RTOS 任务、并发与内存模型深挖
RTOS 任务、并发与内存模型深挖
为巽1. 任务清单
| 任务 | 优先级/栈 | 触发或周期 | 主要职责 |
|---|---|---|---|
| LVGL adapter | 24，PSRAM | 最长延迟 5 ms | 唯一 UI 线程 |
| app_button | 5/4 KiB | 队列事件 | 按键去抖、单击/双击/长按分发 |
| ble_route | 4/4 KiB PSRAM | BLE 命令队列 | 路线接收、CRC、快照发布 |
| phone_location | 4/3 KiB | 定位队列/超时 | 过滤定位、更新运动模型 |
| map_store | 4/4 KiB | 地图请求 | SD 读取、校验、解析、快照交换 |
| map_route | 4/4 KiB PSRAM | 路线 generation | 坐标转换、投影、高程预处理 |
| app_wifi | 4/6 KiB PSRAM | 命令队列 | 扫描、连接、超时、重试、NVS |
| ai_voice | 4/8 KiB PSRAM | event group | Xiaozhi 生命周期 |
| ai_audio | 4/12 KiB | OPUS 队列 | 下行 OPUS 解码和 I2S 播放 |
| ai_mic | 4/32 KiB PSRAM | I2S 连续采样 | PCM 静音门、OPUS 编码、上传 |
| broadcast detect/play | 3/4-6 KiB | 1 s/队列 | 主动播报事件和 PCM 播放 |
| motion/demo/history/weather | 3-4 | 各自队列或 500 ms | 中央模型、模拟、持久化 |
| board_gnss/attitude | 5/Kconfig | UART/I2C | 传感器采集与融合 |
优先级数字越大越优先。LVGL=24、ESP-Hosted transport 约 23、TCP/IP 约 18，业务 task 维持在 3~5，避免音频或 SD 任务压住 UI/网络底层。
2. 事件驱动而不是 UI 阻塞
BLE GATT 回调只解析包并入队；Wi-Fi event handler 只把事件转换为命令；地图和路线 task 做文件/浮点计算；音频回调只复制包并入 OPUS 队列。任何需要等待、读 SD、解码或 NVS commit 的动作都不在 ISR、GATT callback、LVGL callback 中执行。
3. 快照一致性
运动模型维护 app_motion_snapshot_t，读写由模型内部同步保护。快照带 version、source_timestamp_ms 和 valid_flags。UI 每秒读取一次，按 valid flag 更新字段；没有有效心率/功率/踏频时显式显示离线，而不是保留上一场骑行的旧值。
地图/路线使用 mutex 或临界区保护指针交换。读侧先复制结构体和 generation，再复制到页面私有缓存；如果 source generation 变化，页面丢弃本轮缓存并重建。
4. 定位与运动状态机
定位模式枚举为 AUTO/DEMO/PHONE/GNSS，来源为 NONE/DEMO/PHONE/GNSS。模式选择不改变路线快照；路线 LOADED 也不自动切 DEMO。运动状态为 IDLE/RUNNING/PAUSED/FINISHED，仅 RUNNING 时累计距离、运动时间、爬升下降。
PHONE 任务拒绝精度大于 50 m、时间戳倒退、异常跳点；超过 3 s 没有新包就标记 timeout，断 BLE 后不跨断连区间累计距离。DEMO 每 500 ms 更新，以当前完整路线总长度作为模拟终点。
5. 队列满和背压
BLE PHONE 队列长度 4，满时丢最旧样本，保证最新位置优先。路线命令队列长度 8，写入失败返回 ESP_ERR_TIMEOUT，小程序依据 Route Status 重试。OPUS 下行队列深度 12，满时释放最旧包后接收新包，不无限增大。
主动播报 P0/P1 队列深度均 4：P0 转向/到达可打断 P1 和 Xiaozhi TTS；P1 里程/时间/速度变化在 TTS 时等待，满了丢新事件并记录 warning。
6. 内存策略
PSRAM
地图 cell、路线接收缓冲（最大 24576 B）、路线点、累计距离、高程数组、Wi-Fi AP 记录、历史明细、AI voice 主任务栈和本地 PCM 读取缓冲使用 PSRAM。申请失败必须发布错误状态或跳过可选功能。
内部 SRAM
SDMMC DMA、I2S raw/PCM/OPUS packet、libopus decoder/encoder 需要内部 8-bit。禁止用普通 malloc 在 UI 初始化阶段申请大块缓冲，也不通过无上限增大 task stack 解决溢出。
7. 典型并发风险及现有处理
- Wi-Fi GOT_IP 不在事件回调里启动 TLS，而是投递给 ai_voice，并分段等待 1 s/1 s/0.5 s。
- Xiaozhi 断线不依赖 websocket 内部 5 s 重连，应用层释放 chat/MCP，延迟 3 s 重建。
- 本地播报开始时停止 TTS 下行、暂停麦克风上传；结束后按会话状态恢复。
- 地图新快照发布前保留旧页面几何，避免 SD 慢读导致 UI 空白。
- 页面退出时删除 timer、注销按键 handler、删除 LVGL root 和释放 PSRAM 缓存。
8. 面试回答模板
当被问“为什么这么多任务”时，回答重点是阻塞边界而非任务数量：SD、网络、音频编码、BLE 解析都有不同实时性和阻塞特征，拆分后用小消息在任务间传递；UI 只消费快照，保证最长路径可控。被问“如何证明没有竞态”时，指出所有共享对象都有 mutex/临界区/generation，callback 不持有 UI 指针，页面只拥有自己的缓存。
