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# RTU_ALL_AI 模块功能规范（基于 RTU 原工程分析）
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> 生成时间: 2026-07-07
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> 原则: 每条功能点均来自 RTU 原工程对应模块的完整分析，不遗漏不编造
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## 1. myBase.h
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### 功能点
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| 序号 | 功能 | 说明 |
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| B01 | 颜色宏 | COLOR_RESET/RED/GREEN/YELLOW/BLUE/MAGENTA/CYAN/WHITE |
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| B02 | 文件名缩写宏 | `__SHORT_FILE__` 去除路径前缀 |
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| B03 | 基础日志宏 | `MY_LOG(color,level,fmt,...)` / `MY_LOG_I` / `MY_LOG_E` |
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| B04 | LOCAL 宏 | `#define LOCAL static` |
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| B05 | 字符串类型 | `S_STR[64]` / `L_STR[128]` |
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| B06 | uint16 大小端转换 | `MY_GET/SET_SHORT_BIGEND/LITTLEEND` |
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| B07 | int32 大小端转换 | `MY_GET/SET_INT_BIGEND/LITTLEEND` |
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| B08 | uint64 大小端转换 | `MY_GET/SET_LONG_BIGEND/LITTLEEND` |
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| B09 | 类型级存/取宏 | `MY_GET/SET_DATA_WITH_TYPE` |
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| B10 | 数据类型常量 | DATA_TYPE_B/S8/U8/.../STR (22种) |
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## 2. liblist 侵入式链表
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### 功能点（Linux 内核标准 list.h 精简版）
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| 序号 | 功能 | API |
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| L01 | 链表初始化 | `LIST_HEAD` / `INIT_LIST_HEAD` |
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| L02 | 头插 | `list_add` |
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| L03 | 尾插 | `list_add_tail` |
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| L04 | 删除 | `list_del` / `list_del_init` |
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| L05 | 移动 | `list_move` / `list_move_tail` |
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| L06 | 替换 | `list_replace` / `list_replace_init` |
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| L07 | 判空 | `list_empty` / `list_is_linked` |
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| L08 | 节点→宿主转换 | `list_entry` |
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| L09 | 取首/尾元素 | `list_first_entry` / `list_last_entry` / `list_first_entry_or_null` |
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| L10 | 遍历(安全) | `list_for_each` / `list_for_each_entry` / `*_safe` |
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| L11 | 拼接 | `list_splice_init` |
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### 关键约束
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- 纯头文件，无运行时依赖
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- 所有 API 必须兼容 C 和 C++（变量名不用 `new`/`class`；`typeof`→`__typeof__`）
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## 3. liblog 异步日志系统
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### 功能点（636 行，完整复刻 RTU 原实现）
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| 序号 | 功能 | 说明 |
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| G01 | 异步日志线程 | `log_worker_thread` 独立线程处理日志写入 |
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| G02 | 懒初始化 | `pthread_once` 实现首次调用自动初始化 |
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| G03 | 消息池预分配 | `calloc(LOG_QUEUE_SIZE)` 预分配消息池，避免频繁 malloc/free |
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| G04 | 消息池取还 | `get_message_from_pool` / `return_message_to_pool` |
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| G05 | 队列满阻塞 | `pthread_cond_wait` 等待 not_full，不丢弃日志 |
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| G06 | 批量消费 | 一次最多取 `LOG_BATCH_SIZE`=100 条，批量写入 |
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| G07 | 控制台输出 | 带颜色 ANSI 码输出 |
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| G08 | 文件输出 | 带时间戳写入日志文件 |
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| G09 | 文件自动创建 | `init_log_directory` 自动创建 logs/ 目录 |
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| G10 | 文件按大小轮转 | 超过 10MB 自动轮转，保留 5 个历史文件 |
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| G11 | 文件 setlinebuf | 行缓冲模式 |
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| G12 | 时间戳格式化 | 精确到毫秒 `YYYY-MM-DD HH:MM:SS.mmm` |
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| G13 | 文件信息格式化 | `文件名/函数名:行号` 格式 |
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| G14 | LOG_I/LOG_E 宏 | 便捷宏 |
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| G15 | 开关控制 | `log_set_file_enabled` / `log_set_console_enabled` |
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| G16 | flush | 等待队列清空 |
