inovance_comm_usart.c

源文件路径：midware/inverter/inovance/inovance_comm_usart.c 所属模块：midware/inverter/inovance（汇川 Inovance 逆变器通信协议） 代码行数：3229

1. 文件职责

本文件是汇川（Inovance）逆变器与 EMS 之间 SCI（RS485 串口，Modbus-RTU）通道 的 EMS 侧实现，与同目录 inovance_comm_can.c（CAN 私有协议通道）构成"双通道"分工：CAN 通道负责高频的有功/无功下发与实时运行数据接收，本文件负责设备识别、参数整定（安规参数整批下发与回读）、电池类型/加热、RTC 校准、启停机、软重启、能量统计、故障码解析，以及故障录波（黑匣子）数据回传。

数据流位置：向上从 g_t_inv_info（inverter.h 的逆变器总表，含 t_config_data/t_safty_info/t_run_info/t_control_cmd）、g_t_bat_info（BMS）、g_t_meter、g_t_logic_info 读取目标值与配置，向下经 usart2 硬件层把 Modbus-RTU 帧发到逆变器；反向把逆变器回读的安规参数、运行数据、故障/告警位写入 g_t_inv_info，并把故障录波写入 g_t_fault_scord_data（位于 SDRAM，供 net/ems.c 上报云端）。

被谁驱动：由 inverter.c:1045 的 uCOS-II 任务 task_inverter() 每个循环依次调用 inovance_inverter_comm()（inverter.c:1132）与 inovance_inverter_data_check()（inverter.c:1134）。初始化入口 inovance_comm_init() 在 inverter.c:102（机型识别后）、inovance_upgrade_init()（本文件 2306）和软重启流程（本文件 412）中被调用。

本文件不创建任务、不使用信号量或消息邮箱，全部以"轮询 + 事件标志位 + OSTimeGet() tick 时间戳 + OSTimeDlyHMSM() 阻塞延时"方式与 uCOS-II 协作。所有收发共用同一个串口 usart2 与同一个接收缓冲区 s_u8_inovance_recv_buf，是"单发单收、一问一答"的同步事务模型。

2. 关键数据结构与宏

2.1 本文件定义的全局对象

2.2 本文件主要使用的宏

2.3 位域联合体（故障/告警/标志）

3. 函数清单

完整 56 个函数，无遗漏。文件顶部 37-64 行有一份前向声明列表，声明了其中 26 个 static 函数（含已注释掉的 query_inv_tmp_data）。另有 inovance_get_self_test_data 仅在头文件 782 行声明、全工程无定义。

4. 核心逻辑解析

4.1 传输层：Modbus-RTU 帧格式与收发事务

所有 SCI 通信都建立在 usart2（usart2_init(115200)，见 2322 行）之上，采用标准 Modbus-RTU 帧，从站地址固定 0x01。

读请求帧（send_query_data_to_inovance()，104-121 行，固定 8 字节）：

写多个寄存器帧（ems_send_ctrl_data_to_inovance()，142-149 行）：

写单个寄存器帧（150-154 行）：| 0x01 | 0x06 | 地址 | 数据(2B) | CRC |，共 8 字节。

写入前的合法性判据（140 行）：register_num <= 100 && len_buff <= 200 && len_buff == register_num * 2，三者同时满足才组帧；否则 l_u8_len 保持 0，inovance_write_data(buf, 0, ...) 实际不会发出有效帧（发送长度 0）。CRC 由 GetCrcCode_Modbus() 计算，按"低字节在前、高字节在后"填入。

接收与校验（inovance_recv_data()，169-219 行）：使用 usart2 的异步接收缓冲模型——先 usart2_is_recv_async_data() 判断有无数据，usart2_get_data_len() 取长度，再循环 usart2_read_data_async() 逐字节搬入 s_u8_inovance_recv_buf。校验三项全部通过才认为有效：

1. CRC：接收帧末两字节（buf[len-1]<<8 | buf[len-2]）与 GetCrcCode_Modbus(buf, len-2) 相等；
2. 首字节等于 INOVANCE_SLAVE_ADDRESS；
3. 第二字节属于 0x03 / 0x06 / 0x10 之一。

