继电器控制与 DI 去抖：手动/自动模式

继电器输出控制

继电器模块通过 Modbus 主站（USART2）控制，从站地址 0x02，16 通道（CH1~CH16）。

线圈映射

线圈地址	通道	功能码
0x0000	CH1	FC05（写单个线圈）
0x0001	CH2	FC05
…	…	…
0x000F	CH16	FC05

FC05 写入值：0xFF00 = ON，0x0000 = OFF。

保持寄存器

寄存器地址	名称	功能码	说明
0x0032	RELAY_REG_INPUT_PACK	FC04	DI 输入位图
0x0034	RELAY_REG_BATCH_CTRL	FC06	全开/全关控制
0x0035	RELAY_REG_OUTPUT_MASK	FC06	输出位图直接写入

三种控制范式

1. 单线圈翻转（Relay_ToggleOutput）

读取当前状态 → 反转 → 写入，整个操作在单次总线锁内完成：

void Relay_ToggleOutput(uint8_t channel)
{
    BusService_Lock(1000);
    uint8_t current = Relay_ReadCoil_Unlocked(channel);
    Relay_WriteCoil_Unlocked(channel, !current);
    BusService_Unlock();
}

保证了读-改写的原子性，不会与其他总线使用者产生竞态。

2. 位图命令（Relay_SetOutputMask）

单次 FC06 写入寄存器 0x0035，一次性设置 16 位输出掩码。用于云端命令（通过 RELAY_CMD_BITS 寄存器 0x0015 触发）。

3. 位图读取（Relay_ReadAllCoils）

FC01 读取 16 个线圈，返回 2 字节打包位图：((uint16_t)rx_buf[4] << 8) | rx_buf[3]。

云端继电器命令处理

App_HandleCloudRelayCommands 消费两个寄存器变更：

寄存器	值	行为
REG_RELAY_CTRL (0x0010)	0	全部关闭
REG_RELAY_CTRL (0x0010)	1~16	翻转对应通道
REG_RELAY_CMD_BITS (0x0015)	16 位位图	直接设置输出掩码

两者仅在手动模式下生效。自动模式下变更被记录日志但拒绝执行。

DI 输入去抖

DI（数字输入）去抖在传感器线程中实现，避免多线程竞争。

状态结构

typedef struct {
    uint8_t  initialized;
    uint16_t last_raw;          // 上一次原始采样
    uint16_t stable;            // 去抖后的输出状态
    uint32_t last_change[16];   // 每个 bit 最后一次原始变化的时间戳
} AppDiState;

状态结构由传感器线程独占访问，不需要额外同步。

去抖算法

对 16 个通道逐位处理：

首次调用：
  snapshot di_mask → last_raw 和 stable
  所有时间戳初始化为 HAL_GetTick()

后续调用（每 20ms 一次）：
  for i in 0..15:
    当前原始 bit = di_mask & (1 << i)

    // 1. 检测原始值变化
    if 当前 bit != last_raw bit:
      更新 last_raw
      记录 last_change[i] = now

    // 2. 检测稳定值更新
    if 当前 bit != stable bit AND (now - last_change[i]) >= debounce_ms:
      接受变化，更新 stable

    // 3. 上升沿触发（仅手动模式）
    if stable 从 0 变为 1 AND 手动模式:
      Relay_ToggleOutput(i + 1)  // 翻转对应继电器

去抖参数

去抖时间：runtime_config->di_debounce_ms，默认 50ms，有效范围 10~5000ms
可远程配置：通过寄存器 0x0022 写入，暂存后需应用/保存
边沿检测：仅上升沿（0→1），下降沿不触发动作