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| G17 | cleanup | 停止线程、关闭文件、释放消息池 |
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### 程序运行流程
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首次 log_prt() 调用
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→ pthread_once → log_global_init
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→ init_message_pool (预分配 LOG_QUEUE_SIZE 个消息结构)
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→ logger.running = 1
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→ pthread_create(&log_worker_thread)
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每次 log_prt()
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→ get_message_from_pool()
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→ 填充 level/timestamp/file_info/content
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→ enqueue_log()
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→ 队列满则 pthread_cond_wait(¬_full) 阻塞等待
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→ 尾插队列
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→ pthread_cond_signal(¬_empty)
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log_worker_thread 主循环
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→ 批量取消息 (最多 LOG_BATCH_SIZE)
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→ write_log_batch_array()
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→ 控制台: printf 带颜色
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→ 文件: fopen/fprintf, 超过 10MB 触发 rotate_log_files
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→ return_message_to_pool() 归还每个消息
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## 4. libfunc 基础工具函数
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### 功能点（1783 行，完整复刻 RTU 原实现）
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#### 4.1 校验计算 (6 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F01 | `func_cal_sum_byte` | 8位校验和 |
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| F02 | `func_cal_sum_word` | 16位校验和 |
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| F03 | `func_cal_crc16` | CRC16(Modbus 多项式) |
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| F04 | `func_cal_crc32` | CRC32(标准多项式) |
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| F05 | `func_cal_file_crc16` | 文件 CRC16 (4K 缓冲区) |
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| F06 | `func_cal_file_crc32` | 文件 CRC32 (4K 缓冲区) |
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#### 4.2 字符串转换 (10 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F07 | `func_get_hex_from_ASCLL` | 单字符hex→数值 |
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| F08 | `func_get_dec_from_ASCLL` | 单字符dec→数值 |
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| F09 | `func_string_hex_to_dec` | hex字符串→int |
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| F10 | `func_string_dec_to_dec` | dec字符串→int |
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| F11 | `func_string_hex_to_buf` | hex字符串→字节缓冲 |
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| F12 | `func_dec_to_string` | int→dec字符串(支持宽度填充) |
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| F13 | `func_hex_to_string` | int→hex字符串(支持宽度填充) |
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| F14 | `func_float_to_string` | float→字符串(支持宽度) |
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| F15 | `func_buf_to_string` | 字节缓冲→hex字符串 |
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| F16 | `func_string_to_argv` | 字符串→argc/argv分割 |
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#### 4.3 时间处理 (6 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F17 | `func_sys_time_to_string` | 系统时间结构体→字符串 |
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| F18 | `func_string_to_sys_time` | 字符串→系统时间结构体 |
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| F19 | `func_get_time` | 获取系统时间(支持 sys/cal 两种) |
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| F20 | `func_set_time` | 设置系统时间 |
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| F21 | `func_time_sys_to_cal` | 系统时间→日历时间 |
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| F22 | `func_time_cal_to_sys` | 日历时间→系统时间 |
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#### 4.4 文件目录操作 (11 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F23 | `func_dir_exist` | 目录是否存在 |
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| F24 | `func_make_dirs` | 创建目录(递归) |
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| F25 | `func_del_dirs` | 删除目录(递归) |
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| F26 | `func_del_dirs_by_cmd` | 删除目录(系统命令) |
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| F27 | `func_file_exist` | 文件是否存在 |
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| F28 | `func_get_file_size` | 获取文件大小 |
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| F29 | `func_read_file_to_buf` | 读文件到预分配buf |