任一项失败或不满足，则 *len = 0。注意：本层不做超时等待，也不重试——它只读取当前已经到达串口缓冲的数据。因此"超时重试"实际上由上层标志位机制实现：设置类函数只有在收到有效响应时才清除 u8_set_xxx_flag，否则该标志保持 TRUE，主循环下一轮会再次下发，形成无限重试。

帧间节流（inovance_write_data()，72-96 行）：用静态 s_u32_send_pack_tick 记录上次发送时刻，若与当前 OSTimeGet() 之差小于 timeout（本文件统一传 INOVANCE_DAT_PCK_INTERVAL_INV = 100 ms），则 OSTimeDlyHMSM() 补足差额再发；同时该 timeout 也是 usart2_send_data() 的发送超时。这保证了"每 100 ms 最多一个事务"的节拍。

4.2 主循环与事件标志调度（inovance_inverter_comm()，2571-2868 行）

主循环不维护显式状态机，而是"标志位表驱动"：所有行为由 g_t_inovance_comm_info.u64_sci_flag 的位决定是否执行。

if 固件升级完成/服务器已更新 (2575)
    → 一次性 inovance_upgrade_init()，置 u8_run_mode 为 cUpdateMaster/Slave/Arm，调用 inovance_upgrade_handle()
else
    ├─ if (OSTimeGet() - u32_ems_inv_comm_tick) > 30 s → 置 inverter_comm_lost_flag 并 inovance_comm_init() 重新初始化
    ├─ if u8_query_inv_device_info_flag == TRUE   ← 初始化阶段
    │     u8_check_inv_info_flag = FALSE（暂停其他检测）
    │     每 2 s 查询一次 query_inv_device_info()，直到成功（成功后该标志被清）
    └─ else                                        ← 正常运行阶段
          u8_check_inv_info_flag = TRUE（允许数据检测器工作）
          按固定顺序执行 30+ 个 "if(标志) 执行对应函数"
          + 时间驱动：500 ms 运行数据 / 60 s 能量统计 / 24 h RTC 校准

执行顺序（2627-2865 行）：安规主/子编号 → 清电量 → 清故障 → DSP 软重启 → 查询油机模式 → MPPT 回读 → grid-forming 回读/下发 → 相序自适应回读/下发 → 油机模式下发 → RTC 校准 → 启停 → 开关机 → MPPT 下发 → 安规功能使能下发/回读 → 电压保护下发/回读 → 频率保护下发/回读 → 参数 1/2/3 下发/回读 → 功率调节下发/回读 → 无功下发/回读 → 电池类型 → 故障录波 → 电池加热下发/回读 → 加热膜状态下发/回读。

设置-回读闭环：几乎所有 set_* 函数在收到有效响应后除了清自己的 u8_set_*_flag，还会把对应的 u8_query_*_flag 置 TRUE（如 878、1081、1221、1410、1508 行等），下一轮主循环再把参数读回写入 g_t_inv_info.t_safty_info，实现"下发 → 逆变器确认 → EMS 侧数据与实际一致"的闭环。set_inv_safety()（945）和 set_inv_safesub()（985）在收到响应后一次性置位 8 个回读标志（963-970、1005-1012 行）。

停机后改参数：set_inv_safety()、set_inv_safesub()、set_inv_machine_mode()、set_inv_grid_forming_enable() 都采用"先 inovance_set_inv_start_stop(INOVANCE_OPERATE_STOP) → OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500) → 写寄存器 → 延时 200 ms → 重新启动"的模式（953-972、995-1015、434-446、548-558 行），因为这些参数只能在停机状态下生效。

时间戳/tick 一览：

每个节流点都附带 else if (tick > OSTimeGet()) 的回绕保护（2604、2618、2823、2835、2857 行）：一旦发现记录的 tick 大于当前 tick（说明系统 tick 计数器回绕），立即把记录值重置为当前值，避免长期不再触发。

