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STM32F4-Base/docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md
wandering1 e4d70f9fcb docs(真值): 勘查 13 条文档/代码不一致全部处置(10 改 3 核实)+ 补 3 处
证据源 = 主树 ci-artifacts/archify/architecture-dtu-overview-20261030-095132/
evidence.md §11。该目录不入库,故把每条的判据与实测源抄进正文,别让证据只活在
一台机器上。处置口径:能改的改成与代码同源,核实后确认文档没问题的明确写「不改」。

判停点与就绪屏障(条 1、条 3)
- AGENTS 原写 `protect_task.c:98` 直接停走判据:`:98` 是 `s_prev_cal_lock` 变量,
  判停点是 `App/task/protect_task.c:268 if (adc_cal_prot_blocked() != 0u)`,
  判定本体在标定层 `adc_cal_prot_blocked()`、protectTask 只是消费者 → 改引用,
  同步 `ui_task.c:240` 页面注释与 `docs/任务规划/数据可信.md` 的同一处行号。
- `SYS_EVT_FTP_READY` 有生产者(`Src/freertos.c:490`,注释自陈预留)无消费者;
  `SYS_EVT_TIMESYNC_READY` 全仓无生产者也无消费者(只有定义与测试桩)。
  AGENTS、`sys_events.h` 位注释、屏障配图(生成器 + 产物)三处从「四个就绪位
  并列」改成「bit0/bit1 在用 + bit2/bit3 预留」,并指向
  `docs/架构设计/项目启动顺序管理.md` §3.2 的逐位对照表。ftpTask 实际等的是
  `NET|STORAGE`(`Src/freertos.c:477-479`,WaitAll|NoClear,100 ms 分片喂狗)。

/log 不是「三本」(条 5)
- `App/log/sys_log_mcu.c` 的 `s_paths[]` = run / selftest / accid / alarm /
  start / oper / yk 七本 64B 定长文本 + `soe.log`(64B 定长二进制)+ `wdev.log`
  (变长取证行,`App/fs/vol_lock` 侧投,不走定长格式)。
  → AGENTS 两处、总览 §2.1 与 §4 的「三本」改成「七本 + SOE(+ wdev 取证行)」。

主机单测 44 套 → 47 套(条 2,两把机器尺互证)
- `scripts/check_test_coverage.py --list` 打印 47 行;`ls -d test/host/*/` = 48 个
  一级目录,唯一没有 `run_unit_test.py` 的是 `common/` ⇒ 47 套。
- 差额三名 = 屏板链路套件:`sb_proto`、`sb_link`(2026-10-29 入库)、
  `sb_led_map`(2026-10-30 入库)。专属钩子仍是 22 根 ⇒ 无专属钩子的从 22 套变 25 套。
- 同步面:AGENTS、`docs/门禁说明/README.md`、`host-unit-tests.md` §6 台账(名单补
  三名)、`docs/代码规范/pre-commit使用说明.md`、`主机单测覆盖率口径.md`(含耗时句)、
  `scripts/README.md`、总览目录树、`.pre-commit-config.yaml` 三处注释、
  `test/host/sys_log_mcu/sys_log_mcu_test.c` 一处注释。
- 带日期戳的历史测量值按纪律冻结不动:28 套、41 套 ~105 s、40 套/18 套那三处。

本仓 LVGL 版本(条 6)
- vendored 版本 = `Lib/lvgl/lv_version.h:9-11` 的 9.3.0;总览两处「LVGL v9.2」与
  `gen_arch_svg.py` 图内文字改 v9.3 并重跑产物(脚本与产物同一笔,`generated-fresh`
  逐字节核)。
- **刻意不动**:`docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md` 两处「LVGL v9.2 文档」+
  GitHub `release/v9.2` 分支 URL ——那是对外游某分支文档的引用,不是本仓版本声明。

触发口径与栈值(条 4、7、9、10)
- ADC 映射 §1「ADC1 为软件触发」是旧口径:`Src/adc.c:53` 实为
  `ADC_EXTERNALTRIGCONV_T3_TRGO` → 改成 TIM3 TRGO,并补一句「TIM3 与 TPAFE 的
  CONVST 之间没有硬件耦合,仍不构成共同采样触发」,缺陷结论本身不变。
- 同文档 adcTask 栈 512 → 640 words(`Src/freertos.c:159 .stack_size = 640 * 4`)。
- `docs/UI设计/UI_设计架构.md` 的 uiTask 栈「16384 words」是单位错:
  实为 4096 words = 16384 B(`Src/freertos.c:218`),顺手补上行号。
- `App/app/app_main.c:197` 注释「DE = PD0」陈旧:`:198` 实传 `ST_DIR4_*`
  (V0.1 实板 PA15,V0.0 才是 PD0)→ 注释改指 V0.1 网表报告的引脚迁移表。
- 两处已退役编号 `N-18`(ADC 映射、V0.1 网表报告)换成登记簿条目名
  「双转换器无共同采样触发」。