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| F30 | `func_read_file_alloc_buf` | 读文件到动态分配buf |
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| F31 | `func_write_buf_to_file` | 写buf到文件 |
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| F32 | `func_read_file_tip_info` | 读结构体格式文件信息(含CRC校验) |
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| F33 | `func_make_dir`(内部) | 内部单级目录创建 |
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#### 4.5 进程管理 (9 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F34 | `func_get_process_self_name` | 获取本进程名 |
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| F35 | `func_get_process_name_by_pid` | PID→进程名 |
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| F36 | `func_get_process_pid` | 获取本进程PID |
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| F37 | `func_get_process_pid_by_name` | 进程名→PID |
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| F38 | `func_process_exist_by_name` | 按名判断进程存在 |
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| F39 | `func_process_exist_by_pid` | 按PID判断进程存在 |
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| F40 | `func_get_process_path_by_pid` | PID→进程路径 |
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| F41 | `func_get_process_self_path` | 本进程路径 |
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| F42 | `func_get_process_self_dir` | 本进程目录 |
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#### 4.6 环境变量路径 (12 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F43 | `func_get_env_value`(内部) | 读环境变量 |
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| F44 | `func_get_env_path`(内部) | 读环境变量路径 |
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| F45 | `func_get_work_path` | WORK_PATH |
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| F46 | `func_get_sys_cfg_path` | SYS_CFG_PATH |
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| F47 | `func_get_app_root_path` | APP_ROOT_PATH |
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| F48 | `func_get_his_root_path` | HIS_ROOT_PATH |
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| F49 | `func_get_log_root_path` | LOG_ROOT_PATH |
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| F50 | `func_get_dbc_root_path` | DBC_ROOT_PATH |
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| F51 | `func_get_shell_path` | SHELL_PATH |
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| F52 | `func_get_update_path` | UPDATE_PATH |
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| F53 | `func_get_app_path` | 应用路径(拼接后) |
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| F54 | `func_get_app_cfg_path` | 应用配置路径 |
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| F55 | `func_get_app_his_path` | 应用历史路径 |
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| F56 | `func_get_app_log_path` | 应用日志路径 |
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#### 4.7 IPC 消息队列 (9 个函数)
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| F57 | `func_create_ipc_msg_queue_by_name` | 按名称创建 |
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| F58 | `func_create_ipc_msg_queue_by_pid` | 按PID创建 |
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| F59 | `func_get_ipc_msg_queue_by_name` | 按名称获取 |
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| F60 | `func_get_ipc_msg_queue_by_pid` | 按PID获取 |
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| F61 | `func_ipc_msg_send_buf` | 发送原始buf |
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| F62 | `func_ipc_msg_recv_buf` | 接收原始buf |
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| F63 | `func_ipc_msg_send_struct` | 发送结构体 |
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| F64 | `func_ipc_msg_recv_struct` | 接收结构体 |
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| F65 | `func_delete_ipc_msg_queue` | 删除队列 |
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| — | `func_process_exist_by_name` | (见4.5) |
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## 5. 构建系统
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### 层次结构 (与 RTU 完全一致)
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```
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release/
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makefile ← 顶层入口 (SUBDIRS=./src)
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linux.mk ← 公共编译选项 (CC/CXX/AR, x86/arm切换)
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build.sh ← 一键编译脚本
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src/
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makefile ← 第二层 (SUBDIRS=public protocol system)
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public/
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makefile ← 第三层 (SUBDIRS=liblist libfunc liblog ...)
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liblist/makefile
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libfunc/makefile
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...