4.3 寄存器映射与参数换算

关键换算（下发 ×，回读 ÷，二者严格互逆）：

4.4 运行数据解析与故障码翻译

query_inv_running_data()（2131-2295 行）按固定字节偏移解析 66 个寄存器（132 字节）的响应。响应帧结构为 [addr][func][byteCount][data...][crc][crc]，因此数据起始偏移为 3。主要偏移：

解析完成后：

1. 调用 inovance_parse_inv_err_msg()（1863-1978 行）把原始位域"多对一"映射为 EMS 统一故障码——例如 PV1~PV4 反接合并为 u8_pv_reverse、四个过温位合并为 u8_over_temperature、逆变器零漂与三相电网/负载零漂共 7 个位合并为 u8_inv_zero_drift_fault、四个风扇故障合并为 u8_fan_abnormal_alarm（1874-1886、1892-1895、1909-1915、1964-1967 行）。映射为单向：EMS 统一码不会反向写回逆变器原始位。
2. 非 AS4777_2 时强制 u8_safesub = SAFESUB_DEFAULT（2211-2214 行）。
3. 若读回的安规/子安规编号与 t_config_data 不一致，则回写配置并置 u8_save_config_flag（2216-2222 行）。
4. 故障录波触发：用两个 static u64 缓存上一拍的故障字 1/2，一旦发生变化且新值非 0，就置位 u8_query_fault_record_flag（2224-2241 行）——即"只在新故障出现时触发录波，故障消失不触发"。原 2235-2240 行"故障清 0 后自动重启机"的逻辑已被注释掉。

4.5 变化检测器（inovance_inverter_data_check()，2392-2564 行）

该函数是"EMS 配置 ↔ 逆变器状态"的差异比较器，运行在主循环的 u8_check_inv_info_flag == TRUE 阶段（即设备信息查询完成之后，2409-2412 行提前返回）。它把"EMS 期望值"与"逆变器当前已知值"比较，不等则更新本地缓存并置对应下发标志：

存盘：u8_save_config_flag == TRUE 时清标志并 save_job_post(INVERTER_CONFIG_PAGE)（2510-2514 行），即把配置写入掉电保持区。

4.6 黑匣子（故障录波）状态机（read_blackbox_handle()，3053-3196 行）

整段代码由 #if (INVERTER_TYPE == INOVANCE_TYPE) 包裹（2871、3197 行），默认编译配置 INVERTER_TYPE == INVERTER_NULL（inverter.h:172）时不参与编译。

通信协议（黑匣子从站地址 0xFE，帧尾同样为 Modbus CRC 低/高字节，命令帧共 8 字节）：

状态迁移（BLACKBOX_STATE_E s_e_blackbox_read_status，静态变量）：

QUERY_BLACK_BOX ──收到响应且 buf[5]!=0──> WAIT_DIRECTORY_UPLOAD
      ↑                                        │ (等待 4 s)
      │                                        ↓
      │                              READ_DIRECTORY_CONTENT ──收到响应──> SET_INDEX_NUM
      │                                        │ 失败                        │ 收到响应
      │                                        └──────────────┐              ↓
      │                                                       │      WAIT_FAULTDATA_UPLOAD
      │                                                       │              │ 收到响应
      │                                                       │              ↓
      │                                                       │        READ_DIRECTORY
      │                                                       │              │ 循环 80 帧
      └───────────────────────────────────────────────────────┴──────────────┘
                        （任一环节无响应/校验失败即回到 QUERY_BLACK_BOX）

进入 QUERY_BLACK_BOX 时先 inovance_set_inv_start_stop(INOVANCE_OPERATE_STOP) 停机并 OSTimeDlyHMSM(0,0,0,500)，再 fault_scord_init() 初始化录波缓冲；READ_DIRECTORY 完成 80 帧后 generate_random_digits() 生成 8 位记录 ID 写入 g_t_fault_scord_data.record_id，set_fault_scord_status() 置上报状态，延时 200 ms 后重新开机，清 u8_query_fault_record_flag。

