cbb
eac3717f9a
- 实现局域网设备发现面板，支持探测ESP32中继板并自动切换端点 - 添加POST /api/lan/probe接口用于设备探测，返回三态判决结果 - 实现快扫和全段扫描两种模式，支持种子地址优先探测 - 添加端点唯一写手机制，防止多处同时修改设备IP - 优化链路胶囊UI显示WiFi/EtherCAT/BLE连接状态和设备名称 - 修复EtherCAT链路OTA刷写期间PDO循环暂停和AL状态处理问题 - 调整PDO周期设置范围为0.125-4ms，支持亚毫秒显示为微秒 - 添加ESP32 WiFi使能开关控件样式和数据来源角标显示
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# DCU ESP32 调试控制台（Web 前端 + 本地页面服务）
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`G:\Robot_v2\DCU\tools\ESP32` —— ESP32-C3（`DCU/ESP32_COMM` 固件）的上位机调试界面。
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本目录**不含固件代码，也不直接访问硬件**：HTML/CSS/JS 是纯前端，页面本体由
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`esp32_server.py` 以静态文件方式提供（同源相对路径），而所有业务 API 由 ESP32
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固件的 80 端口跨域提供。设备 IP 存在浏览器 `localStorage` 的 `dcu_esp_ip`
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（默认 `192.168.31.127`，见 `js/common/base-url.js`）。
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## 启动方式
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| 入口 | 形态 | 说明 |
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| `esp32_app.vbs` | 桌面窗口 | pywebview + WebView2，无控制台窗口；服务跑在独立子进程 |
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| `esp32_web.vbs` | 默认浏览器标签页 | 无控制台窗口 |
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| `serve.bat` | 控制台模式 | 端口 8080，窗口内可见服务器日志，用于调试 |
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窗口模式为何拆两个进程：`pythonw` + `pythonnet`（pywebview 依赖）环境下 Python
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后台线程会被静默杀死，把 HTTP 服务放进独立子进程可规避，与 `tools/ecat` 的
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窗口模式同款结构。pywebview 窗口没有地址栏与刷新按钮，因此服务器会向 HTML 响应注入
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`_reload.html`（右下角 ⟳ 悬浮按钮 + F5/Ctrl+R 拦截）。
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`build_mem.bat`（在 `scripts/`）是从 Git Bash 调用 ESP-IDF 构建 `DCU/ESP32_COMM` 的辅助脚本
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（会先清掉 MSYS 环境变量绕过 IDF 的 MSys 检测）。
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## 目录结构
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tabs.html 标签外壳 = 工具入口（GET / 会 302 到这里）
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pages/ 主功能页，各自引用 ../css 与 ../js
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lab/ 自包含实验页，零外部依赖，删文件即可移除
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css/ js/ 共享样式与 ES module
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scripts/ 正式自测/测量脚本（清单见下；一次性探针不入库）
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docs/compose/spec/ compose 功能规格
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docs/reports/ 历史调研报告（原根目录 ECAT_*/REPORT_*）
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esp32_server.py 本地页面服务 + 桌面窗口外壳
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esp32_app.vbs esp32_web.vbs serve.bat 三个启动入口
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## scripts/ 正式清单（仅保留这些）
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| 脚本 | 用途 |
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| `build_mem.bat` | Git Bash 下构建 ESP32_COMM |
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| `test_motor_transport.mjs` | 双链路传输契约 |
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| `test_motor_refresh.mjs` | 刷新速度每链路一份（纯逻辑） |
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| `test_ecat_autostart.mjs` | 自动接入链条（stub） |
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| `test_app_lease.py` / `test_app_lease_e2e.mjs` | 关窗停总线 |
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| `test_esf_pack.py` | PDO 快发 ESF1 打包 |
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| `check_esf_latency.py` / `check_latency_breakdown.py` / `check_e2e_click_motion.py` | 快发与点击延迟测量 |
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| `check_web_send_latency.py` / `check_recover_after_reset.py` / `check_click_to_motion.py` | 网页全链路自测（原 `e2e_web_send_latency.py`）、GD32 复位后恢复并验收、点击→STATUS 动作 |
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| `check_guard_idle_silence.py` / `check_guard_fires_hw.py` / `guard_probe.py` | tx 冻结守卫真机门槛：健康总线不许被重连 / 制造冻结证明守卫真会触发；共用前置与通路（改 native 后跑，见 `tools/ecat/MIGRATION.md` 加固段） |
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| `browser_check_{refresh,tick,floor,period}.mjs` | 浏览器侧 DOM/节拍实测 |
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| `probe_ecat_slot_atomicity.py` / `probe_ecat_vs_wifi.py` | 可复用采样器（gitignore 白名单） |
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现场 `_tmp_*` / `skip_*` / `anal_*` 等一次性脚本**不入库**；历史报告在 `docs/reports/`。
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## 页面
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`tabs.html` 是单窗口多标签外壳，用**多 iframe 常驻保活**承载下列功能页：每个标签一个懒创建 iframe，切换只改可见性、不销毁文档（否则页内 WebSocket/轮询会随导航全灭）。激活标签记忆在
