ESP32_COMM/main/transport/spi_master.h

/*
 * 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"

// 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 (0xA5)
#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;

    // 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);
    esp_err_t transferRequestResponse(uint8_t cmd, const uint8_t *payload, size_t payload_len,
                                      uint8_t *rx_buf, size_t rx_len);

    // 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