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protocol/
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makefile
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system/
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makefile
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```
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### linux.mk 关键变量
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- `CC`/`CXX`/`LD`/`AR` — 工具链
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- `CROSS=arm` 切换 ARM 交叉编译
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- `ROOT_DIR`/`SRC_ROOT_DIR`/`REL_INC`/`LIB_REL`/`EXE_REL` — 路径
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- `C_FLAGS`/`CXX_FLAGS` — 编译选项（.c 用 gcc，.cpp 用 g++）
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## 6. 模块分类：自研 vs 开源/项目库
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> **重要**：以下分类决定模块是"自主从零实现"还是"直接使用现有开源库"
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### 6.1 自研模块（需要从零实现）
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| 模块 | 位置 | 语言 | 说明 |
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| `libmd5` | public/ | 纯C | RFC 1321 MD5 摘要，需自主实现 |
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| `libtask` | public/ | C/C++ | 事件/定时器/消息队列综合调度框架 |
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| `libdatacenter` | public/ | C++ | 信号数据中心，signal_in/out/ao/yk/param |
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| `libcmd` | public/ | C++ | 命令注册/分发/linenoise交互框架 |
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| `libcomm` | public/ | C++ | TCP/UDP/UART 通讯抽象层 |
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### 6.2 开源/项目库（不需要重写，直接使用）
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| 模块 | 位置 | 来源 | 说明 |
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| `libcJSON` | public/ | cJSON | JSON 解析/生成，开源 MIT 许可证 |
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| `libmy_xxhash` | public/ | xxHash | 极速哈希，BSD 2-Clause 许可证 |
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| `libxml` | public/ | tinyxml2 | XML 解析，Zlib 许可证 |
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| `libmy_mosquitto` | public/ | mosquitto | MQTT 客户端 |
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| `libmongoose` | protocol/ | mongoose | 嵌入式 HTTP/WebSocket |
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| `libmodbus` | protocol/ | libmodbus | Modbus RTU/TCP 协议栈 |
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| `lib60870` | protocol/ | lib60870 | IEC 60870-5-101/103/104 协议栈 |
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## 7. libmd5 自研模块详细功能
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### 功能点（来自 RTU 原工程 `md5.c` 分析）
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| M01 | `StartMD5(ctx)` | 初始化上下文：设置魔数 A=0x67452301 等 |
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| M02 | `EncodeMD5(ctx, input, len)` | 输入待计算数据，分块处理 64 字节块 |
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| M03 | `GetMD5(ctx, result)` | 获取 16 字节 MD5 摘要 |
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| M04 | `GetMD5String(ctx, output, mode)` | 格式化 hex 字符串（mode=0 大写, 1 小写） |
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| M05 | `MD5Transform`(内部) | 4 轮 × 16 步的 MD5 核心变换 |
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| M06 | `Encode`(内部) | uint32 数组 → LE 字节序列 |
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| M07 | `Decode`(内部) | LE 字节序列 → uint32 数组 |
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### 数据结构
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```c
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typedef struct {
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uint32_t state[4]; /* A, B, C, D */
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uint32_t count[2]; /* 位计数 (low, high) */
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unsigned char buffer[64]; /* 待处理数据缓冲 */
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} MD5_CTX;
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```
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## 8. libtask 自研模块详细功能
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### 功能点（来自 RTU 原工程 `myTask.c` + `myTask.h` 分析）
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#### 8.1 定时器子系统
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| T01 | `task_timer_create(name, cb, arg, timeout_ms, flags)` | 创建定时器, flags=单次/周期 |
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| T02 | `task_timer_start(ptimer)` | 启动定时器 |
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| T03 | `task_timer_stop(ptimer)` | 停止定时器 |
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| T04 | `task_timer_restart(ptimer, timeout_ms)` | 重启定时器(修改周期) |
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| T05 | `task_timer_destroy(ptimer)` | 销毁定时器 |
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| T06 | `task_timer_is_active(ptimer)` | 查询是否运行中 |
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| T07 | `timer_manager_thread`(内部) | 独立线程轮询所有定时器到期 |
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#### 8.2 事件子系统
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| T08 | `task_event_create(name)` | 创建事件对象 |
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| T09 | `task_event_destroy(pevent)` | 销毁事件对象 |
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| T10 | `task_event_send(pevent, event)` | 发送事件位 |
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| T11 | `task_event_recv(pevent, set, opt, timeout_ms, recved)` | 等待事件, opt=AND/OR |
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| T12 | `task_event_clear(pevent, event)` | 清除事件位 |
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| T13 | `task_event_query(pevent)` | 查询当前事件位 |