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`localStorage` 的 `dcu_tab`（按文件名匹配，与目录层级无关；启动只预载该标签）：
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| 页面 | 用途 | 主要脚本 |
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| `pages/index.html` | OTA 中继控制台（ESP32 WiFi OTA / GD32 relay / BLE OTA） | `js/app.js`、`js/ota/*`、`js/ble_ota.js`、`js/ble/*` |
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| `pages/can.html` | CAN 通信（DBC 解析、消息编辑与批量发送） | `js/can.js`、`js/can/*` |
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| `pages/can_monitor.html` | CAN 接收监控（独立页；也被 `can.html` 内嵌复用） | `js/can_monitor.js` |
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| `pages/motor.html` | 电机控制台（CAN FD，WiFi / EtherCAT 双链路） | `js/motor/main.js`、`js/motor/transport*.js`、`js/motor/tick.worker.js` |
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| `lab/spi_test.html` | 【临时功能 SPI-SPEEDTEST】SPI/ECAT 通信测速（标签名「SPI/ECAT 通信测速」；含 EtherCAT 接收看板，完全自包含，删文件即可移除） | 内联 |
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## 设备发现与选择（局域网）
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顶栏 `🔍 设备`（`tabs.html`）与 OTA 页 IP 行的 `🔍 发现`（`pages/index.html`）打开同一个面板：
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扫出局域网里哪几台是这块 ESP32 中继板，点一行就把当前设备端点改成它，六个标签一起跟着切。
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- **探测原语在服务侧且无状态**：`POST /api/lan/probe {"ips":[≤64],"ports":[80],"timeout_ms":750,"local":true}`
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→ 逐 IP 一条判决 + `scan` 计数 + `local`（本机默认路由地址与派生 /24）。实现 `lan_probe.py`，
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不建 job 表、不常驻线程、不落盘；分批/进度/取消/缓存全在 `js/common/lan-picker.js`。
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- **判据只有一处**（`lan_probe.classify`），页面不复算。探测固定打 `/system/status?lite=1`
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（固件里这条路径 256 B 栈缓冲、不抢 JSON 工作锁、不发 SPI 事务）。三态判决：
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`board`（形状对得上，STA 需自报 IP 与探测地址一致）/ `rejected`（**有反证**：非 200、非 JSON、
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无 `wifi` 对象、STA 自称在别处）/ `unknown`（连不上、读超时、或形状合但落不进前两类）。
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超时**不算**"不是板子"，也不算"没找到"，单独列出来。
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- **两档扫描**：`快扫` 先打种子地址（当前端点、192.168.31.127、192.168.31.1、上次发现到的，≤8 个，实测 ~0.1–1s），
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**种子没命中就自动扩到整段**再扫一次——设备换了 DHCP 地址正是快扫最常见的失效场景；扩段后仍没命中才说"本轮没扫到"。
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`全段` 直接打默认路由派生的 /24（实测 253 个地址：服务端各批耗时之和 6.0s，页面双路并发墙钟约 3.5s）。
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耗时由"不存在的地址等满 750ms 截止"主导，服务侧批内并发 48（跨不同地址，一块板子全程只被占 1 个 socket）。
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面板上报的"用时"是页面墙钟，不是各批累加。CIDR 可手填；
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非默认路由的网段（比如 EtherCAT 那块 I210）永远不自动扫。
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- **不打扰正在跑的东西**：当前已选端点不进候选表（它的活体判决就是 `device-link` 那条 1Hz
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`/system/status` 轮询，不再另开 socket——设备 httpd 只有 6 个 socket 且开了 `lru_purge`，
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多开会踢掉网页自己的 keep-alive）；`flashBusyNow()`（localStorage `dcu_flash_busy_until`，跨 iframe）
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为真时既不能发起扫描也不能换端点；离线自动补扫额外要求 ECAT 环没在跑且距上次 ≥60s，
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且**只列候选、绝不自动换设备**。
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- **端点只有一个写手**：`deviceLink.setIp / selectDevice`，IPv4 校验在 `js/common/base-url.js:saveDeviceIp`
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单点做，非法值**拒绝且不改写现值**，各页输入框只是视图。选中时记一份设备指纹（版本 / git_hash），
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Owner 之后每次拉 status 都核 `snap.endpointCheck = match|mismatch|unverified`——设备换了、
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或这地址被另一块板占了，会被标出来而不是悄悄当成同一台。
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- **已知限制（面板里也这么写）**：固件 `/system/status` 不上报 mac/chip_id，两块同款板只能靠 IP 与
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`uptime_sec` 区分（认领办法：按板上复位键后快扫，新上电那台 uptime < 30s）。STA 失败回退 AP 的板子
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自称 `192.168.31.1`，PC 还连着路由器 WLAN 时它在三层上不可达，扫不到是正确行为，要真人连
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`ESP32_OTA_RELAY`。mDNS（README 旧版曾写 `esp32-ota-relay.local`）**没有**编进固件。
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- 自测：`python scripts/test_lan_probe.py`（离线，假板绑本机网卡地址跑真 socket，含"起/关服务判决必须翻转"
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的灵敏度对照）；`python scripts/check_lan_discovery.py --expect 1`（真网段门槛，
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用 RFC 5737 `192.0.2.0/28` 做反向对照，前置不满足报 BLOCKED/exit 2 而不算通过）。
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## 链路胶囊（WiFi / ECAT / BLE）的灯色与文案
