PC 端 SIL 实战（真实固件零修改跑通）¶

把 Core/Src 下的真实固件 C 源码一字未改编译到 PC 运行（SIL / Software-In-the-Loop），只替换总线层。这是验证策略总览里 L1 的落地版——零硬件就能把「驱动解析 → ESKF → 协议帧」逻辑闭环验掉。

1. 架构与数据流¶

PC 端 SIL 数据流

接缝在哪：平台抽象层（PAL）¶

ins_port.h 用函数指针把 HAL 隔离成天然接缝：

ins_bus_t 含 read_reg / write_reg / uart_read 函数指针；
ins_time_us / ins_delay_ms / ins_delay_us 计时与延时。

PC 移植只需重写这层 .c 实现，其余 ins_*、7 个传感器驱动、crc16_ccitt 均 HAL 无关，原样编译即可忠实执行固件逻辑。

桩化范围（只有 3 处头拉 HAL）¶

头文件	桩里做什么
`main.h`	真头拉 `stm32h7xx_hal.h` + 外设句柄；PC 桩只留类型占位
`stm32h7xx_hal.h`	桩化 `HAL_GPIO_` / `HAL_UART_` / `HAL_FDCAN_` / `__HAL_` 宏为 no-op 或桩函数
`board_spi3_slave.h`	`ins_spi3_slave_init` / `ins_spi3_slave_publish` 变 no-op

编译时用 -Isim_pc/include -ICore/Inc 让桩头顺序优先覆盖真头，并定义 -DSIM_PC。

合成数据源（port_pc.c）¶

按各驱动真实寄存器 / WHO_AM_I 造数，保证走的是真实解析路径：

ICM-42688P 读 0x75→0x47、0x1F→14B 大端（Z 轴重力≈9.81，陀螺≈0）
IIM-42652 读 0x75→0x6D
BMI088 加速 0x00→0x1E、陀螺 0x00→0x0F
RM3100 0x36→0x22、0x24→9B 大端
IST8310 0x00→0x10、0x02→0x01(DRDY)、0x03→6B 小端
BMP581 0x01→0x50、0x20/0x1D→24 位小端
MS5611 读 PROM(8 字) + 合成 D1/D2（自洽）
UM982 提供合成 $GNRMC / $GNGGA

CRC 校验桩（stubs_hal.c）¶

在桩化的 HAL_UART_Transmit 内部逐帧校验 AA55 的 CRC16-CCITT（poly 0x1021, init 0x0000，算 VER..payload），统计 crc_ok / crc_bad。

2. 主循环镜像（main_sim.c）¶

忠实镜像 main.c 的 ESKF 分支（USE_ESKF=1）：

算 dt → ins_sensor_manager_poll → 取 snapshot
eskf15_predict + update_accel（每帧，重力归一化 r=0.1）
update_mag（每 10 次）→ update_gnss_pos/vel（每 50 次，首次 fix≥3 设原点）→ update_baro（每 20 次）
ins_output_publish
内置断言：NaN/Inf 检测、姿态跟踪真值、AA55 CRC 统计

3. 运行结果（PASS）¶

场景：水平板 + 绕 Z 轴恒偏航 0.15 rad/s，4 仿真秒 @ 1 kHz。

检查项	结果
8 路传感器 init	全 OK（err_mask = 0）
NaN/Inf 样本	0
姿态跟踪真值	est yaw 0 → 34.30° vs 真值 34.38°；pitch/roll ≈ 0；qnorm = 1.0000
AA55 帧 CRC	3680 帧全部 `crc_ok`，`crc_bad = 0`
OVERALL	PASS — 固件逻辑在 PC 上干净跑通

这证明固件「驱动寄存器解析 → ESKF 融合 → AA55 帧/CRC 协议」整条逻辑闭环无错。

4. 能抓 / 不能抓（边界要心里有数）¶

SIL 能抓（已验）

算法/逻辑/协议层：ESKF 收敛、NaN、增益与噪声协方差、AA55/CRC、多源更新顺序。

SIL 抓不到（必须上真硅）

真实 DMA / D-Cache 缓存一致性
SPI 时序裕量
1000 Hz 实时性 / 栈深度 / 负载
HardFault（指令级问题归 L2 Renode / Keil Simulator 与 L3 实板）

5. 一键复跑¶

cd software/STM32H743_AHRS-Board
gcc -std=c11 -O2 -Isim_pc/include -ICore/Inc -DSIM_PC -o sim_pc/sim_firmware \
  Core/Src/ins_sensor_manager.c Core/Src/ins_eskf_15d.c Core/Src/ins_mahony_ahrs.c \
  Core/Src/ins_output.c Core/Src/crc16_ccitt.c Core/Src/tdk_icm426xx.c \
  Core/Src/bosch_bmi088.c Core/Src/ist_ist8310.c Core/Src/pni_rm3100.c \
  Core/Src/bosch_bmp581.c Core/Src/te_ms5611.c Core/Src/unicore_um982.c \
  sim_pc/port_pc.c sim_pc/stubs_hal.c sim_pc/main_sim.c -lm
./sim_pc/sim_firmware

注：本机 Git Bash 里 make 未识别，故直接用 gcc 命令；脚手架文件在 sim_pc/（include/ 桩头、port_pc.c、stubs_hal.c、main_sim.c、Makefile）。

6. 下一步（按「先跑固件 → 再深入仿真」路线）¶

L2 全固件仿真：用 Renode 建模 STM32H743 + 7 个外设，跑真实 .elf，抓 HardFault/IRQ/初始化顺序（无需真硬件，但要写外设模型）。
L3 实板 / HIL：拿到开发板/样片后，把 sim_pc 的「合成数据源」换成真实总线，验证 D-Cache 一致性等硬件特有坑（参考 验证清单_Keil全量编译烧录.md）。
SIL 回归测试化：在 port_pc.c 里加「回放真实采数」模式，替换当前合成运动，作为长期回归基线。
Simulink/MBD 对照（可选）：把 ESKF 建模成模型 + Embedded Coder，与手写 C 做 SIL 比对，详见验证策略总览 §4。