# ADC 前端注入验证流程（台架）

> **这篇是什么**：把「ADC 采到的数到底对不对」从"没人验过"推进到"有实测斜率与零点"的固定动作。
> 它是 `docs/任务规划/数据可信.md` 卡 0 的**执行侧**——那边写判据，这边写怎么接表笔、读哪一行日志、
> 填哪张表、结果往哪回写。补的是 `docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md` §8「逐通道验证方法」
> 长期挂账的"尚未执行"（挂账自 2026-10-09）。
>
> **只验直流**：零点 / 线性 / 通道映射 / 极性。不验交流有效值——台架无信号源，且 V0.1 有五路
> 单极性削顶（`UB/UC/IB/IC/IN`），交流精度要等标准源到位后的两点标定（`docs/任务规划/数据可信.md` 卡 12）。
>
> **不需要**示波器、信号源、标准源。**只需要**一块万用表 + 一个电位器 + 串口日志。

---

## 1. 为什么非做不可

现有台架判据只证明过"通路是活的"：9 通道全部转换成功、零超时、互异非饱和、跨次开机读数不同。
这些**一条都不证明读数正确**——连符号位对不对都没验过。而下游已经全部按"工程量"消费了：
保护判据、104 遥测、UI 交流量页读的都是 `adc_cal_apply()` 的输出。系数错一倍，三处一起错，且
没有任何一处会报错。

所以这一步的性质是**给整条链路的量纲盖章**，不是"补充测试"。

## 2. 前置事实：这个前端不是分压器

2026-10-27 按 `docs/硬件平台/V0.1.tel` 逐通道追线，以 UA 为例（图由
`tools/arch_diagram/gen_adc_frontend_svg.py` 生成，改图请改脚本重跑，勿手改 SVG）：

![UA 通道前端：端子 → R31 → ADC7 → TPAFE AIN_7P；C44 / R32 在差分负端，不在信号通路上](../images/ADC前端电路.svg)

`ADC7` 这个节点上**只有** R31、C44、U3.61 三样东西，**没有对地电阻**。所谓"1k 到地"是 R32，
它接在 TPAFE 的**负输入脚 AIN_7GND**（芯片手册 pin62）上，是把差分负端经 1k 拴到 AGND，
属于差分滤波，不是信号分压。STM32 侧更直接（图 B）：`AIN2 —[R52 1k]— ADC17 —[C111]— AGND`，
同样没有分流电阻，连 R32 那个接地电阻都没有。

**由此得到两条可直接用的结论**：

1. **不存在 2:1 分压**。旧口径"板级系数 305.18 / 1611.3 µV/码"（按 2:1 折算到 `AINn` 侧的条件值）
   在本板上不成立；`docs/任务规划/数据可信.md` §2.1 已于 2026-10-27 改为引脚侧系数（152.59 / 805.66）。
   所以卡 0 只需**确认转换器 LSB 与逐通道映射**，不必再判别两种读法。
2. **端子侧斜率 = 引脚侧斜率**。所以在**端子侧**注入既安全（有 1k 串阻护着芯片）又能直接验 LSB，
   不必去碰 LQFP 引脚。

期望斜率（由转换器满量程事实推出，与前端无关）：

| 转换器        | 满量程                     | LSB              | **期望斜率**       |
| ---------- | ----------------------- | ---------------- | -------------- |
| TPAFE5160  | ±5 V（10 V 跨度 / 65536 码） | 152.587890625 µV | **6553.6 码/V** |
| STM32 ADC1 | 0~3.3 V（3.3 V / 4096 码） | 805.6640625 µV   | **1241.2 码/V** |

## 3. 注入点清单

串联电阻的两只焊盘就是两个注入层级：**1 脚 = 端子侧（靠 U5）**，**2 脚 = 引脚侧（靠转换器）**。

| 语义 | 串阻  | 端子侧节点           | 引脚侧节点   | 转换器脚        | 期望斜率          |
| -- | --- | --------------- | ------- | ----------- | ------------- |
| UA | R31 | `AIN1`（U5.A3）   | `ADC7`  | U3.61       | 6553.6        |
| UN | R28 | `AIN4`（U5.A4）   | `ADC6`  | U3.59       | 6553.6        |
| IA | R19 | `AIN8`（U5.B5）   | `ADC3`  | U3.53       | 6553.6        |
| UB | R52 | `AIN2`（U5.B7）   | `ADC17` | U17.44（PC4） | 1241.2        |
| UC | R20 | `AIN3`（U5.C14）  | `ADC12` | U17.37（PA3） | 1241.2        |
| IB | R49 | `AIN9`（U5.A8）   | `ADC15` | U17.42（PA6） | 1241.2        |
| IC | R46 | `AIN10`（U5.C9）  | `ADC10` | U17.35（PA1） | 1241.2        |
| IN | R48 | `AIN11`（U5.C10） | `ADC11` | U17.36（PA2） | 1241.2        |
| 温度 | R47 | `V_ZL2`（U5.C11） | `ADC14` | U17.41（PA5） | 不验（非线性，不参与标定） |