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`connection.js:updateLinkPills()` 是**唯一**写这三颗 pill 的 class 与文字的地方，判据全部取自
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`device-link` 快照。历史上 ECAT 那颗有三个写手（快照一条、`app.js` 的 0x1008 probe 一条、
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重连边沿检测一条），节奏和判据都不同，实测出现过"绿点 + 文字离线"的自相矛盾；现在
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`app.js:refreshEcatPillName()` 只把读到的名字公布到 `window.__ecatProbeName`，不再碰 DOM。
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ECAT 分级：`!busOpen` → 离线（后端/网卡未开）；`busOpen && loop` → 在线（绿，显示从站名）；
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`busOpen && !loop` → 琥珀并标 AL 档位（1=INIT 2=PREOP 3=BOOT 4=SAFEOP 8=OP，见快照
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`links.ecat.slaveState`）。注意 `links.ecat.online` 仍是老判据（status 有回且带 slave 对象即真），
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只表示"总线侧有应答"，不代表能跑——`updateConnectionUi()` 的整体在线判定还在用它，
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要收紧得单独定（会影响 OTA 页那张大在线卡）。
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## 目录约定
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- `css/` —— `base`（变量/基础）、`layout`、`components`、`can`、`motor`、`responsive`。
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**所有权**：`.btn` 共享 chrome 在 `layout.css`；`components.css` 管跨页 `.toast`
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（居中单条）；`motor.css` 的 `.btn` / `.toast-container` 是电机页主题覆盖与
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堆叠 Toast，**不要**再往 layout/components 抄一份电机专用规则。
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- `js/common/` —— 跨页公用：`base-url`（设备 IP + IPv4 校验单点）、`connection`、`polling`、`log`、
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`toast`（居中）、`toast-stack`（容器堆叠，电机页）、`ecat-bus`（ECAT 接入策略单点）、
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`device-link`（端点唯一写手 + 全链路 Owner）、`lan-picker`（设备发现面板）、`utils`、`heap-low-history`。
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- `js/ota/`、`js/ble/`、`js/can/`、`js/motor/` —— 按功能域拆分的 ES module，跨域引用只走 `js/common/`。
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- 子系统配色：ESP32 = 青绿 · GD32 = 琥珀 · BLE = 蓝 · CAN = 绿 · 内存/调试 = 紫。
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## 改动须知
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- **改 CSS/JS 后必须 bump 引用处的 `?v=` 缓存版本**，否则浏览器会加载旧代码。
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- `pages/` 与 `lab/` 下的页面引用共享资源要用 `../css/`、`../js/` 前缀；
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**JS 模块内部引用其他资源（如 Worker）须用 `import.meta.url` 解析**，
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不能写文档相对路径，否则页面换层级就会 404（见 `js/motor/main.js` 的 `TICK_WORKER_URL`）。
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- 新增功能页放 `pages/`，并在 `tabs.html` 的 `TABS` 数组登记；
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一次性/实验页放 `lab/` 并保持自包含。
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- OTA 流程以设备端为真相来源：WiFi OTA 由设备回读分区算 SHA-256 后自动重启；
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BLE OTA 由前端发 `0xF8 + 32B SHA-256`、设备端比较并通过 FINISH 事件报结果
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（前端不做 SHA 预比较）；GD32 relay 状态以 `/system/status` 为准。
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## 电机控制台的双链路（WiFi / EtherCAT）
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同一个页面、同一套解码器与界面，只有"数据怎么进出"这一层可换，
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由工具栏「链路」下拉框切换（记在 `localStorage` 的 `dcu_motor_transport`，默认 WiFi）：
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| 链路 | 后端 | 状态 | 发送 |
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| `wifi` | ESP32 固件 80 端口 | `GET /motor/state?bin=1` | `POST /can/send_batch` / `send_burst` |
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| `ecat` | `tools/ecat` 的 `ecat_native.exe`（C/SOEM 守护进程，经本服务 `/ecat/api/*` 代理） | `POST /api/motor/state` 读后台 PDO 快照 | **桌面 APP：只走 ESF1 二进制快发**（`ecat_send_raw` → TCP `fast_send_port`，**失败不回落 HTTP**）；浏览器标签：`POST /ecat/api/motor/send` |
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- 接口定义见 `js/motor/transport.js` 头部；两个实现分别在 `transport-wifi.js` / `transport-ecat.js`。
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**业务逻辑（解码、节点列表、STATUS 面板、波形、命令序列、以及全部流控
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——互斥/退避/冷却/latest-wins）两条链路完全共用**，新增链路只实现接口即可。
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- **PDO 快发（pdo-fast-send）**：桌面壳（`esp32_app`）下 ECAT 全部 motor 发送
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**强制** `pywebview.api.ecat_send_raw` → GUI ESF1 → native 持久 TCP 入队。
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**已删除** Python 桥内的 HTTP send_raw / JSON motor/send 回落，前端在有桥时
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也不再回落 JSON——快发失败直接报错，防止误走慢路径。浏览器无壳仍用 HTTP。
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真机对照：TCP FSOK p50≈0.08ms；HTTP 常见 8–12ms 尾部。规格：