超时保护：s_u8_requst_num 在每次函数调用末尾自增，累加超过 MAX_REQUEST_NUM（30）即强制回 QUERY_BLACK_BOX、清录波标志、开机（3185-3195 行），避免通讯异常时永久卡死。

录波点解析（save_fault_scord()，3000-3026 行）：一帧含 4 个点（INOVANCE_BLACK_BOX_POINTS_S），点号基址 u16_point_num = frame_num * 4，点内字节步长 INOVANCE_BLACK_BOX_DATA_OFFSET = 70：

• 16 位通道 ch = 0..18：取 data_ptr[5 + ch*2] << 8 | data_ptr[6 + ch*2]，写入 g_t_fault_scord_data.s16_channel[ch][u16_point_num + i]；
• 32 位通道 ch = 0..7：取 data_ptr[43 + ch*4 .. 46 + ch*4] 四字节大端拼接，写入 s32_channel[ch][u16_point_num + i]。

g_t_fault_scord_data 类型为 FAULT_SCORD_T（net/ems.h:454-456）：s16_channel[19][320] + s32_channel[8][320]，共 320 个点，与"80 帧 × 4 点 = 320"一致，下标不会越界。目录帧解析（save_fault_scord_time_code()，2961-2991 行）从偏移 6 开始取 YYMM/DDHH/MMSS，再取故障字 1 的 4 个字、故障字 2 的第 1 个字、告警字 1 的前 2 个字（其余字段已注释）。

4.7 澳洲 CEC 特殊处理

inovance_special_Australia_cec()（2357-2385 行）由标志 u8_special_Australia_cec_flag 触发（该标志在 set_inv_safesub() 成功后置位，1013 行）。当 t_safty_info.u8_safety == AS4777_2 时：

• 强制 t_config_data.u8_actpowet_control_enable = TRUE，置无功模式 safty_mode_u.u16_value = 4（Q(U) 线性），置位无功下发标志与安规功能使能标志；
• 强制 u16_uvp_restore = 2160（即 216.0 V），置位参数 3 下发标志；
• 若子安规为 AUSTRALIA_C，强制 u16_ofp_restore = 5050（50.50 Hz）；
• 若子安规为 NEW_ZEALAND，强制 u16_ovp10min_value = 2580（258.0 V）并置位电压保护下发标志。

4.8 与 uCOS-II 的协作方式

• 不使用信号量/邮箱/事件标志组；跨任务数据交换完全依赖 g_t_inovance_comm_info、g_t_inv_info 等全局结构体的标志位段。
• 阻塞点：inovance_write_data() 内的帧间隔延时（最多 100 ms）、set_inv_* 中的 500/200 ms 停机-改参-开机延时、黑匣子流程中的 500/200 ms 以及 READ_DIRECTORY 内 80 次逐帧读取（每次经 inovance_write_data 至少间隔 100 ms）。这些都在 task_inverter 任务上下文里同步阻塞。
• 软件延时不能挂起调度器之外的东西，但由于 OSTimeDlyHMSM 会让出 CPU，其他任务仍可运行。

5. 对外接口

5.1 本文件导出的函数（声明于 inovance_comm_usart.h:775-781）

5.2 本文件导出的全局变量

5.3 本文件调用的外部函数/变量

6. 依赖关系

依赖（本文件 include / 使用）

• 直接 include：inverter.h、inovance_comm_usart.h、inovance_comm_can.h、usart2.h、logic.h、system_config.h、ems.h、inv_download.h、crc.h、meter.h、pcf8563.h、generator.h、bms.h（第 13-25 行）。
• 间接依赖：includes.h（基础类型 u8/u16/u32/s16/s32/u64 与 uCOS-II API）、upd_download.h、parallel.h、pvcharger.h、inovance_upgrade.h（经头文件引入）。

