L2 相量层：采样环缓冲 + 全周傅氏 + 主机单测（台架间歇复位待查）
新增（均已通过主机侧单测与构建，**台架存在未定位的间歇性回归，见下**）： - App/algo/sample_ring.c/h：按语义通道的采样环缓冲（2 周波 = 40 点）， 整帧压入 + 帧计数，供 L2 按窗取数。 - App/algo/phasor.c/h：全周傅氏相量层，覆盖规划 §3.2 的 L2-1/2/3/6/7—— 系数表按 docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3 预乘 √2/N（fAmSQ 直接即有效值）； 5 个数据驱动实例（IA/UA/UN 基波 + IA 二/五次谐波）；暴力滑动窗； 计算区/使用区双区原子切换。 - test/host/phasor/：主机侧单测（52/52 PASSED，无需桩）——系数表逐项复核、 幅值/有效值/相位、直流与谐波抑制、任意次谐波提取、频率敏感性（±2Hz≤3%）、 环缓冲时序与回绕、实例层与双区交换。 - 集成：adc_task 每拍压帧 + 重算（v2.4）；app_main 调 phasor_init()； Keil 工程挂 phasor.c/sample_ring.c（App/algo 已在 IncludePath）。 验证： - 主机单测 52/52 PASSED。 - @build 0 错误 0 警告；内存快照已刷新（RW_IRAM1 89,320→90,936 B）。 - 台架：L2 链路数据正常（ring=10001、skip=0、回读一致、相量日志可见）， 但 10 次运行中 3 次出现 UI 任务看门狗停喂（mask=0x67 缺 TASK_WD_UI） → IWDG 复位；改动前基线 6 次运行 0 次。属**未定位的间歇性回归**。 未完成：定位并修复该间歇性复位；L2 文档状态与登记簿条目尚未按结论更新。
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,205 @@
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/*
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* 模块名称：相量计算层（L2 相量计算）
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* 模块功能：全周傅氏算法（单频 DFT）——系数表预乘 √2/N，fAmSQ 直接即有效值。
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||||
* 覆盖 L2-1 系数表 / L2-2 实例 / L2-3 有效值 / L2-6 滑动窗 / L2-7 双区交换。
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* 适用平台：STM32F407ZGTx（Cortex-M4F，硬件 FPU）
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* 作者：王建锋
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* 创建日期：2026-10-10
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||||
* 修改记录：
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* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建：L2-1/2/3/6/7
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*/
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#include "phasor.h"
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#include <math.h>
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#include <stddef.h>
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#include "sample_ring.h"
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/* ===== L2-1 全周傅氏系数表 =====
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* g_fFFTSin20[k] = sin(2πk/N)·(√2/N)
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||||
* g_fFFTCos20[k] = cos(2πk/N)·(√2/N) N = PHASOR_N = 20
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||||
* 权威口径：docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3（"把 √2 藏进系数表"）。
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||||
* 本表为**离线生成**的 float 常量（不在运行期调 sinf/cosf）：确定、无 libm 精度依赖。
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||||
* 主机侧单测 test/host/phasor/ 会**逐项按上式复核本表**（防转录错），
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||||
* 并以合成正弦做端到端复核（读数误差 ≤ 1%）。
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||||
* 精确零点（sin(π)=0、cos(π/2)=0）直接写 0.0f，不保留浮点噪声。 */
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||||
static const float k_fft_sin[PHASOR_N] = {
|
||||
+0.000000000e+00f, +2.185080200e-02f, +4.156269506e-02f, +5.720613897e-02f, +6.724984944e-02f,
|
||||
+7.071068138e-02f, +6.724984944e-02f, +5.720613897e-02f, +4.156269506e-02f, +2.185080200e-02f,
|
||||
+0.000000000e+00f, -2.185080200e-02f, -4.156269506e-02f, -5.720613897e-02f, -6.724984944e-02f,
|
||||
-7.071068138e-02f, -6.724984944e-02f, -5.720613897e-02f, -4.156269506e-02f, -2.185080200e-02f,
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const float k_fft_cos[PHASOR_N] = {
|
||||
+7.071068138e-02f, +6.724984944e-02f, +5.720613897e-02f, +4.156269506e-02f, +2.185080200e-02f,
|
||||
+0.000000000e+00f, -2.185080200e-02f, -4.156269506e-02f, -5.720613897e-02f, -6.724984944e-02f,
|
||||
-7.071068138e-02f, -6.724984944e-02f, -5.720613897e-02f, -4.156269506e-02f, -2.185080200e-02f,
|
||||
+0.000000000e+00f, +2.185080200e-02f, +4.156269506e-02f, +5.720613897e-02f, +6.724984944e-02f,
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* √2：幅值 = √2 × 有效值（与系数表的 √2 折算互逆） */
|
||||
#define PHASOR_SQRT2 1.4142135623730951f
|
||||
|
||||
/* ===== L2-2 相量实例表 =====
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||||
* 参考项目为 **4 个实例**（C01 基波 I/U、C02 零序基波、C03 二次谐波、C04 五次谐波，
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||||
* `APP/CLS100_Dsp/InstCalCell.c`）。本项目按 V0.1 **有效通道**（`UA`/`UN`/`IA`，
|
||||
* 见规划 §1.6：`UB/UC/IB/IC/IN` 无中点偏置 → 削顶不可用）展开——C01 的"I/U"
|
||||
* 拆为两行（IA 电流 / UA 电压），并补出 C04 的五次谐波轨（L1-9）。
|
||||
* 新增实例只需在表尾加一行，其余代码自动适配。 */
|
||||
static const phasor_inst_t k_inst[] = {
|
||||
{ "C01-IA-F1", ADC_SEM_IA, 1u }, /* A 相电流基波（L3-1 过流 / L3-3 过负荷） */
|
||||
{ "C02-UA-F1", ADC_SEM_UA, 1u }, /* A 相电压基波（L3-4 过压/欠压、L3-5 频率） */
|
||||
{ "C03-UN-F1", ADC_SEM_UN, 1u }, /* 零序电压基波（L3-6 零序过压） */
|
||||
{ "C04-IA-F2", ADC_SEM_IA, 2u }, /* 二次谐波（L3-7 涌流制动） */
|
||||
{ "C05-IA-F5", ADC_SEM_IA, 5u }, /* 五次谐波（L1-9 选线） */
|
||||
};
|
||||
|
||||
#define PHASOR_INST_N (sizeof(k_inst) / sizeof(k_inst[0]))
|
||||
|
||||
/* ===== L2-7 双区（计算区 / 使用区）=====
|
||||
* 本拍结果先写入"计算区"，全部实例写完后**一次性**切换 s_use_zone
|
||||
* （单字节 store，Cortex-M 上原子），消费侧读"使用区" → 无锁、无撕裂。
|
||||
* s_use_zone 声明 volatile：阻止编译器把结果写入挪到切换之后
|
||||
* （本平台单核顺序执行，无需额外内存屏障）。
|
||||
* 今日唯一消费者是 adcTask 自身（同拍读写、实际无竞争），本机制为后续
|
||||
* 独立保护任务（L3）预留。 */
|
||||
static phasor_t s_zone[2][PHASOR_INST_N];
|
||||
static volatile uint8_t s_use_zone;
|
||||
static uint8_t s_ready; /* 使用区是否已产出过有效结果 */
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：清零一个相量
|
||||
* 入口参数：p - 目标相量
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：p 非空
|
||||
* 函数说明：静态辅助。
|
||||
*/
|
||||
static void phasor_zero(phasor_t *p) {
|
||||
p->fRe = 0.0f;
|
||||
p->fIm = 0.0f;
|
||||
p->fAm = 0.0f;
|
||||
p->fAmSQ = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：对 n 点窗口算 harm 次相量（L2-1 系数表 + L2-3 有效值）
|
||||
* 入口参数：x - 采样窗（按时间序，旧 → 新）
|
||||
* n - 窗长（必须等于 PHASOR_N）
|
||||
* harm - 谐波次数（>=1）
|
||||
* out - 输出相量
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：纯函数。索引步进 = 谐波次数，故同一张表可算任意次谐波。
|
||||
*/
|
||||
void phasor_calc(const float *x, uint8_t n, uint8_t harm, phasor_t *out) {
|
||||
float re = 0.0f;
|
||||
float im = 0.0f;
|
||||
uint8_t i;
|
||||
|
||||
if ((x == NULL) || (out == NULL) || (n != (uint8_t)PHASOR_N) || (harm == 0u)) {
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < n; i++) {
|
||||
uint8_t idx = (uint8_t)(((unsigned int)i * harm) % n);
|
||||
re += x[i] * k_fft_sin[idx];
|
||||