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`docs/compose/spec/pdo-fast-send.md`。测量：`python scripts/check_esf_latency.py`
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与 `scripts/check_latency_breakdown.py`。
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- **为什么要 `/ecat/api/*` 反向代理**：EtherCAT 后端只绑 `127.0.0.1` 且没有 CORS
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（无 `Access-Control-Allow-Origin`，也没有 `do_OPTIONS` —— 预检直接 501），
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而本页 API 是 POST + JSON 属非简单请求，浏览器必发预检，跨端口直连必失败。
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改那边要动另一个 git 仓库，把页面搬过去又会让两种链路分裂成两份页面，
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所以在 `esp32_server.py` 里同源转发（端口在 8090-8095 间自动探测，见 `_ecat_proxy`）。
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- EtherCAT 链路的已知差异（都在 `transport-ecat.js` 头注释里写明）：
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1. 每通道 TEC/REC/err 过程数据里没有 → 一律回 `null` 让界面显示 `--`，
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不编 0 冒充正常（区分"通信正常但无此数据"与"真的是 0"）；
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2. CONFIG(`0x000N0101`) / 版本(`0x000N00FF`) / 节点 ID 应答不在状态窗口里，
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由传输层从批量接收区累积后回填，上层无感；
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3. 电机 OTA 的**进料口**不同：WiFi 走 `POST /motor/ota`（ESP32 存 flash，回读算
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SHA-256 比对）再经 SPI 0xD1 喂；EtherCAT 走 CoE 邮箱 `0x2511/0x2510`
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把明文灌进 GD32 的 48KB 暂存区，**从站在电机进 BOOT 之前**核分块 CRC32 与
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整镜像 CRC32（`DCU_APP/comm/ecat_motor_ota.cpp`）。AES 握手、CAN 单发停等、
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重发、`0AAC` 运行确认这套引擎两条链路完全同一个，`ota.js` 的流程也只写一遍。
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刷写期间 native worker 独占总线并停 PDO 循环（各通道运动帧一起暂停，与 WiFi
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模式刷写等效），结束后自动补一次 PREOP→SAFEOP→OP——从站的 SM2 过程数据看门狗
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会在这十几秒里以 AL `0x001B` 把 OP 拖回 SAFEOP，不补就是"刷完假在线"。
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- EtherCAT 的 PDO 周期由后台循环独立维持（从站 SM2 有 **1000ms 过程数据看门狗**，
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停超 1 秒会 OP→SAFEOP 掉线报 AL `0x001B`），与界面刷新率无关；
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故切走链路时**不停**后台循环。
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- **刷新速度按链路各记一份**（`state.refreshByTp`，纯逻辑在 `js/motor/refresh-rate.js`），
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切链路时自动换成该链路自己的值，界面输入框（含 `min`/`step`）同步回填、节拍立即重排：
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| 链路 | 默认 | 下限 | 为什么 |
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|------|------|------|--------|
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| `wifi` | 250 ms | 50 ms | 每拍是一次无线 HTTP 往返，还要与 GD32 `0xC5` 主动推送周期对齐；再快只会让请求排队积压 |
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| `ecat` | 50 ms | **6 ms** | 只是读本机后台 PDO 快照，无总线代价；总线周期另由后台循环维持（默认 4 ms）。下限取 6 ms 是因为绘制上限由显示器刷新率封顶（本机 160 Hz），再快的轮询没有消费者 |
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两条链路**不能共用一个变量**：ECAT 的快值带到 WiFi 上会让 HTTP 请求排队
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（`tickStuck` 常亮黄），WiFi 的 250ms 带到 ECAT 上又白白浪费了本地快照的低延迟。
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旧数据（早期只存单个 `refreshRate`）只迁进 `wifi` —— 那个值是为无线调的，
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不该套到 ECAT 上。
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- **ECAT 的 6ms 语义是「不限速」而不是 166Hz**（`UNTHROTTLED_MAX_MS = 20`）。
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单飞语义下上一拍完成才发下一拍，而每拍要过一次 HTTP（代理 → `ecat_native` → 回来），
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实测均值 ≈1.8ms → 6ms 档约 **160 Hz**，正好贴着本机 160Hz 屏的绘制上限。
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所以低于 20ms 的档位要**同时**关掉两处显示，否则界面会撒谎：
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1. `tickStuck` 卡顿黄标 —— 该档贴着往返耗时，尾部抖动就会撞上"上一拍还在飞"，
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这是设计行为，再报"连续 N 拍未按时完成"就是误报；
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2. 「≈N Hz」理论值 —— 6ms 硬算是 166Hz。这时只显示 `statusHzText`
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按数据到达时间实测出来的频率（其滑动窗口在该档改用固定 2s，
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否则 `6ms × 2 × 10 = 120ms` 的旧数据 cutoff 会把刚到的样本全清空）。
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- **STATUS 面板的 Hz 显示的是网页实际刷新率（数据到达口径），不是电机的
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CAN 回报率**（`recvTs` 滑窗实测）。电机 CAN 回报率可变且可能高于链路承载
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（WiFi 慢于电机时界面拿不到中间帧），这时按电机回报率显示就是谎报 ——
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面板要如实反映"这份数据每秒真到几次"，快链路自动跑出高值，慢链路如实
