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darceye a9d26722d7 M0+M1: feasibility probe and peripherals framework

M0 (docs/FEASIBILITY.md, verified against esp-emulator wasm v0.51.0):
- GPIO outputs observable via gpio_state(); gpio_set_input() drives pads
  and raises guest interrupts (button-class peripherals work)
- LEDC PWM and RMT waveforms are NOT visible in the pad registers; duty
  is readable from LEDC registers and WS2812 frames decode from RMT
  channel RAM (per-chip MMIO map in peris/mmio/)
- Node probe + ESP-IDF test firmware (gpio/ledc/rmt three-phase loop)

M1 peripherals framework:
- esp-emu-peris.html entry (stock layout + Peripherals/Debug tabs),
  peris/worker.js (stock worker clone + per-batch pin sampling hooks)
- device plugin API v1 (docs/DEVICE-API.md) with manifest registry:
  add a peripheral = one module + one manifest line
- devices: led, button, touch-button, toggle-switch; wiring config
  import/export + localStorage autosave; pin-conflict reporting
- serve.py merged dev server, sync_www.py publisher (www only gains
  files, stock ones untouched), xterm vendored locally (no CDN)
- tests/m1_smoke.mjs integration smoke (config/LED state/button ISR/
  toggle/conflict/unknown-type) - all green

2026-10-29 19:22:45 +08:00

4.5 KiB

Raw Blame History

M0 可行性验证报告(esp-emu-peris)

日期:2026-10-29 · 环境:esp-emulator browser wasm v0.51.0(_tools/esp-emu-browser/www/pkg) 固件:ESP-IDF master(C:\esp\master\esp-idf,经 C:\Users\A\Desktop\quick\idfm.bat 环境) 复现:node tests/m0_probe.mjs(探针)+ tests/firmware/peris_probe(测试固件,idf.py build && idf.py merge-bin 后加载 build/merged-binary.bin)

结论总表

#	问题	结论	证据
Q1a	固件 GPIO 输出能否被 `gpio_state()` 轮询观察到	PASS	8 次翻转全部可见(采样粒度 5 万指令/批)
Q1b	`gpio_set_input()` 驱动引脚能否触发固件 GPIO 中断	PASS	探针驱动 6 个下降沿,固件 ISR 计数 6/6
Q2a	LEDC PWM 波形是否体现在 GPIO 输出寄存器(pad 级轮询测占空比)	FAIL	引脚 oe=1 但 out 恒 0;duty=50%/100% 期间估计值恒 0
Q2b	LEDC duty 寄存器能否用 `read_memory()` 读到且跟踪设定值	PASS	53/53 样本跟踪;`half(4096)→DUTY_R=0x10000=4096×16`,`max(8191)→0x1fff0`
Q3a	RMT/WS2812 波形能否用小批量 `run_batch(40)` 在引脚级采样解码	FAIL	2472 批采样中 out4 恒 0,无任何电平变化
Q3b	RMT 通道 RAM 能否用 `read_memory()` 读出并解码 WS2812 帧	PASS	93 次快照解出 46 帧,匹配固件日志颜色 0x111111/0x222222/0x333333

对外设方案的决定性影响

LED/物理按键/触摸按键(GPIO 语义):直接可行——Q1a+Q1b 全通过。
PWM 调光 LED:走 MMIO 寄存器路径(Q2b),不走引脚采样(Q2a 已证不可行)。读 LEDC_CHn_DUTY_R 即得精确占空比,无混叠、无开销。
WS2812:走 RMT 通道 RAM 路径(Q3b),不走引脚采样(Q3a 已证不可行)。符号在发送后仍留存于 RAM,可事后解码。
位绑定(bit-bang)I2C/SPI/IR:仍可行——Q1a 证明 CPU 主动翻转 GPIO_OUT 可见; CPU 在翻转时不睡眠,不存在下面的"时间快进"问题。高速采样仅在 CPU 活跃窗口有效。

关键技术细节

ESP32-C3 寄存器地址(来自 IDF soc 头文件)

寄存器	地址	备注
GPIO_OUT / GPIO_ENABLE	0x60004004 / 0x60004020	`gpio_state()` 即这两个字的镜像
GPIO_FUNCn_OUT_SEL_CFG	0x60004000+0x554+4n	低 9 位 = GPIO matrix 输出信号选择
IO_MUX_GPIO0..11_REG	0x60009000+0x04+4n	bit10..12 MCU_SEL 等pad配置
LEDC_CHn_(CONF0/HPOINT/DUTY/CONF1/DUTY_R)	0x60019000+0x14n(+0/4/8/C/10)	C3 用 LSCHn 命名
RMT_CHnCONF0 / 通道 RAM(RMTMEM)	0x60016010+8n / 0x60016400+0xC0n	每通道 48 字(192 字节)

实测行为要点

LEDC duty 布局:DUTY_CH0 字段在 bits[18:4],寄存器值 = duty × 16(与真机一致)。
GPIO matrix 路由可读:固件把 GPIO9 配给 LEDC0 后 FUNC9_OUT_SEL=0x2d(=45, LEDC_LS_CH0_SIG),GPIO4 配给 RMT 后 FUNC4_OUT_SEL=0x33(=51,RMT_SIG_0)。 外设接线的自动发现可据此实现:轮询所有引脚的 OUT_SEL + IO_MUX 即可知道每个 pad 当前由哪个外设信号驱动。
RMT RAM 留存:发送完成后符号不清除;48 字/通道;>192 符号的帧走 ping-pong (TX_THR_EVENT 重填+wrap),快照中可能同时存在相邻帧的片段,帧间以 reset 符号 (低电平 ≥30µs,即 d0≥300 且 l0=0)分界。
位网格重同步:本测试中 RAM 内位流相对 LED 字节网格缺头部 2 位(ping-pong 写入顺序所致),前置补 0 搜索(0..7)即可对齐;真实设备解码器需实现该重同步。
时间快进:vTaskDelay 期间模拟器不消耗完整 CPU 周期(一批 run_batch(40) 中 cycles() 可跳数千),因此 CPU 睡眠期间的外设波形在引脚级不可捕获——这是 Q3a 失败的根本原因,与采样率无关。
性能(Node 24,直接 wasm 调用):粗粒度(50k 指令/批)≈ 5000+ MIPS;细粒度 (40 指令/批 + 每批 gpio_state())≈ 99 MIPS(约 53 倍开销)。浏览器 worker 内大致同量级——细粒度采样只应作为 CPU 活跃窗口的临时手段,常驻采样用粗粒度+MMIO。
加载固件必须是合并镜像(bootloader@0x0 + 分区表@0x8000 + app@0x10000), 用 idf.py merge-bin 生成;裸 app bin 不能启动。

已排除 / 仍受上游限制的能力

硬件 I2C/SPI 外接设备模型、真触摸外设、ADC、I2S、SPI/RGB565 屏、SD 卡、UART1: wasm 无对应 API,需等 esp-emulator 上游(见 docs/ROADMAP.md)。
引脚级 PWM/RMT 波形观察:结构性不可行(Q2a/Q3a),不依赖采样率。

4.5 KiB Raw Blame History Unescape Escape