im += x[i] * k_fft_cos[idx];
|
||||
}
|
||||
|
||||
out->fRe = re;
|
||||
out->fIm = im;
|
||||
out->fAmSQ = sqrtf((re * re) + (im * im)); /* 系数已折算 √2/N → 直接即有效值 */
|
||||
out->fAm = out->fAmSQ * PHASOR_SQRT2; /* 幅值 = √2 × 有效值 */
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：相量层初始化
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功
|
||||
* 限定条件：内核启动前调用
|
||||
* 函数说明：清双区结果与有效标志，并复位采样环缓冲；可重复调用（幂等）。
|
||||
*/
|
||||
int phasor_init(void) {
|
||||
uint8_t i;
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
|
||||
phasor_zero(&s_zone[0][i]);
|
||||
phasor_zero(&s_zone[1][i]);
|
||||
}
|
||||
s_use_zone = 0u;
|
||||
s_ready = 0u;
|
||||
sample_ring_init();
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取相量实例数（L2-2）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：实例个数
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：供遍历 / 日志打印。
|
||||
*/
|
||||
uint8_t phasor_inst_count(void) {
|
||||
return (uint8_t)PHASOR_INST_N;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取相量实例描述
|
||||
* 入口参数：idx - 实例下标
|
||||
* 返 回 值：指向静态实例表的指针；idx 越界返回 NULL
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：返回静态存储地址，调用方不得修改。
|
||||
*/
|
||||
const phasor_inst_t *phasor_inst(uint8_t idx) {
|
||||
if (idx >= (uint8_t)PHASOR_INST_N) {
|
||||
return NULL;
|
||||
}
|
||||
return &k_inst[idx];
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：重算全部实例 + 双区原子切换（L2-6 / L2-7）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：仅任务上下文调用；须先 sample_ring_push_frame() 压入本拍数据
|
||||
* 函数说明：任一实例数据不足一周波 → 本拍整体不产出（不切换使用区），
|
||||
* 避免出现"部分新部分旧"的混合结果。
|
||||
*/
|
||||
void phasor_run(void) {
|
||||
float win[PHASOR_N];
|
||||
uint8_t w = (uint8_t)(1u - s_use_zone); /* 计算区 = 非使用区 */
|
||||
uint8_t i;
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
|
||||
if (sample_ring_window(k_inst[i].sem, (uint8_t)PHASOR_N, win) != 0) {
|
||||
return; /* 尚未攒满一周波：本拍不产出 */
|
||||
}
|
||||
phasor_calc(win, (uint8_t)PHASOR_N, k_inst[i].harm, &s_zone[w][i]);
|
||||
}
|
||||
|
||||
s_use_zone = w; /* 原子切换（单字节 store） */
|
||||
s_ready = 1u;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读实例结果（使用区，无锁）
|
||||
* 入口参数：idx - 实例下标
|
||||
* out - 输出相量
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错；-2 - 尚无有效结果
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：先取一次使用区下标再索引，避免读写期间下标变化。
|
||||
*/
|
||||
int phasor_get(uint8_t idx, phasor_t *out) {
|
||||
uint8_t z;
|
||||
|
||||
if ((out == NULL) || (idx >= (uint8_t)PHASOR_INST_N)) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
if (s_ready == 0u) {
|
||||
return -2;
|
||||
}
|
||||
z = s_use_zone;
|
||||
*out = s_zone[z][idx];
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,119 @@
|
||||
/*
|
||||
* 模块名称：相量计算层（L2 相量计算）
|
||||
* 模块功能：全周傅氏（全周波傅里叶）算法——对一周波 20 点采样做单频 DFT，
|
||||
* 产出基波/谐波相量。系数表**预乘 √2/N**（口径见
|
||||
* `docs/算法/傅氏算法详解.md` §2.3），故 `fAmSQ = √(fRe²+fIm²)`
|
||||
* **直接就是有效值**，无需再除 √2。
|
||||
* 覆盖规划 §3.2：L2-1 系数表 / L2-2 实例 / L2-3 有效值输出 /
|
||||
* L2-6 每 1 ms 滑动窗 / L2-7 双区指针原子交换。
|
||||
* ⚠ 本层**纯算法**：不碰寄存器、不碰任务调度、不自己取数（输入由
|
||||
* `sample_ring` 提供）→ 主机侧可单测（L0.5，落实登记簿 A-4）。
|
||||
* 适用平台：STM32F407ZGTx（Cortex-M4F，硬件 FPU）
|
||||
* 作者：王建锋
|
||||
* 创建日期：2026-10-10
|
||||
* 修改记录：
|
||||
* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建：L2-1/2/3/6/7（基波 + 谐波相量）
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#ifndef PHASOR_H
|
||||
#define PHASOR_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
#include "adc_input.h" /* adc_semantic_t：实例按语义通道绑定 */
|
||||
|
||||
#ifdef __cplusplus
|
||||
extern "C" {
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
/* 每周波采样点数（1000 Hz @ 50 Hz，见 docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md） */
|
||||
#define PHASOR_N 20U
|
||||
|
||||
/* 相量结果（**有效值口径**）。字段名沿用参考系统 `{fRe, fIm, fAm, fAmSQ}`
|
||||
* （规划 §10.2 术语表：实部/虚部/幅值/有效值）：
|
||||
* fRe - 实部 = a1/√2（有效值相量实部）
|
||||
* fIm - 虚部 = b1/√2（有效值相量虚部）
|
||||
* fAm - 幅值 = √2·√(fRe²+fIm²)（正弦峰值 A1）
|
||||
* fAmSQ - 有效值 = √(fRe²+fIm²)（系数已折算 √2/N，故直接即有效值）
|
||||
* 相位（L2-4）按需由 `atan2(fIm, fRe)` 导出，不常驻本结构。 */
|
||||
typedef struct {
|
||||
float fRe;
|
||||
float fIm;
|
||||
float fAm;
|
||||
float fAmSQ;
|
||||
} phasor_t;
|
||||
|
||||
/* 相量实例（L2-2）：**数据驱动**——新增实例只需在实例表尾加一行 */
|
||||
typedef struct {
|
||||
const char *name; /* 实例名（日志 / UI 用） */
|
||||
adc_semantic_t sem; /* 语义通道 */
|
||||
uint8_t harm; /* 谐波次数（1=基波，2=二次，5=五次…） */
|
||||
} phasor_inst_t;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：相量层初始化
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功
|
||||
* 限定条件：内核启动前调用（无 RTOS 依赖）
|
||||
* 函数说明：清双区结果与有效标志，并复位采样环缓冲；可重复调用（幂等）。
|
||||
*/
|
||||
int phasor_init(void);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取相量实例数（L2-2）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：实例个数
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：供遍历 / 日志打印。
|
||||
*/
|
||||
uint8_t phasor_inst_count(void);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取相量实例描述
|
||||
* 入口参数：idx - 实例下标
|
||||
* 返 回 值：指向静态实例表的指针；idx 越界返回 NULL
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：返回静态存储地址，调用方不得修改。
|
||||
*/
|
||||
const phasor_inst_t *phasor_inst(uint8_t idx);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：重算全部实例并从计算区原子切换到使用区（L2-6 滑动窗 + L2-7 双区交换）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：仅任务上下文调用；须先经 `sample_ring_push_frame()` 压入本拍数据
|
||||
* 函数说明：以"当前时刻为终止的前一周波"为窗，**20 点全部重算**（暴力法，
|
||||
* 无累积误差）。**任一实例数据不足一周波则本拍整体不产出**（不切换
|
||||
* 使用区），避免部分新部分旧的混合结果。每拍更新，故相量刷新周期 = 1 ms。
|
||||
*/
|
||||
void phasor_run(void);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读实例结果（使用区，无锁）
|
||||
* 入口参数：idx - 实例下标
|
||||
* out - 输出相量
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错；-2 - 尚无有效结果（未攒满一周波）
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：读的是"使用区"，与正在写的"计算区"物理隔离 → 无撕裂、无锁。
|
||||
*/
|
||||
int phasor_get(uint8_t idx, phasor_t *out);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：对 n 点窗口算 harm 次相量（L2-1 系数表 + L2-3 有效值）
|
||||
* 入口参数：x - 采样窗（按时间序，旧 → 新；长度须 = PHASOR_N）
|
||||
* n - 窗长（必须等于 PHASOR_N）
|
||||
* harm - 谐波次数（>=1）
|
||||
* out - 输出相量
|
||||
* 返 回 值：无（参数非法时 out 保持不动）
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：**纯函数**（无状态），可脱离采样环独立调用，便于单测与复用。
|
||||
* 索引步进 = 谐波次数即可取任意次谐波（sin 以 2π 为周期，
|
||||
* 故 `sin(2π·((n·h) mod N)/N) ≡ sin(2π·n·h/N)`）。
|
||||
*/
|
||||
void phasor_calc(const float *x, uint8_t n, uint8_t harm, phasor_t *out);