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反映卡顿。按槽 seq 实测电机回报率的方案实现过、被明确否掉（2026-09-12：
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用户要的恰是到达口径），seq 现在只用于下面的判活。
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- **ECAT 判活阈值随实测回报周期自适应**（`staleLimitMs` = clamp(3×EWMA, 2s, 30s)）。
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固定 2s 的问题：电机回报周期调到秒级后，两次**正常**回报之间就超过 2s，
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节点会反复判离线（LED 闪烁、波形画虚线、面板切离线覆盖层）。现在阈值随该槽
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实测 seq 间隔放大到 3 倍，下限 2s 仍兜底快周期，上限 30s 防一次长停顿把
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EWMA 拉飞后迟迟不判离线；突发降速收敛前最多闪一次离线（无法预知，固有延迟）。
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WiFi 链路的 online 仍以固件判定为准（固件仓库另有阈值，前端不越权改写）。
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- **轮询不要快过绘制上限**：1ms 档实测能跑到 **~550 Hz**（`ecat_native` 侧
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写字节 ÷ 快照 1.6KB 反推），但画面最多只能显示 160 Hz —— 多出来的 390 次/s
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在 renderer / 网络服务 / browser 进程 / Python 代理上各点一次，实测这条链
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≈1.0 核（renderer 0.35 + 网络服务 0.26 + browser 0.27 + 代理 0.15），
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降到 160 Hz 约省 0.7 核。所以下限抬到 6ms；存量 localStorage 里的 1ms
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会在读取时钳到 6ms。
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- **代理转发绝不能给 socket 传 timeout**（`_ecat_post`，已踩过）。
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给 socket 设 timeout 会让 Python 把它切成非阻塞模式，而 **Windows 上非阻塞
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connect 要靠 select 轮询完成，于是撞上约 10ms 的系统调度粒度**。
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同一个 `/api/motor/state` 请求实测（本机回环，200 次均值）：
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| 客户端写法 | 平均耗时 | 慢拍(>8ms) | 背靠背吞吐 |
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|------------|----------|-----------|-----------|
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| `urllib.urlopen(req, timeout=5)` | 5.38 ms | 70/200 | 186 Hz |
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| 裸 socket，连接阶段不设 timeout | **1.43 ms** | **0/200** | **699 Hz** |
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| 直连 `ecat_server`（不过代理） | 0.70 ms | 0/200 | 1421 Hz |
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`ecat_server` 自己只要 0.7ms，那 10ms 全是代理这一层白交的过路费 ——
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排查时很容易误判成"EtherCAT 就这么快"。现在 `_ecat_post` 手写最小 HTTP/1.0
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客户端：`create_connection` 不传 timeout（本机回环要么立刻成功要么立刻
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`ECONNREFUSED`，不会挂住），连上之后才 `settimeout` 管收发。
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这一改让当时的 1ms 档从 62 Hz 提到 125 Hz（该档现已按绘制上限抬到 6ms 下限）。
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- **别把 EtherCAT 当以太网用：PDO 窗口要自适应**（`ecat_server._cover_bases`，已踩过）。
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从站一个 PDO 只带 7 个状态槽，而槽表有 27 个（9 节点 × 3 通道是**容量**，
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不是实际接入数）。旧实现每周期把窗口 `+7` 无脑轮扫 4 个窗口，于是
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**单台电机**的状态只有 `周期率 / 4` 的更新速度 —— 实测 4ms 周期下总线跑
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225 Hz，而每个槽只有 **56 Hz**；现场只接 2 台电机时，4 个窗口里有 3 个
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整窗都在传空槽（280B/周期只有 80B 有效）。
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关键事实（读固件 `ethercat_can_bridge.cpp` 的 `buildInput` 得到）：从站的
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`win_base` 可以是**任意槽号**，它只是从 `base` 开始逐槽填到越界即停，
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并不要求 `base` 是 7 的倍数。所以让窗口盖住"有主的那几个槽"即可，
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稀疏总线上一个窗口就够 —— 在线电机每个 PDO 周期都刷新，快 4 倍，
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总线开销一点没多加。两个必需的配套：
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1. **开机首圈先走完整轮全表扫描**再切自适应。否则第一个窗口刚看见 1 号电机
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就把覆盖集合收缩到那一个窗口，后面的槽再也扫不到（自测第 2 项会炸）；
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2. **周期性插入发现扫描**（`MOTOR_DISCOVERY_EVERY = 64` 周期）找热插上来的
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电机，游标必须走 `MOTOR_DISCOVERY_BASES`。朴素的"每次 +7、越界归零"在
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27 槽 / 7 槽一窗时是 `0,7,14` 之后到 21 > 20 直接绕回 0，
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于是 **slot 21..26 永远扫不到**，挂在 node8/node9 上的电机再也发现不了
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（自测第 10 项专门守这条）。
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单槽刷新周期由快照的 `slot_period_ms` 回报，前端状态栏在它与 PDO 周期
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不相等时会**两个都显示**（`PDO 4ms · 单槽 16ms`）—— 只报 PDO 周期就是
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谎报数据新鲜度。
