 ID (29bit, Big-Endian 存储)
uint8_t data[CAN_MAX_DLC]; // CAN 数据负载 (最大 64 字节)
uint8_t dlc; // 数据长度 (1~64)
} can_frame_t;
// GD32 版本信息(从 APP PING 响应解析)
typedef struct {
uint16_t app_major;
uint16_t app_minor;
uint16_t app_patch;
uint16_t app_build;
uint16_t boot_major;
uint16_t boot_minor;
uint16_t boot_patch;
uint16_t boot_build;
} gd32_version_t;
/**
* @brief SPI Master 驱动类(单例)
*
* 封装 SPI 总线初始化、同步传输、CANFD 通信和 SPI OTA 协议。
*/
class SpiMaster {
public:
static SpiMaster& instance();
/** @brief 初始化 SPI2 总线与目标从设备。 */
esp_err_t init();
// ============================================================
// 底层 SPI 传输
// ============================================================
/** @brief 执行一次同步 SPI 事务,先发送请求,再读取响应字节。 */
esp_err_t syncTransfer(uint8_t cmd, const uint8_t *payload,
size_t payload_len, uint8_t *recv_buf,
size_t recv_len, uint32_t timeout_ms);
/** @brief 仅发送 SPI 请求数据,不关心返回内容。 */
esp_err_t send(uint8_t cmd, const uint8_t *payload, size_t len);
/** @brief 仅接收 SPI 数据,必要时先发送命令字节。 */
esp_err_t recv(uint8_t cmd, uint8_t *recv_buf, size_t len, uint32_t timeout_ms);
// ============================================================
// SPI OTA 协议
// ============================================================
/** @brief 按 GD32 SPI OTA 最小协议执行一次请求 + 响应读取。 */
esp_err_t otaTransfer(uint8_t type, const uint8_t *payload, size_t payload_len,
uint8_t *resp_type, uint8_t *resp_payload,
size_t resp_max, size_t *resp_len, uint32_t timeout_ms);
/** @brief 仅执行 SPI OTA 响应读取事务,不重复发送请求帧。 */
esp_err_t otaPollResponse(uint8_t *resp_type, uint8_t *resp_payload,
size_t resp_max, size_t *resp_len, uint32_t timeout_ms);
/** @brief 通知 GD32 DCU_APP 设置 OTA 标志并软复位进入 Bootloader。 */
esp_err_t appRequestBootloader();
/** @brief 向 GD32 APP 发送存活探测命令,等待 APP 回复 ALIVE ACK。 */
esp_err_t appPing(uint32_t timeout_ms, uint32_t *uptime_sec, gd32_version_t *version = nullptr);
/** @brief 执行带重试的 SPI 同步传输。 */
esp_err_t transferWithRetry(uint8_t cmd, const uint8_t *payload,
size_t payload_len, uint8_t *recv_buf,
size_t recv_len, int max_retries);
// ============================================================
// CANFD 接口
// ============================================================
/** @brief 发送一帧 CANFD 数据,可选等待并读取响应内容。 */
int canSend(can_channel_t channel, uint32_t ext_id,
const uint8_t *data, uint8_t dlc,
uint8_t *recv_buf, uint8_t recv_max,
uint32_t timeout_ms);
/** @brief 发送一帧无需响应的 CANFD 数据。 */
int canSendNoReply(can_channel_t channel, uint32_t ext_id,
const uint8_t *data, uint8_t dlc);
/** @brief 获取 SPI 设备句柄(供外部状态查询)。 */
spi_device_handle_t deviceHandle() const { return m_spiDevice; }
private:
SpiMaster() = default;
~SpiMaster() = default;
SpiMaster(const SpiMaster&) = delete;
SpiMaster& operator=(const SpiMaster&) = delete;
spi_device_handle_t m_spiDevice = NULL;
SemaphoreHandle_t m_mutex = NULL;
// RAII 锁守卫
class LockGuard {
public:
explicit LockGuard(SemaphoreHandle_t mutex) : m_lock(mutex) {
if (m_lock) { xSemaphoreTake(m_lock, portMAX_DELAY); }
}
~LockGuard() {
if (m_lock) { xSemaphoreGive(m_lock); }
}
LockGuard(const LockGuard&) = delete;
LockGuard& operator=(const LockGuard&) = delete;
private:
SemaphoreHandle_t m_lock;
};
// 内部 SPI 传输
esp_err_t transferClocked(const uint8_t *tx_buf, size_t tx_len,
uint8_t *rx_buf, size_t rx_len,
uint32_t timeout_ms = 0U);
esp_err_t transferRequestResponse(uint8_t cmd, const uint8_t *payload, size_t payload_len,
uint8_t *rx_buf, size_t rx_len,
uint32_t timeout_ms = 0U);
// 无锁内部版本(供已持锁的公共方法调用,避免递归死锁)
esp_err_t syncTransferUnlocked(uint8_t cmd, const uint8_t *payload,
size_t payload_len, uint8_t *recv_buf,
size_t recv_len, uint32_t timeout_ms);
esp_err_t sendUnlocked(uint8_t cmd, const uint8_t *payload, size_t len);
esp_err_t otaPollResponseUnlocked(uint8_t *resp_type, uint8_t *resp_payload,
size_t resp_max, size_t *resp_len, uint32_t timeout_ms);
// OTA 帧工具(静态,无状态)
static uint8_t otaCrc8(const uint8_t *data, size_t len);
static bool otaBuildFrame(uint8_t type, const uint8_t *payload, size_t payload_len,
uint8_t *out, size_t *out_len);
static bool otaParseFrame(const uint8_t *frame, size_t frame_len,
uint8_t *type, const uint8_t **payload, size_t *payload_len);
static bool otaFindFrame(const uint8_t *buf, size_t buf_len,
uint8_t *type, const uint8_t **payload, size_t *payload_len,
size_t *frame_offset);
};
#endif // SPI_MASTER_H