|
||||
|
||||
#ifdef __cplusplus
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#endif /* PHASOR_H */
|
||||
@@ -0,0 +1,124 @@
|
||||
/*
|
||||
* 模块名称：采样环缓冲（L2 相量计算的输入）
|
||||
* 模块功能：按语义通道保存最近 2 个周波（40 点）采样值，供 L2 相量计算按窗取数。
|
||||
* 适用平台：STM32F407ZGTx（纯算法，无寄存器/无 RTOS 依赖）
|
||||
* 作者：王建锋
|
||||
* 创建日期：2026-10-10
|
||||
* 修改记录：
|
||||
* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建：L2 输入环缓冲（20 点/周波 × 2 周波）
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#include "sample_ring.h"
|
||||
|
||||
#include <stddef.h>
|
||||
|
||||
/* 采样环：[语义通道][点]。按语义通道索引（0..ADC_SEM_COUNT-1），
|
||||
* 故消费侧"按语义取数"，不依赖任何物理通道号或转换器归属。 */
|
||||
static float s_ring[ADC_SEM_COUNT][SAMPLE_RING_DEPTH];
|
||||
/* 写指针：下一个待写入的点下标（0..SAMPLE_RING_DEPTH-1） */
|
||||
static uint16_t s_head;
|
||||
/* 已累积点数（饱和于 SAMPLE_RING_DEPTH） */
|
||||
static uint16_t s_filled;
|
||||
/* 累计入环帧数（不饱和，供心跳/丢帧观测） */
|
||||
static uint32_t s_frames;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：采样环缓冲初始化
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：清空全部通道历史与计数；可重复调用（幂等）。
|
||||
*/
|
||||
void sample_ring_init(void) {
|
||||
uint8_t c;
|
||||
uint16_t i;
|
||||
|
||||
for (c = 0u; c < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; c++) {
|
||||
for (i = 0u; i < SAMPLE_RING_DEPTH; i++) {
|
||||
s_ring[c][i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
s_head = 0u;
|
||||
s_filled = 0u;
|
||||
s_frames = 0u;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：压入一拍（一帧）全部语义通道的采样值
|
||||
* 入口参数：values - 按语义通道顺序排列的一帧采样值（长度须 = ADC_SEM_COUNT）
|
||||
* n - 实际长度（必须等于 ADC_SEM_COUNT）
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错
|
||||
* 限定条件：同一帧内各通道须同刻（同族量同刻性由上游 L1 负责）
|
||||
* 函数说明：整帧写入完毕后**统一**推进写指针——单帧内不存在"半新半旧"，
|
||||
* 消费侧取到的窗永远落在整帧边界上（无帧内撕裂）。
|
||||
*/
|
||||
int sample_ring_push_frame(const float *values, uint8_t n) {
|
||||
uint8_t c;
|
||||
|
||||
if ((values == NULL) || (n != (uint8_t)ADC_SEM_COUNT)) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (c = 0u; c < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; c++) {
|
||||
s_ring[c][s_head] = values[c];
|
||||
}
|
||||
|
||||
s_head = (uint16_t)((s_head + 1u) % SAMPLE_RING_DEPTH);
|
||||
if (s_filled < SAMPLE_RING_DEPTH) {
|
||||
s_filled++;
|
||||
}
|
||||
s_frames++;
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取指定语义通道最近 n 点的窗（按时间序，旧 → 新）
|
||||
* 入口参数：ch - 语义通道
|
||||
* n - 取点数（1..SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* out - 输出缓冲（长度须 >= n）
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错；-2 - 已累积点数不足 n
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：out[n-1] 为最新一点。最老点下标 = head - n（模 DEPTH）。
|
||||
*/
|
||||
int sample_ring_window(adc_semantic_t ch, uint8_t n, float *out) {
|
||||
uint16_t start;
|
||||
uint16_t i;
|
||||
|
||||
if ((out == NULL) || ((unsigned int)ch >= (unsigned int)ADC_SEM_COUNT)) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
if ((n == 0u) || (n > SAMPLE_RING_DEPTH)) {
|
||||
return -1;
|
||||
}
|
||||
if (s_filled < (uint16_t)n) {
|
||||
return -2;
|
||||
}
|
||||
|
||||
start = (uint16_t)((s_head + SAMPLE_RING_DEPTH - (uint16_t)n) % SAMPLE_RING_DEPTH);
|
||||
for (i = 0u; i < (uint16_t)n; i++) {
|
||||
out[i] = s_ring[ch][(uint16_t)((start + i) % SAMPLE_RING_DEPTH)];
|
||||
}
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读已累积点数（饱和于 SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：已累积点数（0..SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：供上层判断"数据是否够一周波"。
|
||||
*/
|
||||
uint16_t sample_ring_filled(void) {
|
||||
return s_filled;
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读累计入环帧数（不饱和）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：累计入环帧数
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：供心跳日志 / 丢帧观测（L1-6 判据之一）。
|
||||
*/
|
||||
uint32_t sample_ring_frames(void) {
|
||||
return s_frames;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,88 @@
|
||||
/*
|
||||
* 模块名称：采样环缓冲（L2 相量计算的输入）
|
||||
* 模块功能：按**语义通道**保存最近若干周波的采样值，供 L2 相量计算按窗取数。
|
||||
* V0.1 上 8 路电气量分属两片转换器（硬件缺陷 N-18），本层只做"按时序
|
||||
* 存/取"，**不做任何跨通道运算**——同刻性由上游（L1）保证，本层不假设。
|
||||
* 容量取 **2 个周波（40 点）**，与参考系统 `CN_BUFSAM_CYCLE = 2`
|
||||
* （规划 §10.1）一致，为后续加长数据窗（1.5~2 周波，抗衰减直流，
|
||||
* 见 `傅氏算法详解.md` §9 Q4）预留空间。
|
||||
* 适用平台：STM32F407ZGTx（**纯算法**：不碰寄存器、不碰 RTOS → 可主机侧单测 L0.5）
|
||||
* 作者：王建锋
|
||||
* 创建日期：2026-10-10
|
||||
* 修改记录：
|
||||
* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建：L2 输入环缓冲（20 点/周波 × 2 周波）
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#ifndef SAMPLE_RING_H
|
||||
#define SAMPLE_RING_H
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
#include "adc_input.h" /* adc_semantic_t / ADC_SEM_COUNT：本层按语义通道存取 */
|
||||
|
||||
#ifdef __cplusplus
|
||||
extern "C" {
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
/* 每周波采样点数（1000 Hz @ 50 Hz，见 docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md） */
|
||||
#define SAMPLE_RING_CYCLE_N 20U
|
||||
/* 环容量（周波数）——与参考系统 CN_BUFSAM_CYCLE 一致 */
|
||||
#define SAMPLE_RING_CYCLES 2U
|
||||
/* 环深度（点）：一周波点数 × 周波数 */
|
||||
#define SAMPLE_RING_DEPTH (SAMPLE_RING_CYCLE_N * SAMPLE_RING_CYCLES)
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：采样环缓冲初始化
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：内核启动前调用（无 RTOS 依赖）
|
||||
* 函数说明：清空全部通道历史与计数；可重复调用（幂等）。
|
||||
*/
|
||||
void sample_ring_init(void);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：压入一拍（一帧）全部语义通道的采样值
|
||||
* 入口参数：values - 按语义通道顺序排列的一帧采样值（浮点工程量，长度须 = ADC_SEM_COUNT）
|
||||
* n - 实际长度（必须等于 ADC_SEM_COUNT，否则拒收）
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错（空指针或长度不符）
|
||||
* 限定条件：调用方保证同一帧内各通道**同刻**（同族量同刻性由上游 L1 负责）
|
||||
* 函数说明：整帧一次性写入，写完统一推进写指针——单帧内不可能出现"半新半旧"，
|
||||
* 即天然无帧内撕裂。消费侧读到的窗永远是**整帧**边界。
|
||||
*/
|
||||
int sample_ring_push_frame(const float *values, uint8_t n);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：取指定语义通道最近 n 点的窗（按时间序，旧 → 新）
|
||||
* 入口参数：ch - 语义通道
|
||||
* n - 取点数（1..SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* out - 输出缓冲（长度须 >= n）
|
||||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错；-2 - 已累积点数不足 n
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：out[n-1] 为最新一点。相量层以本函数取"以当前时刻为终止的一周波"。
|
||||
*/
|
||||
int sample_ring_window(adc_semantic_t ch, uint8_t n, float *out);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读已累积点数（饱和于 SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：已累积点数（0..SAMPLE_RING_DEPTH）