DI 与继电器的联动

DI 上升沿自动触发对应继电器翻转，提供本地现场联锁行为——物理输入直接驱动继电器输出，无需云端参与。这种设计在现场调试和应急控制场景下非常实用。

手动/自动模式

模式定义

#define G780S_MODE_MANUAL  0x0000
#define G780S_MODE_AUTO    0x0001

默认模式：手动（G780s_SetDefaults 中设置）。

模式切换

仅通过远程配置寄存器写入：

向 0x0030 写入 0xA55A（解锁维护窗口）
向 0x0028 写入 0（手动）或 1（自动）
向 0x0031 写入 0x0001（应用/保存）

新模式在 G780s_ApplyConfig 时立即生效，复制到 g_active_config。

行为影响

操作	手动模式	自动模式
本地按键翻转	正常执行	拒绝，打印日志
DI 上升沿翻转	正常执行	拒绝
云端 RELAY_CTRL	正常执行	拒绝
云端 RELAY_CMD_BITS	正常执行	拒绝
JSON relay_set	正常执行	拒绝

自动模式当前阻止所有手动控制，为未来的自动逻辑集成预留。自动/手动状态通过系统状态寄存器（REG_SYSTEM_STATUS bit3）上报云端。

本地按键处理

硬件

按键	引脚	电平	通道映射
KEY0	PE4	低有效（上拉）	CH1
KEY1	PE3	低有效（上拉）	CH2
WKUP	PA0	高有效（下拉）	未使用

扫描实现

应用层未使用 ALIENTEK 库的 Key_Scan 函数，而是在 App_HandleKeys 中直接读取 GPIO 做边沿检测：

// 每 10ms 调用一次（maint 线程周期）
key0_now = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_4);
key1_now = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOE, GPIO_PIN_3);

// 下降沿检测：last==1 && now==0
if (state->key0_last == 1u && key0_now == 0u) {
    if (App_IsManualMode(runtime_config)) {
        Relay_ToggleOutput(1);  // KEY0 → CH1
    } else {
        printf("[KEY] KEY0 ignored in AUTO mode");
    }
}

按键特性

仅短按：检测下降沿（高→低），长按不重复触发
无长按检测：按住按键只在首次按下时触发一次翻转
模式门控：自动模式下完全忽略按键

优先级设计

模式作为主门控

手动/自动模式是所有继电器控制操作的第一道门。自动模式阻止一切本地控制（按键、DI、云端命令）。

手动模式下的竞争处理

在手动模式下，按键、DI 上升沿、云端命令共享相同的控制路径：

按键 ──→ Relay_ToggleOutput() ──→ BusService_Lock() ──→ 总线操作
DI   ──→ Relay_ToggleOutput() ──→ BusService_Lock() ──→ 总线操作
云端 ──→ Relay_ToggleOutput() / Relay_SetOutputMask() ──→ BusService_Lock() ──→ 总线操作

所有操作通过 BusService 互斥锁序列化，没有固有的优先级顺序。谁先获取到锁谁先执行。

RT-Thread 的互斥锁支持优先级继承：当高优先级线程等待锁时，持有锁的低优先级线程会临时提升优先级，避免优先级反转问题。

Relay_ToggleOutput 的原子性

Relay_ToggleOutput 在单次锁获取内完成读-改写：

BusService_Lock(1000);
uint8_t current = Relay_ReadCoil_Unlocked(channel);
Relay_WriteCoil_Unlocked(channel, !current);
BusService_Unlock();

即使两个线程同时尝试翻转同一通道，也不会出现中间状态——互斥锁保证了原子性。

线程优先级与调度

线程	优先级	周期	说明
sensor	8（更高）	20ms	传感器轮询、DI 去抖、数据推送
maint	6（较低）	10ms	按键、云端命令、G780s 处理、看门狗

sensor 线程优先级高于 maint 线程，确保传感器数据采集的实时性。但两者通过互斥锁共享总线，高优先级线程在等待锁时会临时提升持锁线程的优先级。

DI 去抖的线程安全性

AppDiState 结构体由 sensor 线程独占访问，去抖逻辑和继电器翻转都在 sensor 线程上下文中执行，不需要额外的同步机制。这避免了多线程同时操作去抖状态可能导致的竞态条件。