240 lines
8.8 KiB
C++
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#ifndef AVIONICS_NETWORK_ENV_APP_HPP
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#define AVIONICS_NETWORK_ENV_APP_HPP
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#include <cstdint>
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#include <string>
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#include <vector>
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#include <ctime>
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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// 公共类型定义
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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/// @brief 总线类型枚举
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enum class BusType {
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Ethernet,
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RS422,
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CAN,
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CANFD,
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Analog,
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Discrete
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};
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/// @brief 存储状态枚举
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enum class StorageStatus {
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Healthy,
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Warning,
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Full,
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DiskFailure,
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PathSwitched
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};
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/// @brief CAN 报文结构体（8–64 字节 Hex 编码）
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struct CanFrame {
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uint32_t id; ///< CAN ID（标准帧 11 位 / 扩展帧 29 位）
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bool isExtended; ///< true=扩展帧, false=标准帧
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bool isCanFd; ///< true=CANFD, false=CAN2.0
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uint8_t dataLen; ///< 数据长度（0-64）
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uint8_t data[64]; ///< 数据域
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time_t timestamp; ///< 时间戳
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};
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/// @brief 原始数据帧（0–64 字节）
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struct RawDataFrame {
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BusType busType;
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uint8_t len;
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uint8_t data[64];
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time_t timestamp;
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};
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/// @brief 过滤后的有效数据（结构体形式输出）
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struct ValidData {
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uint32_t id;
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uint8_t dataLen;
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uint8_t data[64];
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time_t timestamp;
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BusType sourceBus;
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};
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/// @brief 兼容格式帧（PPU 转换后的输出）
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struct CompatibleFrame {
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uint32_t id;
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bool isExtended;
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uint8_t dataLen;
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uint8_t data[64];
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time_t timestamp;
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};
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/// @brief 查询条件结构体
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struct QueryCondition {
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time_t startTime;
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time_t endTime;
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uint32_t channelId;
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uint32_t maxResults;
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};
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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// DAU — 数据采集单元（Data Acquisition Unit）
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// 职责：接收多总线原始数据，完成 ID 过滤、波特率适配、错误帧
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// 处理、睡眠/唤醒管理及总线负载监控。
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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namespace dau {
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/**
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* @brief 接收原始数据帧，执行 ID 过滤、波特率适配和基础校验。
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*
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* 根据 BusType 识别输入总线类型，对数据帧进行合法性检查与 ID 过滤，
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* 输出有效数据。遇到错误帧时记录错误日志。
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*
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* @requirement(name="基础通用通讯功能", id="SRS-F-01-001")
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* 接收以太网、RS422、CAN、模拟量和离散量的基本通讯数据，进行 ID 过滤、
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* 波特率适配、错误帧处理、睡眠/唤醒管理及总线负载监控。
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*
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* @param input 原始输入数据帧
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* @param output [out] 过滤后的有效数据
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* @param errorLog [out] 错误日志信息
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* @return true 处理成功且数据有效
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* @return false 数据被过滤或发生错误
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*/
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bool DAU_Process(const RawDataFrame& input, ValidData& output, std::string& errorLog);
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/**
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* @brief 设置睡眠/唤醒状态。
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*
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* @param sleep true 进入睡眠模式，false 唤醒。
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*/
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void DAU_SetSleep(bool sleep);
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/**
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* @brief 查询当前总线负载率（百分比 0-100）。
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*
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* @return uint32_t 总线负载百分比。
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*/
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uint32_t DAU_GetBusLoad();
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} // namespace dau
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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// PPU — 协议处理单元（Protocol Processing Unit）
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// 职责：实现 CAN2.0 ↔ CANFD 协议识别与转换，遵循 ARINC825 标准，
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// 兼容标准帧与扩展帧格式；不支持格式记录日志并丢弃。
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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namespace ppu {
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/**
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* @brief 将输入 CAN 帧转换为兼容格式（CAN2.0 ↔ CANFD）。