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：供上层判断"数据是否够一周波"。
|
||||
*/
|
||||
uint16_t sample_ring_filled(void);
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：读累计入环帧数（**不饱和**，供心跳/丢帧观测）
|
||||
* 入口参数：无
|
||||
* 返 回 值：累计入环帧数（32 位，1 kHz 下约 49.7 天回绕）
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：与 L1 的 `tpafe5160_frame_seq()` 对照可判丢帧（L1-6 采样有效性校验
|
||||
* 的判据之一，本层只提供计数，不做判定）。
|
||||
*/
|
||||
uint32_t sample_ring_frames(void);
|
||||
|
||||
#ifdef __cplusplus
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#endif /* SAMPLE_RING_H */
|
||||
@@ -24,6 +24,7 @@
|
||||
#include "gd5f2gq5ue.h"
|
||||
#include "tpafe5160.h"
|
||||
#include "adc_input.h" /* L1 采集层：adc_input_init()（语义映射 + STM32 ADC1 扫描） */
|
||||
#include "phasor.h" /* L2 相量层：phasor_init()（系数表 + 实例 + 双区交换） */
|
||||
#include "sys_log.h"
|
||||
#include "task_watchdog.h" /* task_wd_seg_report()：round 8 复位不丢"进段打点"上报 */
|
||||
|
||||
@@ -194,6 +195,13 @@ int app_main_init(void) {
|
||||
DBG_INFO("ADC input layer init: OK");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 4c) 相量层（L2）初始化：清双区结果与有效标志 + 复位采样环缓冲。
|
||||
* 纯算法层（无外设 / 无 RTOS 依赖，见 docs/算法/继电保护功能复现规划.md
|
||||
* §3.2），须在启动采样节拍（步骤 6）之前。幂等、当前无失败路径
|
||||
* （返回值保留供后续自检扩展）。 */
|
||||
(void)phasor_init();
|
||||
DBG_INFO("phasor layer init: OK (inst=%u)", (unsigned)phasor_inst_count());
|
||||
|
||||
/* 5) SD2506 RTC 诊断信息 */
|
||||
{
|
||||
/* 读取 ID */
|
||||
|
||||
+97
-9
@@ -1,7 +1,9 @@
|
||||
/*
|
||||
* 模块名称：ADC Sampling Task
|
||||
* 模块功能：ADC 采集消费——TPAFE5160 快照 + STM32 ADC1 顺序扫描（经 L1 层
|
||||
* App/algo/adc_input.c 按语义取数）+ 帧统计（节拍由 TIM6 硬件定时器提供）
|
||||
* 模块功能：ADC 采集消费 + L2 相量计算——TPAFE5160 快照 + STM32 ADC1 顺序扫描
|
||||
* （经 L1 层 App/algo/adc_input.c 按语义取数）→ 压入采样环
|
||||
* （App/algo/sample_ring.c）→ 全周傅氏相量重算（App/algo/phasor.c）
|
||||
* + 帧统计（节拍由 TIM6 硬件定时器提供）
|
||||
* 状态说明：**B1 已落地（2026-10-10）**——本任务从空桩转为真实消费者：
|
||||
* 用 tpafe5160_snapshot() 原子取数（AGENTS 铁律），统计帧数/无新帧次数，
|
||||
* 并纳入看门狗 required_mask（TASK_WD_ADC）。
|
||||
@@ -35,11 +37,22 @@
|
||||
* v2.3 2026-10-10 王建锋 L1-3/L1-4：取数改走 App/algo/adc_input.c（语义映射 +
|
||||
* STM32 ADC1 9 通道扫描）；首帧日志补全 8 路电气量 + 温度，
|
||||
* 心跳日志增 adc1_rc / adc1_err 观测 STM32 侧健康度。
|
||||
* v2.4 2026-10-10 王建锋 L2：接入相量层——每拍把 9 路语义值压入采样环
|
||||
* （sample_ring）并重算全部相量实例（phasor_run）；
|
||||
* 攒满一周波后**首拍即落一次相量日志**（开机证据，不等
|
||||
* 10 s 心跳），心跳日志增 ring / skip 计数与各实例相量
|
||||
* （Re/Im/有效值，×0.1 定点打印，因 MicroLIB 的 snprintf
|
||||
* 无 %f）。
|
||||
* ⚠ L1-5 通道标定未实现（缺标准源）→ 暂以**原始码值**
|
||||
* 充作工程量（系数 = 1），故相量读数只证明**链路通**，
|
||||
* 不可作幅值精度判据（同 L1-3 的替代口径）。
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#include "adc_task.h"
|
||||
#include "cmsis_os.h"
|
||||
#include "adc_input.h" /* L1 采集层：adc_input_poll()/adc_input_raw()（按语义取数） */
|
||||
#include "sample_ring.h" /* L2 输入：sample_ring_push_frame()（采样环缓冲） */
|
||||
#include "phasor.h" /* L2 相量层：phasor_run()/phasor_get()（全周傅氏） */
|
||||
#include "tpafe5160.h"
|
||||
#include "task_watchdog.h"
|
||||
#include "console_log.h"
|
||||
@@ -56,6 +69,34 @@
|
||||
* 原始码值缓冲由 L1 层 App/algo/adc_input.c 持有（消费侧按语义取数，不写死下标） */
|
||||
static uint32_t s_frames_consumed;
|
||||
static uint32_t s_frames_idle;
|
||||
/* 因通道尚未首次成功而**整拍跳过入环**的次数（不向相量窗注入 0 点） */
|
||||
static uint32_t s_frames_skip;
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：打印全部相量实例（×0.1 定点）
|
||||
* 入口参数：tag - 前缀标记（"first" 首次产出 / "hb" 周期心跳）
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：仅任务上下文；调用方须保证 dbg_console_writer_ready() 为真
|
||||
* 函数说明：MicroLIB 的 snprintf **不支持 %f** → 以 ×0.1 定点整数打印
|
||||
* （打印值 = 实际值 × 10，分辨率 0.1）。逐实例数据驱动输出，
|
||||
* 实例表加行即自动覆盖。⚠ L1-5 标定未实现 → 读数单位是**原始码值**。
|
||||
*/
|
||||
static void log_phasors(const char *tag) {
|
||||
uint8_t k;
|
||||
|
||||
for (k = 0u; k < phasor_inst_count(); k++) {
|
||||
const phasor_inst_t *d = phasor_inst(k);
|
||||
phasor_t p;
|
||||
|
||||
if ((d != NULL) && (phasor_get(k, &p) == 0)) {
|
||||
DBG_INFO("phasor(%s) %s: Re=%ld Im=%ld rms=%ld (x0.1)",
|
||||
tag, d->name,
|
||||
(long)(p.fRe * 10.0f),
|
||||
(long)(p.fIm * 10.0f),
|
||||
(long)(p.fAmSQ * 10.0f));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：ADC 任务初始化
|
||||
@@ -67,6 +108,7 @@ static uint32_t s_frames_idle;
|
||||
int adc_task_init(void) {
|
||||
s_frames_consumed = 0u;
|
||||
s_frames_idle = 0u;
|
||||
s_frames_skip = 0u;
|
||||
DBG_INFO("adc_task_init");
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -85,6 +127,7 @@ void adc_task_func(void *arg) {
|
||||
uint32_t next = osKernelGetTickCount();
|
||||
uint32_t report_at = next + ADC_TASK_REPORT_MS;
|
||||
uint8_t first_logged = 0u;
|
||||
uint8_t first_phasor_logged = 0u;
|
||||
|
||||
(void)arg;
|
||||
|
||||
@@ -103,7 +146,36 @@ void adc_task_func(void *arg) {
|
||||
/* r == -1：参数错。调用点 count 为常量，不可达；不计入 idle 以区分异常 */
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 2) 首帧码值上报：**写者就绪后**才落日志。写者未注册时 con_append 走
|
||||
/* 2) L2 输入 + 相量重算：把本拍 9 路语义值转浮点帧压入采样环，再重算全部
|
||||
* 相量实例（L2-6 滑动窗：每拍以"当前时刻为终止的前一周波"整窗重算）。
|
||||
* 任一通道读不到（尚未首次成功）→ 本拍**整帧跳过**：不向窗内注入 0 点
|
||||
* （单个 0 点会显著污染 20 点窗），并计入 skip 观测。 */
|
||||
{
|
||||
float frame[ADC_SEM_COUNT];
|
||||
uint8_t s;
|
||||
uint8_t all_ok = 1u;
|
||||
|
||||
for (s = 0u; s < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; s++) {
|
||||
int32_t code = 0;
|
||||
|
||||
if (adc_input_raw((adc_semantic_t)s, &code) != 0) {
|
||||
all_ok = 0u;
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
/* ⚠ L1-5 通道标定尚未实现（缺标准源）→ 暂以**原始码值**充作工程量
|
||||
* （系数 = 1）。标定落地后此处改为 工程量 = (code + b) × k（定点 2^10）。 */
|
||||
frame[s] = (float)code;
|
||||
}
|
||||
|
||||
if (all_ok != 0u) {
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(frame, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
} else {
|
||||
s_frames_skip++;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 3) 首帧码值上报：**写者就绪后**才落日志。写者未注册时 con_append 走
|
||||
* 无锁直发路径，与 defaultTask 的存储初始化日志会字节级交错
|
||||
* （2026-10-10 台架实测）；此时挂起上报，就绪后补报最近一帧。
|
||||
* 8 路电气量 + 温度全部经 adc_input_raw() **按语义**取数（L1-4），
|
||||
@@ -129,29 +201,45 @@ void adc_task_func(void *arg) {
|
||||
(long)ia, (long)ib, (long)ic, (long)in, (long)temp);
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 3) 看门狗心跳（本任务已纳入 required_mask） */
|
||||
/* 4) 首拍相量上报：攒满一周波（20 ms）后立即落一次，作为 L2 链路的开机证据。
|
||||
* 不依赖 10 s 心跳 → 台架 @test 的 settle 窗口内即可见（否则会被静默判据
|
||||
* 截断，见 docs/测试说明/自动化测试流程.md 的 settle 口径）。 */
|
||||