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- **PDO 周期压不进 1ms 不是 EtherCAT 的错，是 Windows 内核睡眠的粒度**
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（`ecat_server._motor_wait`）。把一次周期分段计时（真机，period_ms=1）：
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| 环节 | 实测 |
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|---|---|
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| `send_processdata` 调用 | 48 µs |
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| `receive_processdata` 等从站回帧 | **118 µs** ← 真正的总线时间 |
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| 解码 + 建快照 | 5 µs |
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| 合计 | **165 µs** → 理论上能跑 ≈6000 Hz |
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| 实际周期 | **1360 µs** |
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差的 1.2ms 全在"睡到下一拍"。ETG 官方口径是周期 **≤100 µs**、抖动 ≤1 µs、
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还有 8 kHz 闭环的示例，所以 165 µs 已经属于正常水平，**慢的是节拍源**：
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`Event.wait(1ms)` 实测 p50 1.075 / p90 2.003 ms，稳定超调 0.4~1.0 ms。
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||
也别指望"先睡后自旋"补救 —— 睡过头时截止点已经过了，自旋无事可做
|
||
（实测 hybrid 与裸 `wait` 完全一样）。`timeBeginPeriod(1)` 同样没用。
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唯一能跑准的是**自旋到绝对截止点**：实测 p50 1.000 / p90 1.001 ms、抖动
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0.000 ms。但自旋有两个必须处理的坑：
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**坑 1：自旋循环不能持 GIL。** 第一版写成 `while time.perf_counter() < d: pass`，
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真机读快照的 HTTP p50 从 0.6ms 直接劣化到 **40ms** —— 页面等于废了。原因是
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||
CPython GIL 切换间隔默认 5ms，纯 Python 循环能连拿好几个 5ms 不放。改成用
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ctypes 调 `QueryPerformanceCounter`（ctypes 外部调用默认释放 GIL）后，其它线程
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实测 p50 回到 0.56ms 基线。`perf_counter` 与 QPC 同一时间基（实测差 ≤6µs），
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所以截止点可以直接用 `perf_counter()` 算。
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|
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**坑 2：自旋要钉到 P 核（快核组）。** 它必然 100% 占住一个逻辑处理器，自由
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调度会乱跳。本机 i7-14700K（8P/16E）—— 早期为"别抢 HTTP 的 P 核"钉到 E 核，
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但 2026-09-05 实测发现超时拍主体是网卡驱动抖动、与钉哪组核无关，且 E 核单核
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性能弱、解释器段更长，遂按用户要求改回钉 P 核：让节拍跑在单核性能最高的核上，
|
||
HTTP 线程溢出到组内其余核（16 个 P 线程 ≫ 并发 HTTP 数）。改向后真机 250µs 档
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||
5×2000 拍复测 **99.3~99.6%**，与钉 E 核基线（99.4~99.7%）持平，无回退。
|
||
核号是**实测**出来的（把线程逐个钉到每个逻辑处理器跑同一段纯计算，按
|
||
**最大间隙**分快慢两组、取快的那组）—— 这台机器上 `GetLogicalProcessorInformationEx`
|
||
直接 `ERROR_BAD_LENGTH`、`GetSystemCpuSetInformation` 拿不到 EfficiencyClass、
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||
`GetDynamicProcessorCounts` 未导出、处理器组只有一个，没有可用的 API 捷径。
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||
用间隙法而非固定倍数（如 0.75×最慢），因为被 SMT 兄弟拖累的 P 核也能到
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||
16.7ms，固定倍数会把它误判成 E 核。分不出两类核时返回 0 = 不钉。
|
||
探测在服务启动时后台做（约 1.6s），**绝不能在 PDO 线程里现场探测** ——
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那 1.6s 不喂过程数据，从站 1000ms 看门狗会把它踢出 OP。
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开关与可见性：
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- 周期 ≤ `MOTOR_SPIN_AUTO_MAX_MS`(2ms) 自动自旋，长周期仍用内核睡眠省 CPU；
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||
- `motor/start` 接受 `spin`，但**改这一项请走 `/api/motor/spin`** —— 它在
|
||
`_BUS_EXCLUSIVE_PATHS` 之外，只翻标志；`motor/start` 会先停循环，停手超过
|
||
看门狗就把好板子弄出楔死了（实测踩过两次）；
|
||
- 前端状态栏显示 `⚡ 自旋节拍 · 钉在 P 核 0-15`，可用
|
||
`motorDbg.state.tp.setSpin(false)` 或 localStorage `dcu_ecat_spin=0` 关掉；
|
||
环境变量 `ECAT_PIN_PCORES=0` 不钉核、`ECAT_PCORE_MASK=0xFFFF` 手工指定。
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||
- 自测第 11~14 项分别守：自旋精度、不持 GIL、P 核分类与线程级隔离、
|
||
`api_motor_start` 的 OP 状态核实。
|
||
- **内核级周期可热调到 250µs(4kHz)，随时可改**。`period_ms` 已是 float，
|
||
`/api/motor/period`（`_BUS_EXCLUSIVE_PATHS` 之外，不停循环、喂狗不断流，
|
||
理由同 `/api/motor/spin`）接受 `period_ms`(float) 或 `period_us`，运行中随时调、
|
||
可反复调，下一拍即生效；`motor/start` 也收 float，但只用于冷启动。
|
||
- 物理墙：真机一送一回 ≈165µs。下限 `MOTOR_PERIOD_MIN_MS`=62.5µs 只是**允许
|
||
请求**的表达值，比 165µs 更快的档自然自限（实测率 < 目标），不会弄坏循环；
|
||
保底 4kHz(250µs) 在预算内。亚毫秒自动就是自旋节拍（睡眠粒度睡不出 250µs；
|
||
强制 `spin:false` 时后端会明确警告）。
|
||
- 假从站 0.25ms 档实测 **3979Hz**（自测第 15 项；假从站收发是纯内存操作，
|
||
该项证明"自旋+float+热调"机制本身驱动得到 4kHz 档，不含真机总线时间）。
|
||
- **真机总线负载下的忠实代理（自测第 16 项）**：给假从站收发注入按真机分段
|
||
实测拆开的 166µs（send 48 + receive 118）且用 `_spin_until` 释放 GIL（与真机
|
||
pysoem 在 Npcap 调用期间放 GIL 一致），网格算法在 250µs 档**精确收敛到
|
||
4000Hz**。这证明真机旧算法 3680Hz(92%) 的缺口来自"每拍迟到累进周期"，
