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wangfq 25401c5cf3 docs: BLE+Modbus 双通道并发资源分析

关键发现:
- BLE TX 不阻塞CPU (CH59x 射频DMA自主发送), Modbus TX 阻塞4.3ms
- 两者使用不同硬件 (2.4GHz RF vs UART0), 无资源冲突
- BLE RF ISR 优先级最高, 可抢占 rs485_send 忙等 → BLE连接不中断
- 双通道全开 CPU 44.5%, 余量55%
- 同一迭代最坏: BLE准备(2ms) + Modbus TX(4.3ms) = 6.3ms
- 两者事件触发同源(继电器翻转), 在同一迭代内顺序处理

2026-07-30 18:06:53 +08:00

7.6 KiB

Raw Blame History

BLE 动态上报 + Modbus 主动上报并发场景 — MCU 资源占用分析

场景：蓝牙小程序开启动态上报，同时 RS485 Modbus 主动上报使能波特率：115200 (Modbus) | BLE 连接间隔：30–50ms（手机协商）

1. 关键架构差异：BLE 不阻塞 vs Modbus 阻塞

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│  BLE 动态上报                                       │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐   │
│  │ poll_dbn_ble() → report_sens_acs()          │   │
│  │   → usart_packet_processing_acs_loop()      │   │
│  │   → 准备 BLE 缓冲区 (1–2ms，纯内存操作)       │   │
│  │   → 通知 BLE 栈 "有数据要发"                  │   │
│  │   → 返回（不阻塞）                           │   │
│  └─────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                     │
│  TMOS_SystemProcess() → BLE 栈调度                  │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐   │
│  │ BLE RF ISR → DMA 搬数据 → 2.4GHz 无线发送    │   │
│  │ (硬件自主，CPU 不参与传输)                     │   │
│  └─────────────────────────────────────────────┘   │
│                                                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  Modbus 主动上报                                    │
│  ┌─────────────────────────────────────────────┐   │
│  │ modbus_poll() → send_full_data()            │   │
│  │   → rs485_send(43B)                         │   │
│  │   → 逐字节 while(FIFO空) 忙等                │   │
│  │   → 4.3ms CPU 锁死                           │   │
│  └─────────────────────────────────────────────┘   │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

BLE 传输不占用 CPU——CH59x 的 BLE 硬件用 DMA 把数据从 RAM 搬到 RF FIFO，CPU 只需准备缓冲区。Modbus UART 没有 DMA，CPU 逐字节忙等。

2. 两者"同时开火"的最坏情况

BLE 事件上报和 Modbus 事件上报的触发点是同一个：继电器翻转。

cjq_srv() 检测到进车
  → loop1_VD_FLAG = 1
  → g_loop_acs_info.flag_event = 1    ← BLE 事件触发
  → relay1_state 翻转                 ← Modbus 事件触发

同一个主循环迭代内：

Main_Circulation:
  TMOS_SystemProcess()        ~1.5ms
  poll_dbn_ble()
    → report_sens_acs()
    → flag_event == 1
    → usart_packet_processing_acs_loop(1)  ~2ms  ← BLE: 准备缓冲区
  cjq_srv()                   ~1ms
  opt_input_poll()            ~0.3ms
  modbus_poll()
    → modbus_report_schedule()
    → relay 翻转!
    → send_full_data()        4.3ms  ← Modbus: CPU 忙等 TX
─────────────────────────────────────────
本次迭代总耗时: ~9.1ms

9.1ms 接近但小于 CAP_OK 测量窗 (8.74ms)，在临界线上——最多积压 1 次 CAP_OK。

3. 持续负载量化

3.1 每秒 CPU 时间分解

任务	频率	单次	每秒 CPU
主循环基础 (TMOS+poll+cjq+opto)	~114次/s (每个 CAP_OK)	3.4ms	388 ms/s
BLE 事件上报	~4次/s (2进2出)	2ms	8 ms/s
BLE 周期上报	~1.7次/s (600ms)	2ms	3 ms/s
Modbus 活动 TX	~6.7次/s (150ms)	4.3ms	29 ms/s
Modbus 事件 TX	~4次/s	4.3ms	17 ms/s
合计			445 ms/s (44.5%)