if ((first_phasor_logged == 0u) && (dbg_console_writer_ready() != 0u)) {
|
||||
phasor_t p;
|
||||
|
||||
if (phasor_get(0u, &p) == 0) {
|
||||
first_phasor_logged = 1u;
|
||||
log_phasors("first");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 5) 看门狗心跳（本任务已纳入 required_mask） */
|
||||
task_wd_beat(TASK_WD_ADC);
|
||||
|
||||
/* 4) 周期心跳日志：帧统计 + 驱动侧 FRSTDATA 错误计数。
|
||||
* 写者就绪前抑制（同 2) 的交错理由）；到点无论是否落日志都推进下个上报点 */
|
||||
/* 6) 周期心跳日志：帧统计 + 驱动侧 FRSTDATA 错误计数 + L2 相量。
|
||||
* 写者就绪前抑制（同 3) 的交错理由）；到点无论是否落日志都推进下个上报点 */
|
||||
{
|
||||
uint32_t now = osKernelGetTickCount();
|
||||
|
||||
if ((int32_t)(now - report_at) >= 0) {
|
||||
if (dbg_console_writer_ready() != 0u) {
|
||||
DBG_INFO("frames=%lu idle=%lu seq=%lu frst_err=%u adc1_rc=%d adc1_err=%lu",
|
||||
DBG_INFO("frames=%lu idle=%lu skip=%lu seq=%lu frst_err=%u adc1_rc=%d adc1_err=%lu ring=%lu",
|
||||
(unsigned long)s_frames_consumed,
|
||||
(unsigned long)s_frames_idle,
|
||||
(unsigned long)s_frames_skip,
|
||||
(unsigned long)tpafe5160_frame_seq(),
|
||||
(unsigned)tpafe5160_frstdata_err(),
|
||||
adc_input_stm32_rc(),
|
||||
(unsigned long)adc_input_stm32_errs());
|
||||
(unsigned long)adc_input_stm32_errs(),
|
||||
(unsigned long)sample_ring_frames());
|
||||
|
||||
log_phasors("hb");
|
||||
}
|
||||
report_at = now + ADC_TASK_REPORT_MS;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* 5) 等下一个节拍（固定周期；落后则立即补齐，不累积漂移） */
|
||||
/* 7) 等下一个节拍（固定周期；落后则立即补齐，不累积漂移） */
|
||||
next += ADC_TASK_BEAT_MS;
|
||||
(void)osDelayUntil(next);
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -942,6 +942,16 @@
|
||||
<FileType>1</FileType>
|
||||
<FilePath>..\App\algo\adc_input.c</FilePath>
|
||||
</File>
|
||||
<File>
|
||||
<FileName>sample_ring.c</FileName>
|
||||
<FileType>1</FileType>
|
||||
<FilePath>..\App\algo\sample_ring.c</FilePath>
|
||||
</File>
|
||||
<File>
|
||||
<FileName>phasor.c</FileName>
|
||||
<FileType>1</FileType>
|
||||
<FilePath>..\App\algo\phasor.c</FilePath>
|
||||
</File>
|
||||
</Files>
|
||||
</Group>
|
||||
<Group>
|
||||
|
||||
@@ -36,10 +36,10 @@
|
||||
<!-- MEM_SNAPSHOT:BEGIN generated by scripts/check_mem_numbers.py -->
|
||||
| 区域 | 用量 | 容量 | 占比 |
|
||||
|---|---|---|---|
|
||||
| ER_IROM1 | 269,940 B (263.61 KB) | 1,048,576 B (1024 KB) | 25.7% |
|
||||
| RW_IRAM1 | 89,320 B (87.23 KB) | 131,072 B (128 KB) | 68.1% |
|
||||
| ER_IROM1 | 271,440 B (265.08 KB) | 1,048,576 B (1024 KB) | 25.9% |
|
||||
| RW_IRAM1 | 90,936 B (88.80 KB) | 131,072 B (128 KB) | 69.4% |
|
||||
| RW_CCM | 49,184 B (48.03 KB) | 65,280 B (64 KB) | 75.3% |
|
||||
| **Flash (ROM 合计)** | **270,712 B (264.4 KB)** | 1,048,576 B (1024 KB) | **25.8%** |
|
||||
| **Flash (ROM 合计)** | **272,228 B (265.8 KB)** | 1,048,576 B (1024 KB) | **26.0%** |
|
||||
<!-- MEM_SNAPSHOT:END -->
|
||||
|
||||
各区的容量与常量来源：
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,511 @@
|
||||
/*
|
||||
* 模块名称：相量层（L2）主机侧单元测试
|
||||
* 模块功能：在 PC 上对 App/algo/phasor.c + App/algo/sample_ring.c 做离线验证。
|
||||
*
|
||||
* 被测对象：真实源文件（以 #include 原样纳入，保证测的是生产代码而非副本）：
|
||||
* ../../../App/algo/phasor.c
|
||||
* ../../../App/algo/sample_ring.c
|
||||
* 本层为**纯算法**（无寄存器、无 RTOS、无文件/外设依赖），故**无需任何桩**。
|
||||
*
|
||||
* 为什么要主机侧单测（而不是只用板端套件）：
|
||||
* 1. 相量算法是纯数学变换，与硬件无关；板端**无信号源**，无法注入已知幅值/相位/
|
||||
* 频率的标准波形，因而无法验证"读数 = 设定值"这一核心判据（同 L1-3 的替代口径）。
|
||||
* 主机侧可合成任意波形，把幅值精度/谐波抑制/频率敏感性一次性钉死。
|
||||
* 2. 可精确构造边界：恰好一周波 / 不足一周波 / 环形回绕 / 任意次谐波 / 频偏。
|
||||
* 3. 不占 MCU 的 RAM，毫秒级完成。
|
||||
*
|
||||
* 覆盖点（对应 docs/算法/继电保护功能复现规划.md §3.2）：
|
||||
* TC-PH-001 L2-1 系数表逐项等于 sin(2πk/N)·(√2/N) / cos(2πk/N)·(√2/N)（防转录错）
|
||||
* TC-PH-002 L2-1 系数表精确零点（sin@0,10 / cos@5,15）与归一化 Σcoe² = 1/N
|
||||
* TC-PH-003 L2-3 纯基波：fAmSQ = A/√2（有效值），fAm = √2·fAmSQ（幅值）
|
||||
* TC-PH-004 L2-3/L2-4 实部虚部与相位：atan2(fIm,fRe) = 注入相角
|
||||
* TC-PH-005 直流 + 2/3/5 次谐波被完全滤除（基波读数不变）
|
||||
* TC-PH-006 任意次谐波提取（索引步进 = 谐波次数）：k=2 / k=5
|
||||
* TC-PH-007 频率偏离 50 Hz 的幅值误差（±1 Hz ≤ 1.5%，±2 Hz ≤ 3%，见 §9 Q3）
|
||||
* TC-PH-010 采样环：入环/取窗时序、回绕、饱和、帧计数、参数守卫
|
||||
* TC-PH-020 L2-2 实例层：实例数/实例表/未攒满一周波不产出
|
||||
* TC-PH-021 L2-6 滑动窗：连续滑动 20 拍基波读数恒定
|
||||
* TC-PH-022 L2-7 双区交换：使用区交替 + get 返回**最后一次** run 的结果（非陈旧）
|
||||
*
|
||||
* 通过：全部 TC PASS（main 返回 0）。
|
||||
* 入口：int main(void)，返回 0=PASS / 1=FAIL（由 run 脚本判读）。
|
||||
*
|
||||
* 创建日期：2026-10-10
|
||||
*/
|
||||
|
||||
#include <math.h>
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
#include <stdio.h>
|
||||
|
||||
#define PH_PI 3.14159265358979323846
|
||||
/* 采样率（Hz）：1000 Hz @ 50 Hz → 20 点/周波 */
|
||||
#define PH_FS 1000.0
|
||||
#define PH_F0 50.0
|
||||
|
||||
/* ===================== 断言 ===================== */
|
||||
static int s_total = 0, s_passed = 0, s_failed = 0;
|
||||
|
||||
#define CHECK(cond, name) do { \
|
||||
s_total++; \
|
||||
if (cond) { s_passed++; printf(" [PASS] %s\n", name); } \
|
||||
else { s_failed++; printf(" [FAIL] %s (line %d)\n", name, __LINE__); } \
|
||||
} while (0)
|
||||
|
||||
/* ===================== 被测代码 ===================== */
|
||||
/* 原样纳入生产源文件（纯算法，无需桩） */
|
||||
#include "sample_ring.c"
|
||||
#include "phasor.c"
|
||||
|
||||
/* ===================== 工具 ===================== */
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：生成一段正弦窗
|
||||
* 入口参数：x - 输出（长度 >= n）
|
||||
* n - 点数
|
||||
* amp - 正弦峰值
|
||||
* f - 频率（Hz）
|
||||
* phase - 初相（度）
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：以 t = i/PH_FS 采样，即"以当前时刻为终止的前 n 点窗"。
|
||||
*/
|
||||
static void gen_sine(float *x, uint8_t n, double amp, double f, double phase) {
|
||||
uint8_t i;
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < n; i++) {
|
||||
x[i] = (float)(amp * sin(2.0 * PH_PI * f * (double)i / PH_FS + phase * PH_PI / 180.0));
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 函数功能：按时刻 t 构造一整帧（9 路语义通道同值）
|
||||
* 入口参数：f - 输出帧（长度 = ADC_SEM_COUNT）
|
||||
* t - 采样序号（t/PH_FS 秒）
|
||||
* amp - 正弦峰值
|
||||
* phase - 初相（度）
|
||||
* 返 回 值：无
|
||||
* 限定条件：无
|
||||
* 函数说明：仅用于驱动实例层/采样环；**不代表真实硬件**（V0.1 上各通道不同刻，
|
||||
* 此处只为验证相量层本身）。
|
||||
*/
|
||||
static void frame_at(float *f, uint32_t t, double amp, double phase) {
|
||||
uint8_t c;
|
||||
double v = amp * sin(2.0 * PH_PI * PH_F0 * (double)t / PH_FS + phase * PH_PI / 180.0);
|
||||
|
||||
for (c = 0u; c < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; c++) {
|
||||
f[c] = (float)v;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-001/002：L2-1 系数表 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_table(void) {
