Маркер последней записи: журнал по кругу в хронологическом порядке

Дачный счётчик воды писал каждое включение крана в кольцевой журнал: тридцать два слота, старое затирается само. В воскресенье открыл историю за неделю — и не понял, что читаю: кольцо давно замкнулось, порядок выстраивался по head из урока про кольцевой буфер, но две сработки защиты по питанию за ночь посчитали head заново — и события в отчёте перемешались. Слоты целы, секунды почти совпадают, а последовательность неверная. Разобраться захотелось не из любопытства: по порядку событий видно, что шло раньше — скачок тока или открытие крана.

Спорить с секундами бесполезно — надёжнее спросить о порядке саму запись. Я добавил в слот маркер: порядковый номер события, который растёт с каждой записью и лежит прямо в EEPROM рядом с кодом и временем. Сортировка слотов по маркеру собирает хронологию независимо ни от замыкания кольца, ни от перезагрузки платы.

В этом уроке: сколько байт стоит маркер, как он ведёт себя на завороте через 254 записи, почему одна арифметика по модулю 256 заменяет и хранение head, и часы реального времени — и где проходит граница метода. К концу урока у вас будет скетч, который печатает историю в правильном порядке после любого перерыва в питании.

Маркер — один байт в начале слота. Номер стартует с единицы и растёт до 254; значения 255 и 0 не используются: 255 означает пустой слот, как на свежей плате, а ноль на бумаге неотличим от отсутствия записи. Записали 254-е событие — счётчик возвращается к единице, дальше всё повторяется. Слот вырос с четырёх байт до пяти: маркер, код события, три байта секунд. Счётчик стартует с единицы при первом включении — событие номер один существует всегда.

Заворот — слабое место, и о нём честно. Через 253 записи номера повторятся: слот с единицей может оказаться и минутной давности, и двухнедельной. Спасает арифметика по модулю 256. Возраст записи — это (lastSeq - seq + 256) % 256, где lastSeq — маркер самой свежей записи, он живёт в RAM. Чем больше возраст, тем старее событие; сортировка слотов по возрасту от большого к нулю собирает хронологию от старых к новым. Один байт различает 253 последние записи, а журнал на 32-64 слота замыкается в четыре-восемь раз чаще, чем заворачивается маркер, — запас кратный, за четыре года эксплуатации он ни разу не кончился.

Если события идут чаще двухсот в день, берите маркер в два байта: 65535 записей до заворота, при пятидесяти событиях в сутки это почти четыре года. Цена — плюс байт на слот и распил числа на старший и младший при записи; механика та же, что при хранении int в уроке про int и float. Запас проверяется заранее по методике урока про расчёт износа: частота событий известна, слоты фиксированы.

Секундный байт внутри слота порядок не спасает: он заворачивается каждые 256 секунд, доверять ему можно только внутри четырёх минут. Поэтому маркер главный, а время — атрибут для человека, который потом читает отчёт: полные секунды собираются из трёх байтов, как в уроке про вывод истории, где порядок держится на head. Тот способ работает, пока кольцо не замкнулось и head посчитан верно; сортировка по маркеру покрывает и этот случай. RTC-модуль стоил бы копейки, но требует шины, адреса и батарейки; журнал с маркером обходится без всего этого, и на даче, где батарейку меняют раз в три года, это решение, а не экономия.

Граница метода: после перезагрузки lastSeq в RAM пуст, и скетч восстанавливает его как самый большой маркер среди слотов. Пока маркер не завернулся, это верно всегда. Если журнал пережил заворот и плату выключили на полгода, самый большой номер может принадлежать не последней записи — тогда перепутаются максимум пара соседних по возрасту событий, и время в слотах подскажет, кто из них первым. Я считаю такую цену честной: два байта памяти против часов реального времени и батарейки. Проверка на бумаге занимает минуту: слоты с номерами 252, 253, 1, 2 при lastSeq 2 дают возрасты 2, 1, 253, 252 — хронология собирается правильно.

В модели следите за строками zapis: слоты занимаются по кругу, маркер растёт, а после восьмой записи печатается отчёт. Проверьте глазами: в хронологии адреса слотов идут не по порядку — 5, 6, 7, 0, 1 — потому что сортировка держится на возрасте маркера, а не на расположении ячеек. Возраст в каждой строке — та самая формула (lastSeq - seq + 256) % 256, от большого к нулю. Кнопкой D2 вгоните событие между автозаписями: маркеры выстроят его ровно туда, где оно стояло по времени.

На реальной плате то же делает скетч из урока: logEvent инкрементирует lastSeq и кладёт слот через EEPROM.update, printHistory сортирует индексы пузырьком и печатает отчёт. Пустые слоты в отчёте пропускаются по сравнению с 255 — признак свежей памяти из урока про первый запуск. Проверьте себя: если порядок в вашем скетче зависит от пустого слота, найдите в мониторе момент, когда кольцо полное, — с маркером такого слепого пятна нет.

Отчёт целиком нужен не всегда: после года эксплуатации печатать тридцать два слота в каждый просмотр утомительно. Сортировка по возрасту отдаёт выборку бесплатно: последние N событий — это N первых строк отсортированного списка. Я печатаю восемь последних, а полную историю прошу явно второй кнопкой — спор о вкусе, но монитор порта после года работы благодарит.

Второе мелкое улучшение — маркер старта: в setup скетч пишет событие с кодом 3, включение питания. Без него хронология честная, но не видно, где прошлая сессия кончилась и новая началась; с ним отчёт делится на отрезки по перезагрузкам, и поиск причины сбоя сжимается до одного отрезка. Сам счётчик включений живёт отдельной ячейкой — механика в уроке про счётчик включений, журнал только помечает границу.