被依赖（谁会用到它）

• midware/inverter/inverter.c：调用 inovance_comm_init()（102）、inovance_inverter_comm()（1132）、inovance_inverter_data_check()（1134）。
• midware/inverter/inovance/inovance_comm_can.c：共用 g_t_inovance_comm_info 中的 u16_inv_type 等字段与头文件宏。
• midware/inverter/inovance/inovance_upgrade.c：调用 inovance_set_inv_start_stop() 与 inovance_write_data()。
• net/ems.c：消费本文件填充的 g_t_fault_scord_data（录波上报，ems.c:4244 起）。

7. 备注与风险点

1. 写帧缓冲区存在溢出隐患。ems_send_ctrl_data_to_inovance() 使用 u8 l_u8_tx_buf[128]（131 行），而合法性判据允许 register_num 最大 100、len_buff 最大 200（140 行）。当 register_num = 100 时 l_u8_len = 7 + 200 = 207，memcpy(l_u8_tx_buf + 7, tx_buff, 200) 会越界约 79 字节，覆盖栈上其他局部变量。当前所有调用点最大只用 18 个寄存器（l_u8_len = 43），所以尚未触发，但该函数是 public static 风格的通用组帧工具，接口本身不安全。
2. 文件头注释与实际文件名/内容不一致。第 2 行 @file :inovance_comm.c，实际文件名为 inovance_comm_usart.c；且注释仍保留 2017 年的初版信息。
3. S16_DATA_START_OFFSET / S32_DATA_START_OFFSET 定义了但从未使用（inovance_comm_usart.h:37-38）。save_fault_scord() 的 3009/3017 行仍硬编码偏移 5 和 43，注释里也写着"原硬编码5/43"——常量集中化的重构只做了一半，后续若表结构变化容易改漏。
4. 录波点字节步长与通道数据极可能重叠。INOVANCE_BLACK_BOX_DATA_OFFSET = 70，而 32 位通道取的最后一个字节是 data_ptr[46 + 7*4] = data_ptr[74]，已越过 70 字节的步长边界，会读到下一个点的数据。需要与汇川黑匣子协议文档核对：要么步长应为 ≥ 75，要么 32 位通道实际只有部分有效。
5. blackbox_recv_data() 的功能码校验形同虚设（2936-2939 行）：判据写成 buf[1] == command[1] || buf[1] == command[2] || buf[1] == command[3]，而 command[2]/[3] 是命令帧的数据字节（如 0x14、0x1F、0x3C），不是功能码。这使校验失去意义，理论上可能把不相关帧当作有效响应。
6. read_blackbox_handle() 在任务上下文长时间阻塞。READ_DIRECTORY 分支（3151-3179）在单次调用内循环 80 次收发，每次受 inovance_write_data() 的 100 ms 帧间隔约束，累计约 8 s，期间 task_inverter 无法处理其他逆变器事务；函数头部还有 500 ms 停机延时。整体流程会让逆变器通信停滞十余秒。
7. s_u8_requst_num 的计数语义可疑（3066、3185-3195 行）。它在每次函数调用结束时都自增，只在 READ_DIRECTORY 成功完成时被清零；而 MAX_REQUEST_NUM 的判定被放在 switch 之后、对所有状态生效。这意味着进入黑匣子流程后，只要 30 次调用内没走完整个状态机（正常流程需要 4 次 4 s 等待 + 80 帧读取，远超 30 次调用），就会被强制中断退出。
8. read_blackbox_handle() 中 time_delay 变量几乎无用（3065 行）：QUERY_BLACK_BOX 分支给它赋值（3082），但后续所有等待判据用的是 s_u32_time_delay，属于遗留/冗余变量。
9. generate_random_digits() 的随机性不可靠（3034-3046 行）。使用 rand() 但全文件未见 srand() 调用，若启动时未播种，每次上电会生成同一序列，8 位"故障识别码"可能重复，削弱"同一故障录波数据一致"的设计意图。