|
||
网格修复消除了它 —— 是真机 4kHz 的强预测（仍非真机终验，断电后跑
|
||
`rate_probe.py --periods 0.25` 确认）。
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||
- 节拍用**绝对网格截止点**（锚点 + n×周期），不是"本拍 t0 + 周期"：后者把
|
||
每拍自旋/重拿 GIL 的迟到 ε 累进周期（250µs 档 ε≈30µs → 只有 89%）；
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||
超期时**跳过**过期网格拍而不是挪锚点（挪锚点把零头白丢）。配套给自旋态
|
||
线程挂 TIME_CRITICAL（钉核只选了核，不保证该核上谁先跑；回落 NORMAL
|
||
在不自旋时）。真机极限（wkc 全程 3/3，最终网格+跳过拍代码，2026-09-04 归因复测，
|
||
rate_probe 测速 bug 修复后的口径，见下两条）：
|
||
**250µs→3977Hz(99.5%)**、**200µs→4949Hz(99%，即 ~4.9kHz)**、
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150µs→5672Hz(85%，work p50≈170µs 物理自限) —— 保底 4kHz 达成：250µs 档 99.5%，
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||
要硬 ≥4000Hz 跑 200~240µs 档实测 ~4.9kHz。旧算法(本拍 t0+周期)同档只有
|
||
3680Hz(92%)，网格修复把缺口压到 0.5%。
|
||
- 为什么此前 96~97% 对周期不敏感（2026-09-04 归因结论）：**观测代码自身是热循环里
|
||
最大的流程不稳定源**。`cyc_us` 分位数原先每 8 拍在 PDO 循环内重算一次，每次排序
|
||
7 段 × 400 样本 ≈400~600µs，250µs 档一次就吃掉整拍还多 —— 固定节拍触发、与周期
|
||
长短无关，所以 250µs 和 200µs 成功率几乎一样；铁证：迟到拍的相邻间隔恰好落在
|
||
mod-8 位置（194/250 对）。修复：分位数彻底移出循环，读侧 `_cyc_fresh`（0.25s TTL，
|
||
在 HTTP 请求线程现算），PDO 循环每拍只做 O(1) 的 5 点时间线 append。GC 洗清
|
||
（开机以来 gen0 仅 7 次、最大 89µs、零次落在超时窗内）。剩余 ~0.5% 空载损耗按拍内
|
||
分段拆到底了（15s 完全不碰服务、只末尾单次导出，超时拍 2.11%、真丢吞吐 Σ(k-1)=0.55%，
|
||
与 rate_probe 的 99.5% 对齐）：**57% 主导段是 send_processdata**（基线 45µs，超时拍
|
||
98~190µs —— Npcap/I226 驱动发送路径抖动），**43% 是 receive 等待**（基线 100µs，
|
||
尾部到 3ms —— 从站响应 + NIC RX DPC）；而 pre（拿锁+重拿 GIL）max 仅 7µs，**证明空载
|
||
时那 0.5% 根本不是 GIL 争抢**，是 pysoem 两次调用自身的驱动抖动，Python 侧已无税可削。
|
||
UI 轮询叠加时才另加 ~0.3~1%（cadence_diag 在 hammer 下把部分超时拍归因到 HTTP 时间窗，
|
||
但空载超时率 2.11% 与 hammer=1 的 2.10% 几乎相同 → 超时拍主体是驱动固有抖动，非 HTTP）。
|
||
两个测量陷阱：① `/api/motor/dbg` 本身很重（一次 dump 2048 拍元组 + json 序列化长时间
|
||
持 GIL），连续抓会自污染，归因必须"静默一段后单次导出"；② skip_total/Σk 会高估损失
|
||
（一拍微超就把整个过期网格拍跳过记 k=1，实际只丢超出松弛量的部分），**真丢吞吐 = Σ(k-1)**。
|
||
归因工具：`/api/motor/dbg`（每拍时间线+网格跳过数+GC/HTTP 事件
|
||
日志，读内存不碰总线、不进独占路由）与 `tools/ecat/cadence_diag.py`（把迟到拍与
|
||
GC/HTTP 时间窗求交集做归因，stdlib-only）。
|
||
- **测速脚本自己也曾是"假负载"**（2026-09-04 二次踩坑）：rate_probe 旧版
|
||
`sample()` 的分子取最后一次轮询的 cycles、分母却在循环退出后才算，退出前那次
|
||
`sleep(0.1)` 让 dt 比 cycles 窗口多 0.1s —— Hz 被系统性低估 3~5% 且与周期无关，
|
||
把真实的 99.2% 报成 96%，一度被误读成"HTTP 轮询负载吃掉 3 个点"。修复后读数与
|
||
cadence_diag 的拍间时间线（不依赖 cycles 轮询）互相印证。教训：**两条独立测量
|
||
路径对不上时，先怀疑测量本身，再怀疑系统**；带载/空载的区分要用拍间时间线做基准。
|
||
- 前端：`motorDbg.state.tp.setPdoPeriod(0.5)`（合法档 0.125–4ms，DC 与 period 同值；
|
||
默认 `setPdoPeriod(0.25)`）。取值存 localStorage `dcu_ecat_period_ms`，后端重启后由
|
||
`ensureStarted` 自动带回；状态栏 <1ms 显示 µs（`PDO 250µs`，与后端
|
||
`_fmt_period` 同口径），且每拍从快照同步周期 —— 别的标签页或脚本改的
|
||
不会显示成过期值。
|
||
- 极限测速复用脚本：`tools/ecat/rate_probe.py`（只用标准库，对正在跑的
|
||
服务加压）：逐级下发周期档，报实测 Hz/达成率/cyc_us/HTTP p50/wkc，
|
||
wkc 不达预期自动停止加压，测完自动恢复测前周期。**循环没跑时会自动
|
||
open+start**，所以断电重启板子后直接敲这一条命令即可，不必先开电机页；
|
||
自动 start 失败(典型=邮箱楔死)会如实打印原因。`--no-autostart` 可关掉。
|
||
- **原生 PDO 守护进程（A：把热循环从 Python 换成 C/SOEM；现已是生产后端）**。
|
||
pysoem 本就是 SOEM(C) 的包装，热循环的 ~5kHz 天花板来自解释器/GIL，不是总线。
|
||
`tools/ecat/` 下 `ecat_native.c` + `build_native.bat`（MSVC 直编 SOEM 源码，
|
||
`soem-src/` 从 pysoem sdist 解出），产出 `build_native/ecat_native.exe`：
|
||
独占 I226、自己 bring-up 进 OP、跑网格+自旋+分段计时的 PDO 线程。**阶段 4
|
||
（2026-09-04）已完成 big-bang 切换**：native 复刻全部 24 条路由（含 SDO/EEPROM/
|
||
flash/sync_diag 与 shutdown/focus/parent-pid/端口漂移/陈旧实例清场契约），
|
||
接管 8090，Python 版已彻底删除（含备份）。
|
||
迁移全程与逐字段对拍记录见 `tools/ecat/MIGRATION.md`。
|
||
当年原型阶段的**真机实测（2026-09-05，wkc 3/3）**：work p50 从 Python 的
|
||
~176µs 降到 **~135µs**（解释器税没了），250µs 档超时拍 2.11%→**0.45%**，
|
||
天花板从 Python 的 ~5kHz 抬到 **~7kHz**（125µs 档 7050Hz、62.5µs 档 7070Hz，
|
||
平台期 = 总线一送一回 ~135µs 的物理墙，不再是 Python 墙）。**结论**：换语言
|
||
只值"5k→7k + 尾抖动干净"，那 0.5% 的驱动周期维护停顿（~2.5s 一次）与语言无关、
|
||
依旧存在；要再快得出网卡栈（换 I210 / Linux PREEMPT_RT）。bring-up 踩坑：SOEM
|
||
master 的全局 `ecx_context` 初始化器漏了新增的 DCtO/DCl 两字段（MSVC 下 C1311），
|
||
已在 `soem-src` 打补丁；且状态迁移必须带 ACK 位（SSC 对带错误位且不含 ACK 的
|
||
请求直接忽略），否则卡 PREOP。
|
||
- **EtherCAT 链路全自动接入**，切过去即用，不需要先双击 `tools/ecat` 的 vbs。
|
||
四级按需自愈，每级都幂等（已连接就只复用，不重复动总线）：
|
||
1. **服务没起** → `esp32_server._ecat_autostart()` 直接拉起
|
||
`tools/ecat\build_native\ecat_native.exe`（阶段 4 起不再经 venv/pythonw，
|
||
启动即绑口，实测 <1s 就绪）。两个要点不变：**必须先探测再拉起**，因为
|
||
native 独立启动时会清场（对 8090..8095 逐个优雅 shutdown，那会把用户已
|
||
开着的实例关掉、从站带回 INIT）；拉起时**必须带 `--parent-pid`**，既跳过
|
||
那段清场，也让它随本服务退出而自我了断，不留孤儿占着 Npcap 适配器和端口。
|
||
2. **网卡没开** → `ensureOpen()` 调 `/api/open`，代替用户去 `ecat.html` 点"连接"。
|
||
网卡匹配子串在工具栏「链路」右边的输入框里改（默认 `I210`，
|
||
存 `localStorage` 的 `dcu_ecat_adapter`；与 `device-link.js` /
|
||
`esp32_server.py` autostart / 页面输入框一致）。
|
||
3. **没进 OP** → `/api/motor/start` 内部自己走 PREOP→SAFEOP→OP（会自动重试一次，
|
||
最坏约 24s，所以前端超时给 30s、代理也给 30s）。
|
||
4. **循环没跑** → 同一个 `/api/motor/start` 起后台 PDO 循环。
|
||
断线后每 2s 自动重来一遍，中途拔网线再插会自己恢复。
|
||
- **关掉 app 必停从站**（上面"自动接入"的反向操作，`esp32_server.py` 的