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*
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* 根据 ARINC825 标准进行协议转换。若输入帧格式不被支持，
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* 函数返回 false 并在日志中记录详细原因。
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*
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* @requirement(name="协议兼容与互通信功能", id="SRS-F-01-002")
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||
* 支持 CAN2.0 与 CANFD 设备间的互通信，依据 ARINC825 标准进行协议转换
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* 或适配，兼容标准帧与扩展帧格式；若格式不支持，则记录日志并丢弃。
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*
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* @param input 输入 CAN/CANFD 帧
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* @param output [out] 转换后的兼容格式帧
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* @param log [out] 转换日志或错误说明
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* @return true 转换成功
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* @return false 格式不支持，已丢弃
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*/
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bool PPU_Convert(const CanFrame& input, CompatibleFrame& output, std::string& log);
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/**
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* @brief 检查 CAN 帧格式是否被当前协议栈支持。
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*
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* 对输入帧的 ID、扩展标识、数据长度及协议类型进行综合检查。
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*
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* @requirement(name="协议兼容与互通信功能", id="SRS-F-01-002")
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||
* 兼容标准帧与扩展帧格式；若格式不支持，则记录日志并丢弃。
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*
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* @param frame 待检查的 CAN 帧
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* @param reason [out] 若不支持，返回具体原因
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* @return true 格式支持
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* @return false 格式不支持
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*/
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bool PPU_Check(const CanFrame& frame, std::string& reason);
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} // namespace ppu
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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// DSU — 数据存储单元（Data Storage Unit）
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// 职责：实时总线数据流缓冲预处理、持久化写入、磁盘故障告警与
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// 路径切换、数据查询检索按时序回放。
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// ═══════════════════════════════════════════════════════════════
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namespace dsu {
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/**
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* @brief 将数据流写入持久化存储。
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*
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||
* 接收实时数据流进行缓冲预处理，按时间戳+通道ID分类，
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* 批量写入高速存储介质。
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*
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||
* @requirement(name="数据存储功能", id="SRS-F-02-001")
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* 将总线数据持久化保存，接收实时数据流并进行缓冲预处理，
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||
* 按时间戳或事件索引写入存储介质。
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*
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* @param dataStream 待存储的原始字节流
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* @param channelId 通道标识
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* @param timestamp 数据时间戳
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* @return true 写入成功
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* @return false 写入失败
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*/
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bool DSU_Write(const std::vector<uint8_t>& dataStream, uint32_t channelId, time_t timestamp);
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/**
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||
* @brief 检查磁盘健康状态，故障时告警并尝试切换存储路径。
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*
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||
* 定期检查当前存储介质的可用空间与健康状态。
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||
* 若检测到磁盘故障，发出告警日志并尝试切换至备用路径。
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||
*
|
||
* @requirement(name="数据存储功能", id="SRS-F-02-001")
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||
* 当发生磁盘故障时，应发出告警并尝试切换至备用存储路径。
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*
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* @return StorageStatus 当前存储状态
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*/
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StorageStatus DSU_CheckDisk();
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/**
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||
* @brief 根据查询条件检索已存储的数据。
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*
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||
* 支持按时间戳范围或事件索引进行数据检索。
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*
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||
* @requirement(name="数据管理与回放功能", id="SRS-F-02-002")
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* 支持对已存储数据的查询、检索，并能够按照原始时序精确回放；
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* 若数据损坏，应跳过坏块并记录日志。
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*
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* @param condition 查询条件
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* @param results [out] 检索结果列表（每个元素为一个数据块）
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* @param log [out] 操作日志（含损坏数据跳过记录）
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* @return true 查询成功
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* @return false 查询失败
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*/
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bool DSU_Query(const QueryCondition& condition,
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std::vector<std::vector<uint8_t>>& results,
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std::string& log);
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/**
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* @brief 按原始时序精确回放数据流。
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*
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* 从已存储的数据中按时间戳排序输出字节流，回放间隔保持原始时间戳间隔。
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*
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* @requirement(name="数据管理与回放功能", id="SRS-F-02-002")
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||
* 能够按照原始时序精确回放；回放过程需保持原始时间戳间隔。
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*
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* @param condition 查询条件（指定回放范围）
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* @param replayOutput [out] 回放字节流，按原始时间戳排序
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* @param log [out] 操作日志
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* @return true 回放成功
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||
* @return false 回放失败或无数据
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||
*/
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||
bool DSU_Replay(const QueryCondition& condition,
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std::vector<uint8_t>& replayOutput,
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||
std::string& log);
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||
} // namespace dsu
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#endif // AVIONICS_NETWORK_ENV_APP_HPP
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