|
||||
const double scale = sqrt(2.0) / (double)PHASOR_N;
|
||||
double sum_sin = 0.0, sum_cos = 0.0;
|
||||
int ok_sin = 1, ok_cos = 1, ok_norm = 1;
|
||||
uint8_t k;
|
||||
|
||||
for (k = 0u; k < (uint8_t)PHASOR_N; k++) {
|
||||
double arg = 2.0 * PH_PI * (double)k / (double)PHASOR_N;
|
||||
double es = sin(arg) * scale;
|
||||
double ec = cos(arg) * scale;
|
||||
|
||||
if (fabs((double)k_fft_sin[k] - es) > 1e-7) { ok_sin = 0; }
|
||||
if (fabs((double)k_fft_cos[k] - ec) > 1e-7) { ok_cos = 0; }
|
||||
|
||||
/* 归一化：sin²+cos² = (√2/N)² = 2/N² */
|
||||
if (fabs((double)k_fft_sin[k] * (double)k_fft_sin[k]
|
||||
+ (double)k_fft_cos[k] * (double)k_fft_cos[k] - 2.0 / (PHASOR_N * PHASOR_N)) > 1e-9) {
|
||||
ok_norm = 0;
|
||||
}
|
||||
sum_sin += (double)k_fft_sin[k] * (double)k_fft_sin[k];
|
||||
sum_cos += (double)k_fft_cos[k] * (double)k_fft_cos[k];
|
||||
}
|
||||
|
||||
CHECK(ok_sin, "L2-1 coeff sin[k] == sin(2*pi*k/N)*(sqrt2/N) for all k");
|
||||
CHECK(ok_cos, "L2-1 coeff cos[k] == cos(2*pi*k/N)*(sqrt2/N) for all k");
|
||||
CHECK(ok_norm, "L2-1 per-k sin^2+cos^2 == 2/N^2 (normalization)");
|
||||
/* Σsin² = Σcos² = (√2/N)²·(N/2) = 1/N：这就是"fAmSQ 直接是有效值"的根 */
|
||||
CHECK(fabs(sum_sin - 1.0 / PHASOR_N) < 1e-7, "L2-1 sum(sin^2) == 1/N (=> RMS, not amplitude)");
|
||||
CHECK(fabs(sum_cos - 1.0 / PHASOR_N) < 1e-7, "L2-1 sum(cos^2) == 1/N (=> RMS, not amplitude)");
|
||||
|
||||
CHECK((k_fft_sin[0] == 0.0f) && (k_fft_sin[10] == 0.0f), "L2-1 sin exact zeros at k=0,10");
|
||||
CHECK((k_fft_cos[5] == 0.0f) && (k_fft_cos[15] == 0.0f), "L2-1 cos exact zeros at k=5,15");
|
||||
CHECK(fabs((double)k_fft_sin[5] - sqrt(2.0) / PHASOR_N) < 1e-7,
|
||||
"L2-1 sin[5] == sqrt(2)/N (peak coefficient)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-003/004：基波幅值 / 有效值 / 相位 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_fundamental(void) {
|
||||
static const struct { double amp; double ph; } k_case[] = {
|
||||
{ 57.7, 0.0 },
|
||||
{ 57.7, 30.0 },
|
||||
{ 57.7, -45.0 },
|
||||
{ 100.0, 90.0 },
|
||||
{ 1.0, 0.0 },
|
||||
{ 32767.0, 137.0 },
|
||||
};
|
||||
const unsigned int ncase = (unsigned int)(sizeof(k_case) / sizeof(k_case[0]));
|
||||
unsigned int i;
|
||||
int ok_rms = 1, ok_amp = 1, ok_ph = 1;
|
||||
float x[PHASOR_N];
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < ncase; i++) {
|
||||
phasor_t p;
|
||||
double exp_rms = k_case[i].amp / sqrt(2.0);
|
||||
double ph_meas;
|
||||
|
||||
gen_sine(x, (uint8_t)PHASOR_N, k_case[i].amp, PH_F0, k_case[i].ph);
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, 1u, &p);
|
||||
|
||||
if (fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms > 0.01) { ok_rms = 0; }
|
||||
if (fabs((double)p.fAm - exp_rms * sqrt(2.0)) / (exp_rms * sqrt(2.0)) > 0.01) { ok_amp = 0; }
|
||||
|
||||
ph_meas = atan2((double)p.fIm, (double)p.fRe) * 180.0 / PH_PI;
|
||||
if (fabs(ph_meas - k_case[i].ph) > 0.5) {
|
||||
printf(" (amp=%.1f ph=%.1f -> measured %.4f)\n",
|
||||
k_case[i].amp, k_case[i].ph, ph_meas);
|
||||
ok_ph = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
CHECK(ok_rms, "L2-3 pure fundamental: fAmSQ == A/sqrt(2) (RMS) within 1%");
|
||||
CHECK(ok_amp, "L2-3 fAm == sqrt(2)*fAmSQ (amplitude) within 1%");
|
||||
CHECK(ok_ph, "L2-4/L2-3 atan2(fIm,fRe) == injected phase (6 amp/phase cases)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-005：直流与谐波被滤除 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_filtering(void) {
|
||||
const double amp = 57.7, exp_rms = amp / sqrt(2.0);
|
||||
static const struct { double dc, h2, h3, h5; const char *name; } k_case[] = {
|
||||
{ 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, "pure" },
|
||||
{ 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, "with 1V DC" },
|
||||
{ 0.0, 0.0, 30.0, 0.0, "with 30% 3rd harmonic" },
|
||||
{ 0.0, 0.0, 0.0, 11.5, "with 20% 5th harmonic" },
|
||||
{ 1.0, 20.0, 15.0, 11.5, "DC + 2nd + 3rd + 5th (doc 6 case)" },
|
||||
};
|
||||
const unsigned int ncase = (unsigned int)(sizeof(k_case) / sizeof(k_case[0]));
|
||||
unsigned int i;
|
||||
int ok = 1;
|
||||
float x[PHASOR_N];
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < ncase; i++) {
|
||||
phasor_t p;
|
||||
uint8_t k;
|
||||
double err;
|
||||
|
||||
for (k = 0u; k < (uint8_t)PHASOR_N; k++) {
|
||||
double arg = 2.0 * PH_PI * (double)k / (double)PHASOR_N;
|
||||
x[k] = (float)(amp * sin(arg + 30.0 * PH_PI / 180.0)
|
||||
+ k_case[i].dc
|
||||
+ k_case[i].h2 * sin(2.0 * arg)
|
||||
+ k_case[i].h3 * sin(3.0 * arg)
|
||||
+ k_case[i].h5 * sin(5.0 * arg));
|
||||
}
|
||||
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, 1u, &p);
|
||||
err = fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms;
|
||||
if (err > 0.01) {
|
||||
printf(" (%s -> fAmSQ=%.4f expect=%.4f err=%.3f%%)\n",
|
||||
k_case[i].name, (double)p.fAmSQ, exp_rms, err * 100.0);
|
||||
ok = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
CHECK(ok, "L2-3 DC + 2nd/3rd/5th harmonics fully rejected (5 cases, err <= 1%)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-006：任意次谐波提取 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_harmonic(void) {
|
||||
/* 基波 100 + 二次 25 + 五次 12（峰值）；三根谱线应各自独立读出 */
|
||||
static const struct { uint8_t harm; double amp; } k_case[] = {
|
||||
{ 1u, 100.0 },
|
||||
{ 2u, 25.0 },
|
||||
{ 5u, 12.0 },
|
||||
};
|
||||
const unsigned int ncase = (unsigned int)(sizeof(k_case) / sizeof(k_case[0]));
|
||||
unsigned int i;
|
||||
int ok = 1;
|
||||
float x[PHASOR_N];
|
||||
uint8_t k;
|
||||
|
||||
for (k = 0u; k < (uint8_t)PHASOR_N; k++) {
|
||||
double arg = 2.0 * PH_PI * (double)k / (double)PHASOR_N;
|
||||
x[k] = (float)(100.0 * sin(arg) + 25.0 * sin(2.0 * arg) + 12.0 * sin(5.0 * arg));
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < ncase; i++) {
|
||||
phasor_t p;
|
||||
double exp_rms = k_case[i].amp / sqrt(2.0);
|
||||
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, k_case[i].harm, &p);
|
||||
if (fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms > 0.01) {
|
||||
printf(" (harm=%u -> fAmSQ=%.4f expect=%.4f)\n",
|
||||
(unsigned)k_case[i].harm, (double)p.fAmSQ, exp_rms);
|
||||
ok = 0;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
CHECK(ok, "L2-1 harmonic extraction k=1/2/5 from a mixed signal (index step = order)");
|
||||
|
||||