> 引脚侧没有串阻保护，注入前**必须外串 10 k 限流**。除非端子侧结果对不上、需要分离
> "转换器的错"和"前端的错"，否则不要用引脚侧。

## 4. 读数出口（固件只给这四行，没有命令控制台）

| 日志行                                                         | 频率     | 内容                       | 用途                  |
| ----------------------------------------------------------- | ------ | ------------------------ | ------------------- |
| `adc: UA=.. UB=.. UC=.. UN=.. IA=.. IB=.. IC=.. IN=.. T=..` | 每 10 s | **9 路原始码值**              | 本次验证的主读数            |
| `cal: ua_mv=.. un_mv=.. ia_mv=.. vl=.. cl=..`               | 每 10 s | UA/UN/IA 折算后毫伏 + 标定/削顶位图 | 旁证：码值 → 电压是否自洽      |
| `first: UA=.. … T=..`                                       | 每次开机一次 | 9 路原始码值                  | 与 `adc:` 行互校（同序同格式） |
| `frames=.. idle=.. adc1_err=.. tgap=..`                     | 每 10 s | 采集健康计数                   | 步骤 5 的节奏判据          |

`adc:` 行是 2026-10-27 新增的（`App/task/adc_task.c` 心跳块），此前只有 `cal:` 的三路，
验 8 个通道要复位二十余次。现在**全程不必复位**。

**「码」是什么**：ADC 输出的**原始整数**，中文常写「码值」/「AD 码」，英文对应 raw code / counts。
它表示"多少个最小刻度（LSB）"，**本身不是物理量**——电压 = 码 × LSB，而两片转换器的 LSB 不同：

| 转换器 | 位数与极性 | 码的范围 | 1 码 = | 换算示例 |
|---|---|---|---|---|
| TPAFE5160 | 16 位双极性 | −32768 ~ +32767（共 65536 码 = 10 V 跨度） | 152.59 µV | 11430 码 × 152.59 µV ≈ **1.744 V** |
| STM32 ADC1 | 12 位单极性 | 0 ~ 4095（共 4096 码 = 3.3 V 跨度） | 805.66 µV | 1000 码 × 805.66 µV ≈ **0.806 V** |

同一个整数落在两把刻度尺上代表不同电压（图由 `tools/arch_diagram/gen_adc_code_scale_svg.py`
生成，改图请改脚本重跑，勿手改 SVG）：

![两把刻度尺：TPAFE5160 16 位双极性 −32768~+32767、1 码 152.59 µV、11430 码≈1.744 V；STM32 ADC1 12 位单极性 0~4095、1 码 805.66 µV、1000 码≈0.806 V](../images/ADC码值刻度.svg)

**两把尺子不能混用**：同样是"1000"，在 TPAFE 上是 0.153 V，在 STM32 上是 0.806 V，差 5.3 倍。
所以 §5 各步的记录表里每一格都必须写明是哪一路（UA/UB/… 属 TPAFE，T 属 STM32），
抄错一行全盘结论作废。

本文一律用"码"而不是"伏"，有两个理由：① 固件 `adc:` 行打印的就是码，抄数不用心算；
② **标定还没做，把码换成伏正是本次要验证的事**——先换算再用，等于默认了尚未验证的系数。
判据里的"码值绝对值 ≤ 10"= 短接后读数离 0 不超过 10 个刻度，即 TPAFE 侧 ≈1.5 mV、
STM32 侧 ≈4 mV。

⚠ `adc:` 行某路取数失败时该槽打 0，所以"9 路全 0"要读作"没数据"，判据是同一份心跳里
`frames` 是否还在涨。

## 5. 步骤

### 5.1 步骤 0：断电核阻（5 分钟）

断电，万用表电阻档量两处，**期望值不一样**：

| 量哪里 | 期望 | 验的是什么 |
|---|---|---|
| **串阻两端**（1 脚 ↔ 2 脚，即端子侧焊盘 ↔ 引脚侧焊盘） | **≈ 1 kΩ** | 串阻焊好、没虚焊 |
| **注入点 ↔ AGND**（TPAFE 侧，UA/UN/IA） | **≈ 1 MΩ 量级** | 无意外短路；**不是 1 kΩ** |
| **注入点 ↔ AGND**（STM32 侧，UB/UC/IB/IC/IN） | 高阻，不定量 | 无设计直流通路，只作短路排查 |