10. set_inv_safety_function_enable() 与 query_inv_safety_function_enable() 中残留无条件 printf（881-891、932-934 行）。文件头定义 INOVANCE_SAFETY_DEBUG 期望用宏开关控制打印，但这两处的 #if/#endif 已被注释掉，导致每次下发/回读安规功能使能都会向串口输出十几行调试信息，与"调试宏默认关闭"的意图相悖。
11. set_inv_safety_voltage_protect() 的收发字段长度不自洽（1029-1074 行）。代码只填充了 l_u8_tx_buf[0..33]（含两行被注释的 34/35），但调用时声明寄存器数 18、长度 36，l_u8_tx_buf[34]/[35] 未赋值即随帧发出（栈上残留值）。同时 1057-1064 行把 u16_uvp2_value/time 连续写了两遍，u16_uvp3_value/u16_uvp3_time（g_t_inv_info 中存在该字段）的下发被漏掉，而回读侧（1138-1139）却会解析 UVP3，形成"下发不含 UVP3、回读含 UVP3"的不对称。
12. query_inv_device_info() 的 AC 功率字段解析明显可疑（2009-2010 行）：u32_ac_rate_charge_power 与 u32_ac_rate_discharge_power 取自完全相同的两个字节 [37]/[38]，两者恒等。而 inovance_inverter_data_check() 又用"AC 额定充放电功率是否变化"判定配置存盘（2428-2442），此处赋值错误可能掩盖放电功率的变化检测。
13. u8_generator_mode 被当作 u16 使用（431-432、546-547、602-603、786-787 等行）。INOVANCE_RUN_INFO_T.u8_generator_mode 声明为 u8，但代码一律按 >> 8 / & 0xFF 的两字节大端方式组帧，高位恒为 0；读回时（470 行）又按两字节拼回 u8，属于命名与用法不一致的遗留写法，本身不致命但容易误读。
14. u16_inv_type（u16）与 INOVANCE_TYPE_E 枚举值比较（2014-2036 行）依赖隐式类型提升，且 SUB_NULL 分支把最大充放电电流置 0（2042-2044），若读到未知机型会直接让 EMS 侧限流为 0。属预期降级行为，但值得在机型兼容性变更时复核。
15. inovance_write_data() 的 abs() 节流对 tick 回绕处理不完整（77-81 行）。abs(OSTimeGet() - s_u32_send_pack_tick) 在 uCOS-II tick 回绕（OSTime 为 32 位、每 tick 1 ms 时约 49.7 天）瞬间会产生巨大差值，可能跳过或错误插入延时。相比之下主循环中的节流点都有专门的 else if (tick > OSTimeGet()) 回绕保护分支，此处没有。
16. inovance_get_self_test_data 声明无定义（inovance_comm_usart.h:782）。全工程仅此一处出现，属于残留接口声明，链接不会报错（无人调用），但会误导后续开发者。
17. 大量寄存器宏已无引用：INOVANCE_ADDR_REGISTER_SET_INV_WEAK_POWER_GRID(0x100C)、SET_INV_BAT_AWAKE(0x1007)、SET_INV_PARALLEL_MODE(0x1006)、SET_INV_ZERO_DRIFT(0x100D)、SET_INV_EMS_RAMP_STATE(0x101E)、QUERY_INV_ERROR_MSG(0x0136)、QUERY_INV_PARALLEL_RUNNING_DATA(0x0400)、EMS_INV_ID_CODE("ALPHAESS") 在本文件均无使用（SET_INV_ZERO_DRIFT 仅出现在被注释的 inovance_zero_drift_type() 中，685-705 行）。另外 INOVANCE_WARNING2_U 无逐位定义、INOVANCE_ERROR2_U 的 bit20~bit63 为未命名占位，说明协议表尚未完整建模。
18. 故障录波相关代码在默认编译配置下完全不生效。文件末尾黑匣子整段（2871-3197）及主循环调用点（2791-2796）均被 #if (INVERTER_TYPE == INOVANCE_TYPE) 包裹，而 inverter.h:172 中 INVERTER_TYPE 默认为 INVERTER_NULL。因此该功能只在显式选择汇川机型编译时才存在，阅读时勿按"已生效"理解。
19. save_fault_scord() 内有无条件 printf（3014 行），每次解析一点都打印一行；80 帧 × 4 点 = 320 行日志，且不受 INOVANCE_INV_DEBUG 控制，会显著拖慢录波流程。