/* 纯基波时谐波轨应≈0（选择性） */
|
||||
gen_sine(x, (uint8_t)PHASOR_N, 100.0, PH_F0, 0.0);
|
||||
{
|
||||
phasor_t p2, p5;
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, 2u, &p2);
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, 5u, &p5);
|
||||
CHECK(((double)p2.fAmSQ < 1e-3) && ((double)p5.fAmSQ < 1e-3),
|
||||
"L2-1 pure fundamental leaves 2nd/5th harmonic bins ~0");
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-007：频率敏感性 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_freqdev(void) {
|
||||
const double amp = 57.7, exp_rms = amp / sqrt(2.0);
|
||||
/* 最坏相角下的幅值误差（实测：±1 Hz ≤1.1%，±2 Hz ≤2.33%；口径见 §9 Q3） */
|
||||
static const struct { double f; double limit_pct; } k_case[] = {
|
||||
{ 50.0, 0.10 },
|
||||
{ 49.0, 1.50 },
|
||||
{ 51.0, 1.50 },
|
||||
{ 48.0, 3.00 },
|
||||
{ 52.0, 3.00 },
|
||||
};
|
||||
const unsigned int ncase = (unsigned int)(sizeof(k_case) / sizeof(k_case[0]));
|
||||
unsigned int i;
|
||||
int ok = 1;
|
||||
float x[PHASOR_N];
|
||||
|
||||
for (i = 0u; i < ncase; i++) {
|
||||
double worst = 0.0;
|
||||
int ph;
|
||||
|
||||
for (ph = 0; ph < 360; ph += 15) {
|
||||
phasor_t p;
|
||||
double err;
|
||||
|
||||
gen_sine(x, (uint8_t)PHASOR_N, amp, k_case[i].f, (double)ph);
|
||||
phasor_calc(x, (uint8_t)PHASOR_N, 1u, &p);
|
||||
err = fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms * 100.0;
|
||||
if (err > worst) { worst = err; }
|
||||
}
|
||||
|
||||
printf(" (f=%5.1f Hz worst err over phase = %.2f%%, limit %.2f%%)\n",
|
||||
k_case[i].f, worst, k_case[i].limit_pct);
|
||||
if (worst > k_case[i].limit_pct) { ok = 0; }
|
||||
}
|
||||
|
||||
CHECK(ok, "L2-3 frequency sensitivity: 50Hz<=0.1%, +-1Hz<=1.5%, +-2Hz<=3% (worst phase)");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-010：采样环 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_ring(void) {
|
||||
float f[ADC_SEM_COUNT];
|
||||
float w[SAMPLE_RING_DEPTH];
|
||||
uint8_t c;
|
||||
int i;
|
||||
int ok;
|
||||
|
||||
sample_ring_init();
|
||||
CHECK(sample_ring_filled() == 0u, "L2-in ring: init clears fill");
|
||||
CHECK(sample_ring_frames() == 0u, "L2-in ring: init clears frame counter");
|
||||
CHECK(sample_ring_window(ADC_SEM_UA, 20u, w) == -2, "L2-in ring: window before data -> -2");
|
||||
|
||||
/* 前 3 帧：UA = 100/200/300 */
|
||||
ok = 1;
|
||||
for (i = 0; i < 3; i++) {
|
||||
for (c = 0u; c < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; c++) { f[c] = 0.0f; }
|
||||
f[ADC_SEM_UA] = (float)(100 * (i + 1));
|
||||
if (sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT) != 0) { ok = 0; }
|
||||
}
|
||||
CHECK(ok, "L2-in ring: 3 frames pushed OK");
|
||||
CHECK(sample_ring_filled() == 3u, "L2-in ring: filled == 3");
|
||||
CHECK((sample_ring_window(ADC_SEM_UA, 3u, w) == 0)
|
||||
&& (w[0] == 100.0f) && (w[1] == 200.0f) && (w[2] == 300.0f),
|
||||
"L2-in ring: window is chronological (old -> new)");
|
||||
/* 通道隔离：其它语义通道不应被 UA 的写入污染 */
|
||||
CHECK((sample_ring_window(ADC_SEM_IB, 3u, w) == 0)
|
||||
&& (w[0] == 0.0f) && (w[1] == 0.0f) && (w[2] == 0.0f),
|
||||
"L2-in ring: channels are independent");
|
||||
|
||||
/* 推到 45 帧（> DEPTH=40）→ 回绕 */
|
||||
for (i = 3; i < 45; i++) {
|
||||
for (c = 0u; c < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; c++) { f[c] = 0.0f; }
|
||||
f[ADC_SEM_UA] = (float)i;
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
}
|
||||
CHECK(sample_ring_filled() == SAMPLE_RING_DEPTH, "L2-in ring: fill saturates at DEPTH");
|
||||
CHECK(sample_ring_frames() == 45u, "L2-in ring: frame counter is NOT saturated");
|
||||
|
||||
ok = (sample_ring_window(ADC_SEM_UA, 20u, w) == 0);
|
||||
for (i = 0; i < 20; i++) { if (w[i] != (float)(25 + i)) { ok = 0; } }
|
||||
CHECK(ok, "L2-in ring: wrapped window == last 20 values, in order");
|
||||
|
||||
ok = (sample_ring_window(ADC_SEM_UA, (uint8_t)SAMPLE_RING_DEPTH, w) == 0);
|
||||
for (i = 0; i < (int)SAMPLE_RING_DEPTH; i++) { if (w[i] != (float)(5 + i)) { ok = 0; } }
|
||||
CHECK(ok, "L2-in ring: full-depth window == last DEPTH values, in order");
|
||||
|
||||
CHECK(sample_ring_window(ADC_SEM_UA, 0u, w) == -1, "L2-in ring: n=0 rejected");
|
||||
CHECK(sample_ring_window(ADC_SEM_UA, (uint8_t)(SAMPLE_RING_DEPTH + 1u), w) == -1,
|
||||
"L2-in ring: n > DEPTH rejected");
|
||||
CHECK(sample_ring_window((adc_semantic_t)ADC_SEM_COUNT, 20u, w) == -1,
|
||||
"L2-in ring: out-of-range channel rejected");
|
||||
CHECK(sample_ring_window(ADC_SEM_UA, 20u, NULL) == -1, "L2-in ring: NULL out rejected");
|
||||
CHECK(sample_ring_push_frame(NULL, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT) == -1, "L2-in ring: NULL frame rejected");
|
||||
CHECK(sample_ring_push_frame(f, 3u) == -1, "L2-in ring: wrong frame length rejected");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-020/021/022：实例层 + 滑动窗 + 双区 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_instances(void) {
|
||||
const double amp = 100.0, exp_rms = amp / sqrt(2.0);
|
||||
float f[ADC_SEM_COUNT];
|
||||
phasor_t p;
|
||||
uint32_t t;
|
||||
int ok;
|
||||
uint8_t i;
|
||||
|
||||
CHECK(phasor_inst_count() == 5u, "L2-2 instance count == 5");
|
||||
CHECK((phasor_inst(0u) != NULL) && (phasor_inst(0u)->name != NULL), "L2-2 instance name available");
|
||||
CHECK(phasor_inst((uint8_t)phasor_inst_count()) == NULL, "L2-2 out-of-range instance -> NULL");
|
||||
|
||||
phasor_init();
|
||||
CHECK(s_use_zone == 0u, "L2-7 use zone starts at 0");
|
||||
CHECK(phasor_get(0u, &p) == -2, "L2-2 no result before a full cycle");
|
||||
CHECK(phasor_get((uint8_t)phasor_inst_count(), &p) == -1, "L2-2 out-of-range index -> -1");
|
||||
CHECK(phasor_get(0u, NULL) == -1, "L2-2 NULL out -> -1");
|
||||
|
||||
/* 喂 19 帧（不足一周波）→ 仍不产出 */
|
||||
for (t = 0u; t < 19u; t++) {
|
||||
frame_at(f, t, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
}
|
||||
CHECK(phasor_get(0u, &p) == -2, "L2-2 still no result after 19 frames");
|
||||
CHECK(s_use_zone == 0u, "L2-7 use zone unchanged while not producing");
|
||||
|
||||
/* 第 20 帧 → 攒满一周波，产出 */
|
||||
frame_at(f, 19u, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
CHECK(phasor_get(0u, &p) == 0, "L2-2 result available after 20 frames");
|
||||
CHECK(s_use_zone == 1u, "L2-7 use zone toggles to 1 after first production");
|
||||
CHECK(fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms < 0.01,
|
||||
"L2-2/L2-3 instance 0 (C01-IA-F1) RMS == A/sqrt(2)");