|
||
`_app_lease_*` 一节）：每个 app 页面与页面服务器保持一条 WebSocket
|
||
（`js/common/app-lease.js` → `GET /ws/app-lease`），**最后一条**租约连接断开
|
||
（所有 app 窗口关闭）后，服务端调后端 `/api/op/stop` 停 PDO 循环并把从站退回
|
||
INIT。为什么必须有它：循环在喂从站 1000ms 过程数据看门狗，没人停它就永远
|
||
卡在 OP、自旋节拍白占一个核；而 native 的 `--parent-pid` 看门狗只覆盖
|
||
"本服务拉起的实例"，浏览器模式关窗后服务还活着、复用现成实例时 parent
|
||
又是别人，两种常见离开方式都够不着。要点：
|
||
- 断开感知靠 TCP FIN / Close 帧回显，**不是心跳计时器** —— 后台标签页的
|
||
定时器节流不会把"挂着后台的 app"误判成已关闭（服务端必须回 Close 回显，
|
||
否则浏览器拆不掉 TCP，Edge 实测踩过）；
|
||
- 断连后隔 3s GRACE 才停：F5 刷新只断几百毫秒，不该被当成关窗；
|
||
- 外壳内切标签不停（`tabs.html` 自己持有租约），与 `transport-ecat.teardown`
|
||
"切到 WiFi 看看不该打断 EtherCAT" 的既有设计一致；
|
||
- 只停"本服务经代理确认跑过"的循环（`g_ecat_motor_live` 代理记账），
|
||
直接从 ecat 控制台（:8090）起的循环不动；
|
||
- 服务进程自己的退出路径（`/api/shutdown`、Ctrl+C）同步补停一次 ——
|
||
租约定时器随进程死亡，等不到 GRACE 到点。
|
||
代价：每次重开 app 都要重走 PREOP→SAFEOP→OP，有概率撞 SSC 邮箱楔死
|
||
（见下一段）—— 这是"关闭必须停"这个要求本身的代价，不是机制缺陷。
|
||
自测：`python scripts/test_app_lease.py`（服务端逻辑，裸 TCP 全路径）+
|
||
`node scripts/test_app_lease_e2e.mjs`（真 Edge headless + 真服务器，
|
||
假后端钉在 8091，绝不碰真总线）。
|
||
- 接入失败时**必须能看到原因**：横幅与 `#devStatus` 显示归类后的可执行提示
|
||
（`summarizeLinkError`），完整诊断放在两者的 `title` 里。
|
||
典型：SSC 邮箱楔死会把 64 条重复 `MailboxError` + SM 现场（2000+ 字符）压成
|
||
"需复位 DCU 板 MCU 才能恢复" —— 这个故障软件无法自愈
|
||
（成因与规避的完整记录在 `tools/ecat/MIGRATION.md` 阶段 1/4 与
|
||
`tools/ecat/ecat_native.c` 的 `kill_stale_instances()` 注释）。
|
||
- 自测：
|
||
- `node scripts/test_motor_transport.mjs --port <页面服务端口>` —— 传输契约
|
||
（真实 import 生产代码打真实代理；EtherCAT 实机段在板子不可用时会自动跳过，
|
||
因此项数会随板子状态在 33/36～43 之间浮动，`失败 0` 才是判据）。
|
||
- `python tools/ecat/native_enc_diff.py` —— CAN 编码回归（native enctest 路由
|
||
输出 vs `native_enc_golden.json` 金标准，4 组用例逐字节，byte0=seq 状态字节
|
||
除外 + seq 递增校验；不碰网卡，native 在跑即可）。金标准是阶段 2 与 Python
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||
`_fill_can_out` 逐字节对拍通过后固化的；改 `fill_can_out`/`pack_tx_batch` 后必跑。
|
||
原 16 项假从站后端自测（含窗口自适应 SparseSlave 专项）已随 Python 后端删除，
|
||
其覆盖结论记录在 `tools/ecat/MIGRATION.md`。
|
||
- `G:\Robot_v2\DCU\tools\ecat\check_guard_regression.bat` —— **tx 冻结守卫**回归门槛。
|
||
现场症状：点一次「发送 CMD」后 GD32 不消费输出 PDO，health 全绿而
|
||
`bridge.tx_count/ack` 冻死，看着像网页慢，实为 EtherCAT 楔死。默认三段
|
||
（纯逻辑 38 项 / 源码契约 / 构建指纹）不碰网卡、十几秒出结论；`--live` 加稳定性
|
||
套件与 90s 空闲静默；`--live --wedge` 加真机触发（要按一次 GD32 RESET，电机停一下）。
|
||
SKIP 不折算 PASS：有段没跑就退 2。改 `wedge_worker`/`guard_tx.h`/发送路由后必跑；
|
||
30 秒自检与判据契约见 `tools/ecat/MIGRATION.md` 的「加固 2026-09-21」段。
|
||
- `node scripts/test_ecat_autostart.mjs` —— 自动接入链条（stub 后端，
|
||
不依赖板子，19 项覆盖开网卡/幂等/换网卡/各级失败语义）。
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||
- `node scripts/test_motor_refresh.mjs` —— 刷新速度每链路一份（55 项，
|
||
纯逻辑、不依赖板子/浏览器：默认值、**按链路下限**、旧单值迁移、
|
||
存量 1ms 钳到 6ms、两链路互不污染、不限速谓词边界）。
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||
- 浏览器实测（需 headless Chrome/Edge 开 `--remote-debugging-port=9333`，
|
||
页面服务端口可作第一个参数传入，默认 8080）：
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||
`node scripts/browser_check_refresh.mjs [port]` 验 DOM 回填与
|
||
跨刷新持久化（22 项）；`node scripts/browser_check_tick.mjs [port]` 数真实请求频率，
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||
确认切链路后**实际节拍**跟着变而不只是 state 变了（9 项，实测 20.0/2.0 Hz）；
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||
`node scripts/browser_check_floor.mjs [port]` 验 ECAT 下限档 6ms（26 项：
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||
`min`/`step` 同步、通过浏览器原生校验、实测 ≈160 Hz、无卡顿黄标、
|
||
面板 Hz 不谎报、硬填旧的 1ms 被抬到 6ms、切 WiFi 时 6ms 被钳到 50）。
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`node scripts/browser_check_period.mjs [port]` 验内核级周期热调（12 项：
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`setPdoPeriod(0.25)` 走 `/motor/period` 不碰 `/motor/start`、状态栏显示
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`PDO 250µs`（亚毫秒用 µs）、自动自旋标注、localStorage 持久化、页面重载后
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`ensureStarted` 自动带回、`setPdoPeriod(4)` 可热改到 4ms 档）。
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- 监控 UI 需区分 `valid`（通信是否成功）与 `count > 0`（是否有数据），
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以便分辨「正常空闲」和「真实通信错误」。
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- 响应式 grid 表隐藏列用 `0fr` 宽度实现，不要改变 grid track 数量。
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- 新增 CAN 工作模式时，需在页面上显式补按钮与说明文字。
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- DBC 文件常为 GBK/GB2312：先按 UTF-8（`{fatal: true}`）尝试，失败回退 GB18030，并去 BOM。
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## 相关仓库
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- `DCU/ESP32_COMM` —— ESP32-C3 固件（OTA、SPI Link v2、CAN FD bridge）。
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- `DCU/DCU_APP`、`DCU/GD32E50X_BOOT` —— GD32 侧应用与 bootloader。
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- `DCU/tools/ecat` —— LAN9252 EtherCAT 主站工具集（同类结构的姊妹工具）。
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