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#### 8.3 消息队列子系统
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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|------|------|------|
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| T14 | `task_msg_queue_create(name, msg_size, msg_num)` | 创建定长消息队列 |
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| T15 | `task_msg_queue_destroy(pqueue)` | 销毁消息队列 |
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| T16 | `task_msg_queue_send(pqueue, msg, size)` | 发送消息(阻塞) |
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| T17 | `task_msg_queue_send_timeout(pqueue, msg, size, timeout_ms)` | 发送消息(超时) |
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| T18 | `task_msg_queue_recv(pqueue, msg, size, timeout_ms)` | 接收消息(超时) |
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| T19 | `task_msg_queue_try_recv(pqueue, msg, size)` | 尝试接收(非阻塞) |
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| T20 | `task_msg_queue_get_count(pqueue)` | 获取队列当前消息数 |
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| T21 | `task_msg_queue_space(pqueue)` | 获取队列剩余空间 |
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#### 8.4 程序运行流程
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```
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定时器: timer_manager_thread 每 10ms 轮询所有活跃定时器 → 到期则回调
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事件: 内部位图 + pthread_cond, send 置位+唤醒, recv 等待+清零
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消息队列: 环形缓冲区 + pthread_mutex + pthread_cond
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```
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## 9. libcmd 自研模块详细功能
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### 功能点（来自 RTU 原工程 `myCmd.h` + `my_cmd.cpp` 分析）
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| 序号 | 函数/宏 | 说明 |
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| C01 | `cmd_manager_add_command(name, func, desc, complete)` | 注册命令 |
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| C02 | `cmd_manager_get_commands(out_count)` | 获取所有已注册命令列表 |
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| C03 | `cmd_help(argc, argv)` | 打印帮助信息 |
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| C04 | `cmd_find(name)` | 按名称查找命令 |
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| C05 | `cmd_complete(buf, completions, ncomp)` | Tab 自动补全回调 |
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| C06 | `cmd_sub_complete(buf, completions, ncomp, subs, sub_count)` | 子命令补全 |
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| C07 | `linenoise(prompt)` | 行编辑+历史交互式输入 |
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| C08 | `linenoiseFree(ptr)` | 释放 linenoise 返回的内存 |
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| C09 | `linenoiseHistoryAdd(line)` | 添加历史记录 |
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| C10 | `linenoiseHistoryFree()` | 释放历史 |
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| C11 | `CMD_REGISTER(name, func, desc)` | 宏：注册无补全的命令 |
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| C12 | `CMD_REGISTER_C(name, func, desc, complete)` | 宏：注册带补全的命令 |
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### 数据结构
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```c
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typedef struct {
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const char *name; /* 命令名 */
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void (*func)(int argc, char *argv[]); /* 回调 */
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const char *desc; /* 描述 */
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||
void (*complete)(...); /* 补全回调 */
|
||
} stru_cmd;
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||
```
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||
|
||
### 程序运行流程
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```
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命令注册 → cmd_manager_add_command → 存入全局命令哈希表
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||
交互式Shell → linenoise(提示符) → 用户输入 → 查找命令 → 回调执行
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Tab补全 → cmd_complete/cmd_sub_complete → linenoiseSetCompletionCallback
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```
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## 10. libcomm 自研模块详细功能
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### 功能点（来自 RTU 原工程 myComm.h + comm/*.cpp 分析）
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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|------|------|------|
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||
| N01 | `comm_create(type, debug, para)` | 创建通讯实例(TCP/UDP/UART) |
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| N02 | `comm_connect(id)` | 建立连接 |
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| N03 | `comm_disconnect(id)` | 断开连接 |
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| N04 | `comm_send(id, fd, data, len)` | 发送数据 |
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| N05 | `comm_recv_register(id, cb)` | 注册接收回调 |
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| N06 | `comm_state_register(id, cb)` | 注册状态变化回调 |
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| N07 | `comm_destroy(id)` | 销毁实例 |
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### 通讯类型枚举
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```c
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COMM_TYPE_TCP_SERVER, COMM_TYPE_TCP_CLIENT,
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COMM_TYPE_UDP_SERVER, COMM_TYPE_UDP_CLIENT,
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COMM_TYPE_UART