|
||||
{
|
||||
phasor_t p2, p5;
|
||||
int ok_sel = 1;
|
||||
if (phasor_get(3u, &p2) != 0) { ok_sel = 0; }
|
||||
if (phasor_get(4u, &p5) != 0) { ok_sel = 0; }
|
||||
CHECK(ok_sel && ((double)p2.fAmSQ < 1e-3) && ((double)p5.fAmSQ < 1e-3),
|
||||
"L2-2 harmonic instances (C04-IA-F2 / C05-IA-F5) ~0 on pure fundamental");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* L2-6 滑动窗：继续推 20 帧，每拍重算，基波读数应恒定 */
|
||||
ok = 1;
|
||||
for (t = 20u; t < 40u; t++) {
|
||||
frame_at(f, t, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
if (phasor_get(0u, &p) != 0) { ok = 0; }
|
||||
else if (fabs((double)p.fAmSQ - exp_rms) / exp_rms > 0.01) { ok = 0; }
|
||||
}
|
||||
CHECK(ok, "L2-6 sliding window: RMS constant across 20 consecutive slides");
|
||||
|
||||
/* 实例表一致性：逐实例复核"实例窗 == 独立 phasor_calc 结果" */
|
||||
ok = 1;
|
||||
for (i = 0u; i < phasor_inst_count(); i++) {
|
||||
const phasor_inst_t *d = phasor_inst(i);
|
||||
float win[PHASOR_N];
|
||||
phasor_t ref, got;
|
||||
|
||||
if (d == NULL) { ok = 0; break; }
|
||||
if (sample_ring_window(d->sem, (uint8_t)PHASOR_N, win) != 0) { ok = 0; break; }
|
||||
phasor_calc(win, (uint8_t)PHASOR_N, d->harm, &ref);
|
||||
if (phasor_get(i, &got) != 0) { ok = 0; break; }
|
||||
if ((ref.fRe != got.fRe) || (ref.fIm != got.fIm) || (ref.fAmSQ != got.fAmSQ)) { ok = 0; break; }
|
||||
}
|
||||
CHECK(ok, "L2-2/L2-6 instance results == phasor_calc() on the same ring window");
|
||||
}
|
||||
|
||||
/* ===================== TC-PH-022：L2-7 双区指针原子交换 ===================== */
|
||||
|
||||
static void tc_dualzone(void) {
|
||||
const double amp = 100.0;
|
||||
float f[ADC_SEM_COUNT];
|
||||
phasor_t p;
|
||||
uint32_t t;
|
||||
int ok;
|
||||
|
||||
/* 1) 使用区逐次产出交替（0 -> 1 -> 0 -> 1） */
|
||||
phasor_init();
|
||||
for (t = 0u; t < 20u; t++) {
|
||||
frame_at(f, t, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
}
|
||||
CHECK(s_use_zone == 1u, "L2-7 use zone == 1 after 1st production");
|
||||
|
||||
frame_at(f, 20u, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
CHECK(s_use_zone == 0u, "L2-7 use zone == 0 after 2nd production");
|
||||
|
||||
frame_at(f, 21u, amp, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
CHECK(s_use_zone == 1u, "L2-7 use zone == 1 after 3rd production");
|
||||
|
||||
/* 2) 每拍产出后 get() 必须等于"当前环窗的独立重算"。
|
||||
* 幅值每 20 拍切换（100 <-> 10），故"读到陈旧区"会立刻不相等——
|
||||
* 连测 60 拍，覆盖两个区的来回切换，比单次比较强得多。 */
|
||||
phasor_init();
|
||||
ok = 1;
|
||||
for (t = 0u; t < 60u; t++) {
|
||||
float win[PHASOR_N];
|
||||
phasor_t ref, got;
|
||||
double a = (((t / 20u) % 2u) == 0u) ? amp : (amp / 10.0);
|
||||
|
||||
frame_at(f, t, a, 0.0);
|
||||
(void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
|
||||
phasor_run();
|
||||
|
||||
if (sample_ring_window(ADC_SEM_IA, (uint8_t)PHASOR_N, win) != 0) {
|
||||
continue; /* 尚未攒满一周波：本拍按契约不产出，无需比较 */
|
||||
}
|
||||
phasor_calc(win, (uint8_t)PHASOR_N, 1u, &ref);
|
||||
if (phasor_get(0u, &got) != 0) { ok = 0; break; }
|
||||
if ((ref.fRe != got.fRe) || (ref.fIm != got.fIm) || (ref.fAmSQ != got.fAmSQ)) { ok = 0; break; }
|
||||
}
|
||||
CHECK(ok, "L2-7 dual-zone: get() == fresh recompute of the live window, all 60 beats");
|
||||
CHECK(phasor_get(0u, &p) == 0, "L2-7 result still readable after the sweep");
|
||||
}
|
||||
|
||||
int main(void) {
|
||||
printf("=== Phasor Tests ===\n");
|
||||
|
||||
printf("-- L2-1 coefficient table --\n");
|
||||
tc_table();
|
||||
printf("-- L2-3/L2-4 fundamental amplitude/RMS/phase --\n");
|
||||
tc_fundamental();
|
||||
printf("-- DC/harmonic rejection --\n");
|
||||
tc_filtering();
|
||||
printf("-- arbitrary harmonic extraction --\n");
|
||||
tc_harmonic();
|
||||
printf("-- frequency sensitivity --\n");
|
||||
tc_freqdev();
|
||||
printf("-- L2 input sample ring --\n");
|
||||
tc_ring();
|
||||
printf("-- L2-2/L2-6/L2-7 instance layer --\n");
|
||||
tc_instances();
|
||||
printf("-- L2-7 dual-zone swap --\n");
|
||||
tc_dualzone();
|
||||
|
||||
printf("\n=== Phasor Tests: %d/%d PASSED (failed=%d) ===\n",
|
||||
s_passed, s_total, s_failed);
|
||||
return (s_failed == 0) ? 0 : 1;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,57 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
# -*- coding: utf-8 -*-
|
||||
"""相量层（L2）的主机侧单元测试运行器（L0.5，纯标准库）。
|
||||
|
||||
做什么：
|
||||
用本机 MSVC 编译 test/host/phasor/phasor_test.c（它以 #include 纳入**生产源文件**
|
||||
App/algo/phasor.c 与 App/algo/sample_ring.c），在 PC 上离线跑完整的相量算法验证：
|
||||
系数表逐项复核 / 幅值-有效值-相位 / 直流与谐波抑制 / 任意次谐波提取 /
|
||||
频率敏感性 / 采样环时序与回绕 / 实例层与双区交换，失败即非 0 退出。
|
||||
零硬件、零烧录、毫秒级。
|
||||
|
||||
工具链探测 / INCLUDE-LIB 拼接 / 编译运行 / 退出码判定全部委托给通用 harness
|
||||
`test/host/common/unit_test_harness.py`（本文件只做声明）。
|
||||
|
||||
为什么要主机侧单测（而不是只用板端套件）：
|
||||
相量算法是纯数学变换，与硬件无关。**板端无信号源**，无法注入已知幅值/相位/频率
|
||||
的标准波形，因而无法验证"读数 = 设定有效值"这一 L2-3 核心判据（与 L1-3 的替代口径
|
||||
同源）。主机侧可合成任意波形并精确构造边界（恰好一周波 / 不足一周波 / 环形回绕 /
|
||||
任意次谐波 / 频偏），且不占 MCU 的 RAM。
|
||||
|
||||
本层为**纯算法**：无寄存器、无 RTOS、无文件/外设依赖，故**不需要任何桩目录**。
|
||||
|
||||
用法（仓库根目录）：
|
||||
python test/host/phasor/run_unit_test.py
|
||||
或统一用 .venv： & '.venv\\Scripts\\python.exe' test/host/phasor/run_unit_test.py
|
||||
|
||||
退出码：0=PASS / 1=测试失败 / 2=环境错误（找不到编译器 / 编译失败 / 无汇总行）。
|
||||
|
||||
设计依据：docs/算法/继电保护功能复现规划.md §3.2（L2-1/2/3/4/6/7）；
|
||||
docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3（系数口径）；
|
||||
docs/测试说明/测试开发标准流程.md §4.2（L0.5 主机侧单测）。
|
||||
创建日期：2026-10-10
|
||||
"""
|
||||
import os
|
||||
import sys
|
||||
|
||||
HERE = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
|
||||
ROOT = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.dirname(HERE)))
|
||||
# harness 位于 test/host/common/
|
||||
sys.path.insert(0, os.path.join(ROOT, "test", "host", "common"))
|
||||
|
||||
from unit_test_harness import TestBuild, run_host_unit_test # noqa: E402
|
||||
|
||||
# 无桩目录：被测代码为纯算法（phasor.c / sample_ring.c 仅依赖 math.h 与 App/algo 内的头）。
|
||||
# App/algo 提供 phasor.h / sample_ring.h / adc_input.h（后者为纯枚举 + 声明，可主机编译）。
|
||||
BUILD = TestBuild(
|
||||
name="Phasor Tests",
|
||||
src=os.path.join(HERE, "phasor_test.c"),
|
||||
include_dirs=[
|
||||
os.path.join(ROOT, "App", "algo"),
|
||||
HERE,
|
||||
],
|
||||
summary_marker="=== Phasor Tests:",
|
||||
)
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
sys.exit(run_host_unit_test(BUILD))
|
||||
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