### 5.2 步骤 1：零点（这一步是整套测试的分水岭）

**做什么**（8 路逐个重复，每路约 1 分钟）：

1. 断电，把该路**注入点短接到 AGND**（短接线之前先用 0 Ω 档确认该点与 AGND 直通）；
2. 上电，等 `adc:` 行出现（每 10 s 一行，9 路码值都在里面）；
3. 把该路码值抄进**下面的零点记录表**；
4. 断电拆短接线，换下一路。

**记录**（现场填；判据只看"短接后"那一列，"空载"列是留证用）：

> ⚠ **本表行序 = `adc:` 日志的列序**（UA UB UC UN IA IB IC IN），照着日志**从左往右**抄，
> 不要按"TPAFE 三路 / STM32 五路"重新分组。2026-10-27 现场实测就栽在这里：按语义分组抄，
> 结果 UN/IA 填成了 STM32 的 ~1000、UB/UC 填成了 TPAFE 的 ~11450——而 UN/IA 属 TPAFE、
> UB/UC 属 STM32，这两个量级在物理上不可能。**"转换器"列就是给这一眼准备的**。

| 通道 | 转换器 | 空载码值（浮空） | 短接 AGND 后码值 | 判据 |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| UA | TPAFE |  |  | ≤ 10 |
| UB | STM32 |  |  | ≤ 5 |
| UC | STM32 |  |  | ≤ 5 |
| UN | TPAFE |  |  | ≤ 10 |
| IA | TPAFE |  |  | ≤ 10 |
| IB | STM32 |  |  | ≤ 5 |
| IC | STM32 |  |  | ≤ 5 |
| IN | STM32 |  |  | ≤ 5 |

**怎么抄短接后的数**：短接一路时日志仍然打 9 路，只抄**该路**那一列，不要把整行贴进来。
顺手记下"哪一路塌到 0"——**若塌的不是你以为的那一路，那不是零点问题，是注入点标签与
固件通道名对不上，转 §5.4 逐通道映射去查**。另外：**短接后读到 0 是短接到位，不是取数失败**
（取数失败只在**没短接**时表现为恒 0，那种情况同一份心跳里 `frames` 仍在涨）。

空载列的量级参考：TPAFE 三路（UA/UN/IA）≈ 11430 码，STM32 五路 ≈ 1000 码。两列都记下来，
是因为"空载高两个数量级、短接后塌回 0"本身就是一个结论；只记短接后的数，看不出这件事。

**2026-10-27 首次实测（空载，已按日志列序归位）**：
UA 11429 · UB 1044 · UC 954 · UN 11453 · IA 11451 · IB 1040 · IC 1062 · IN 980。
与 18:04 烧录后那次开机日志（11428 / 1087 / 953 / 11452 / 11450 / 999 / 1016 / 987）一致，
两次都落在 TPAFE ≈11430、STM32 ≈1000 的量级。
短接列本轮仅 TPAFE 三路有效：UA −14、UN −15、IA −13（均 ≈2 mV）；STM32 五路当时记的是
整行日志、无法归属到具体通道，待重测。

**为什么这一步最关键**：空载（输入浮空）读数比判据高两个数量级，最可能的解释是输入悬空后
漏电流在滤波电容上建立的平衡点——短接 AGND 后应塌回 0。但如果**短接后仍读 11430**，那就是
真实偏置，且超过零点补偿上限 `ADC_CAL_B_MAX`（8192 码）——`adc_cal_set()` 会直接拒掉、
回退 ROM 系数、永远置不了 `VALID`，保护也就永远解不了锁。**那种情况必须回前端查**
（R32 那侧接地是否断、TPAFE 是否失调），不能靠软件补偿。

### 5.3 步骤 2：三点线性（用 UA 做，免复位）

3.3 V 轨经 10 k 电位器分压作源，逐点注入。**每点同时记两个数**：万用表读注入点实际电压、
`adc:` 行读对应码值。

**记录**（UA 一路，三点；"目标"列是调电位器的靶子，"实测"列填万用表读数）：

| 目标注入 | 实测电压（万用表） | 码值 | 反算 µV/码 | TPAFE 期望码 | STM32 期望码 |
| -------- | --------- | -- | ------- | --------- | --------- |
| ≈ 0.3 V  |           |    |         | 1966      | 372       |
| ≈ 1.0 V  |           |    |         | 6554      | 1241      |
| ≈ 2.0 V  |           |    |         | 13107     | 2482      |