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```
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### 参数结构体
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```c
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stru_tcp_para { local_ip, local_port, remote_ip, remote_port }
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stru_udp_para { local_ip, local_port, remote_ip, remote_port }
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stru_uart_para { device, baudrate, data_bits, stop_bits, parity }
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```
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### 程序运行流程
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```
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comm_create → 按类型创建 TCP/UDP/UART 实例 → 返回 id
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comm_connect → TCP 三次握手 / UDP bind / UART open
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comm_send → 投递到对应 fd
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接收线程 → 读 fd → 调用 comm_recv_cb 回调
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状态变化 → 调用 comm_state_cb 回调(CONNECTED/DISCONNECTED)
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## 11. libdatacenter 自研模块详细功能
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### 功能点（来自 RTU 原工程 myDatacenter.h + datacenter/*.cpp 分析）
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#### 11.1 信号注册（5 种信号类型）
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| D01 | `dc_signal_out(saddr, desc, data_type, p_data)` | 注册输出信号(遥测/遥信) |
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| D02 | `dc_signal_out_with_callback(...)` | 输出信号+变化回调 |
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| D03 | `dc_signal_in(saddr, desc, link_saddr, p_data)` | 注册输入信号(关联输出信号) |
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| D04 | `dc_signal_in_with_callback(...)` | 输入信号+变化回调 |
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| D05 | `dc_signal_ao(saddr, desc, data_type, ctrl_type, p_data, cb, mod)` | 注册模拟输出(遥控) |
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| D06 | `dc_signal_param(saddr, desc, data_type, ctrl_type, p_data, num, cb, mod)` | 注册参数(定值) |
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| D07 | `dc_signal_yk(saddr, desc, data_type, ctrl_type, p_data, cb, mod)` | 注册遥控信号 |
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#### 11.2 信号控制
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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|------|------|------|
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| D08 | `dc_signal_ao_set_val(saddr, step, ctrl, p_data, mod)` | 设置 AO 值(SBO/直接) |
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| D09 | `dc_signal_param_set_val(saddr, step, ctrl, zone, p_data, mod)` | 设置定值(带区号) |
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| D10 | `dc_signal_yk_set_status(saddr, step, ctrl, p_data, mod)` | 设置遥控状态 |
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#### 11.3 信号查询
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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|------|------|------|
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| D11 | `dc_get_out_signal_info(saddr, desc, data_type, p_data)` | 查询输出信号信息 |
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| D12 | `dc_get_in_signal_info(...)` | 查询输入信号 |
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| D13 | `dc_get_ao_signal_info(...)` | 查询 AO 信号 |
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| D14 | `dc_get_param_signal_info(...)` | 查询参数信号 |
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| D15 | `dc_get_yk_signal_info(...)` | 查询遥控信号 |
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| D16 | `dc_get_signal_val(p_data, data_type)` | 信号值转字符串 |
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| D17 | `dc_set_out_signal_val(saddr, set_data, mod)` | 设置输出信号值 |
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| D18 | `dc_get_signal_count(type)` | 按类型统计信号数 |
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#### 11.4 事件/扰动/故障队列
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| 序号 | 函数 | 说明 |
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| D19 | `dc_event_queue_push(soe)` | SOE 事件入队 |
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| D20 | `dc_event_register_queue_pop(cb)` | 注册事件消费回调 |
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| D21 | `dc_disturb_dd_queue_push(dd)` | 扰动数据入队 |
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| D22 | `dc_disturb_dd_register_queue_pop(cb)` | 注册扰动消费回调 |
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| D23 | `dc_fault_queue_push(fault)` | 故障数据入队 |
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| D24 | `dc_fault_register_queue_pop(cb)` | 注册故障消费回调 |
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#### 11.5 控制步骤枚举
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```c
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SIGNAL_CTRL_STEP { READY, SELECT, DIRECT, CANCEL } // SBO 控制步骤
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SIGNAL_CTRL_TYPE { NONE, DIRECT_NORMAL, SBO_NORMAL } // 控制类型
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### 源文件组成（15 个 .cpp 文件）
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datacenter.cpp dc_cfg_check.cpp dc_event.cpp
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dc_param.cpp dc_signal.cpp dc_signal_compare.cpp
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dc_signal_core.cpp dc_signal_ctrl.cpp dc_signal_find.cpp
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dc_signal_query.cpp dc_signal_show.cpp dc_signal_util.cpp
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```
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