3.2 与纯 Modbus 对比

场景	CPU 占比	增量
仅线圈检测 (无任何上报)	~39%	基线
+ Modbus 主动上报	~42%	+3%
+ BLE 动态上报	~45%	+3%
余量	55%	🟢

4. BLE 周期上报的间隔细节

// TMR1 ISR (每 5ms):
if (g_dbn_ble_state_acs_enable.enable)
    g_loop_acs_info.report_counter++;

// poll_dbn_ble (主循环):
if (g_loop_acs_info.report_counter >= 120)  // 120 × 5ms = 600ms
    usart_packet_processing_acs_loop(0);     // 周期上报

BLE 周期 600ms，Modbus 活动 150ms/空闲 800ms，两者不同步——大部分时间不会在同一迭代中同时触发。

5. 极限压测：连续进出车 + 双通道全开

每秒 2 辆车进出 (4 次继电器翻转):
  BLE 事件 TX × 4   =   8 ms
  Modbus 事件 TX × 4 =  17 ms
  Modbus 活动 TX × 7 =  29 ms
  BLE 周期 TX × 2    =   3 ms
  cjq_srv × 114     = 388 ms
  ─────────────────────────
  合计                445 ms/s  (44.5% CPU)

结论：55% CPU 余量，远未触及瓶颈。

6. 真正的瓶颈是什么？

不是 CPU，是 Modbus TX 期间的 BLE 连接维护。

BLE 连接需要定期交换链路层包（Connection Event）。连接间隔由手机端协商，通常 30–50ms。

Time:  0        10       20       30       40       50 ms
BLE:   [CE]             [CE]             [CE]             ← 每 30ms 一次
Modbus:     [══ TX 4.3ms ══]                              ← 阻塞期

BLE Connection Event 在 ISR 上下文中处理——射频 ISR 优先级高于主循环。即使 Modbus TX 正忙等在 UART FIFO 上，BLE ISR 仍能抢占 CPU 完成连接维护。

CH59x 中断优先级：

RF (BLE)  >  TMR0 (线圈)  >  TMR1 (5ms)  >  UART0  >  主循环
   ↑                                              ↑
 抢占一切                                      被所有人抢占

BLE RF ISR 可以抢占 rs485_send 的忙等循环。BLE 连接不会因 Modbus TX 断开。

7. 内存压力

缓冲区	大小	用途
BLE notify buffer	~200B	`g_notify_buftemp` — BLE 上报数据暂存
BLE response buffer	~200B	`g_buf_ble_response` — 命令响应
Modbus TX buffer (栈)	43B	`send_full_data` 局部变量
Modbus data buffer (栈)	255B	`handle_read_*_regs` 响应组装
RX buffer	16B	`_rx_buf` (与 700BS 共享)

BLE 和 Modbus 使用独立的缓冲区，不共享、不竞争。栈峰值约 350B（Modbus 调用链最深），BLE 用全局缓冲。

8. 总结

维度	评估	说明
CPU	🟢 充裕	双通道全开 44.5%，余量 55%
BLE 连接	🟢 安全	RF ISR 优先级最高，可抢占 Modbus TX
线圈检测	🟢 安全	最坏迭代 9.1ms，积压 ≤1 次 CAP_OK
硬件冲突	🟢 无	BLE=2.4GHz RF+DMA，Modbus=UART0，不同外设
内存	🟢 充裕	独立缓冲，栈增量可忽略
TX 叠加	🟢 轻微	BLE 不阻塞，Modbus 4.3ms，同一迭代 BLE+Modbus = 6.3ms

7.6 KiB Raw Blame History Unescape Escape

BLE 动态上报 + Modbus 主动上报 并发场景 — MCU 资源占用分析