拟合 R² = \______　斜率 = \______ 码/V　偏差 = \______ %

期望码两列并列，是因为同样的三个注入点也可能拿去复验 STM32 侧某一路（UA 对不上时换路交叉验证）；
两列数值差 5.3 倍，一眼能确认手上这支表笔当前接的是哪一片转换器。

判据：三点线性拟合 **R² ≥ 0.999**，斜率与期望值偏差 **≤ 2 %**。

偏差 > 2 % 时**先查前端**（焊点、串阻实际值、电位器负载效应），不要用系数去凑——
把硬件的错固化成"标定值"是最坏的结果。

### 5.4 步骤 3：逐通道映射（8 路各一次）

对每一路单独注入 1.0 V，其余路保持短接 AGND，读 `adc:` 行：

- **只有对应的那一路上升**，幅值落在期望码附近；
- 其余七路仍在零点附近。

任何"注入 A 路、B 路动"都是映射错。这一条比斜率更重要——映射错时斜率可能完全正常。

**记录**（8 路各一次）：

| 注入路 | 注入 1.0 V 后实际变动的路 | 码值 | 是否符合预期 |
| --- | --- | --- | --- |
| UA |  |  |  |
| UN |  |  |  |
| IA |  |  |  |
| UB |  |  |  |
| UC |  |  |  |
| IB |  |  |  |
| IC |  |  |  |
| IN |  |  |  |

`ADC通道映射说明.md` §3 的映射表如有不符，以实测为准并当场记在本表"是否符合预期"列。

### 5.5 步骤 4：极性（只 TPAFE 三路）

TPAFE 是双极性、二进制补码，可以注负压；STM32 是单极性，负半周测不了。给 UA/UN/IA 各加一个
**−1.0 V** 点。

**记录**（三路各两个点）：

| 通道 | +1.0 V 码值 | −1.0 V 码值 | 对称性偏差 |
| -- | --------- | --------- | ----- |
| UA |           |           |       |
| UN |           |           |       |
| IA |           |           |       |

判据：−1.0 V 点码值为**负**且落在 **−6554** 附近，幅值与 +1.0 V 点对称（差值 ≤ 2 %）
→ 符号位与补码解释正确。这一步专门补"连极性都没证过"这个缺口。

### 5.6 步骤 5：节奏（注入期间顺带看）

注入期间 `frames=` 应仍**严格 1000 Hz 递增**（10 s 间隔 +10000 左右），`idle=0`，
`adc1_err=0`。这一条替代了原方案里"用示波器看 U3.14 BUSY 有脉冲"的判据——不需要示波器。

### 5.7 步骤 6：回写

1. 把实测斜率、零点、映射结果写进 `docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md` §8，把"尚未执行"改成
   实测值 + 日期；
2. 若实测确认无分压，同步在 `docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md` §7.1 的链路分段表把第 ③ 段
   （`AINn` ↔ 转换器引脚）从"待台架实测"改为实测结论；
3. `docs/任务规划/数据可信.md` 卡 0 销项（按该文件夹"完成即删"的约定，删行不留记录）。

## 6. 判据汇总

| 项  | 判据                           | 不通过意味着                      |
| -- | ---------------------------- | --------------------------- |
| 零点 | TPAFE 码值绝对值 ≤ 10；STM32 码值绝对值 ≤ 5 | 有真实偏置，需查前端；可能超出补偿上限 |
| 线性 | R² ≥ 0.999                   | 前端非线性或注入源带载失真               |
| 斜率 | 偏差 ≤ 2 %                     | 前端有未识别元件，或转换器档位/参考错         |
| 映射 | 注入哪路只动哪路                     | 语义表与物理通道不符（`k_adc_map[]` 错） |
| 极性 | −1.0 V → −6554 码             | 补码符号处理错                     |
| 节奏 | 注入期间仍 1000 Hz                | 注入改变了输入共模，触发转换异常            |

## 7. 安全红线

1. **STM32 侧严禁超过 3.3 V**（VDDA + 0.3 V 即击穿），电位器上限就接 3.3 V 轨，不要接 5 V。
2. **TPAFE 侧按判据只到 ±2 V**，虽芯片容 ±5 V，但判据不需要更大。
3. **端子侧不许直接上额定电压**（220 V / 100 V 二次值）。本次是直流低压注入，
   与"加压试保护"是两件事，后者要等变比确认（`docs/任务规划/数据可信.md` 卡 0b）之后单独排。
4. **引脚侧注入必须外串 10 k**，且先接线后上电、先断电后拆线。
5. 注入源与板子**共地**；电位器一端接 3.3 V、一端接 AGND、中间抽头串 10 k 到注入点。