核实后确认「文档没问题」的三条(条 8、12、13)
- 黄金参考「菜单 8 状态 + 内容页 66 张」:`simulator/tests/ref/` 实测 66 个
  `shot_*.bin`,与 `ui-golden` 钩子显示名一致 → 不改。
- `App/task/rs485_task.c` 存在但 `Src/freertos.c` 不创建它(grep 无 rs485):
  AGENTS 与总览都已写明「尚未接线 / 暂缓」,图侧画成「实现待接线」→ 不改。
- 104 端口 `:2404` 是工厂默认、可经 `/config.ini` `[comm]` 改 → 总览索引表补
  「默认」二字;「uiTask 10 ms 节拍」核实 = `ui_tokens.h:65 UI_TASK_TICK_MS 10` ✓。

并行勘查会话的同族发现(它扫「文档声明数 vs 真值」,逐处独立复验后采纳 3 处)
- `App/protocol/iec104/iec104_link.h` 头注释写「端口:TCP 2404(§1.5 B0 定义)」,
  同文件下方已写「服务端口真源已迁 [comm] 段」= 自相矛盾 → 补「工厂默认」并指回
  [comm] 与「下次重 bind 即生效」。
- `scripts/gen_task_table.py` 的 iec104Task 描述「:2404 监听」→「工厂默认 :2404
  监听」,`--write` 重生成 README 任务表(AGENTS 表无描述列,实测未被改写)。
- `App/log/README.md` 五行写入点行号全漂:事故 181→188、告警 184→191、启动
  176→183(`App/task/protect_task.c`);操作 `iec104_pts.c` 574/602→582/610、
  `default_task.c` 242→266、`sys_log_mcu.c` 646→682;遥控 573/576/582/586/596/
  598/609 → 581/584/590/594/604/606/617(宿主 `sim_syslog.c:245` 原值正确、未动)。
- **撤销一条**:我早先记的「`docs/算法/继电保护功能复现规划.md:225` 声称记录本已
  有消费者」与原文不符——:225 实为规划表里「动作/SOE 记录 | 复用 `sys_log`」一行,
  属能力复用口径、不是当前态断言 → 不改。教训:**改引用前逐处读现文,别照自己
  上一轮的笔记盲替**(这条比改中的每一处都值钱)。
- 同一批勘查还报了约 12 处「`2404` 缺『工厂默认』限定词」(AGENTS、`App/protocol/
  README.md`、`Src/freertos.c` 注释、5 篇 docs、`test/host` 工具,含一张配图生成器
  要连产物同批重跑)与 `测试开发标准流程.md`「像素层 60 内容页」、
  `.pre-commit-config.yaml` uinav 注释「快检档 18 张黄金参考」(后者写时为真、
  描述的却是钩子现有行为):**本笔刻意不做**,另开任务空间处理——那批要同时动
  AGENTS.md 与 `.pre-commit-config.yaml` 两处单写者面,与并行会话撞车的代价更高。
- 端口生效语义(用户裁定 2026-10-30):产品基线写「公共地址与端口可配…改后需重启
  生效」,代码 `App/task/iec104_serv.c` 是「ca 改后要重启;port 下次重 bind 才生效」
  ——裁定**按代码语义要改**处理(改了端口应立刻重 bind),属固件行为变更,另开任务
  且需真机验证;`.serialtest/config.json` 写死 `i104: listening on 2404` 必检锚点
  是同题(现场改端口会让串口回归假失败),一并留给那条任务。

自查(任务树内)
- `check_doc_links.py --sections-strict`:12 个改动 .md 逐个 rc=0;
  `check_mermaid.py` 改动 .md 全 rc=0;`check_generated_fresh.py` PASS
  (25 个生成器 / 21 一致 / 4 存量基线);`check_nested_comment.py --all` PASS
  (449 文件,新发 0、存量 2);`check_bom_drift.py --all` 99 个名单文件无漂移。
- 编译:`.dsh/skills/keil-build` 退出码 0(0 错误 0 警告),
  Program Size Code=246720 RO=29836 RW=2052 ZI=149708 —— 与本树凭证同码,
  证明这批改的确实只有注释与文档。
- 字节体检:23 个文件无 CR / U+FFFD / 行尾空格 / 缺末行换行;`ui_task.c` 被编辑后
  丢的 3 字节 BOM 已补回(bom-guard 复验通过);5 处「三连空行」逐文件与
  HEAD 比对确认是存量(Python 生成器的 PEP8 双空行与个别 C 文件原有空行)。
- 一次性工具 `ci-artifacts/fix_docs2.py`:断言式规则表,按文件读一次、在演化文本上
  逐条替换、一次写盘。第一版写成「每条规则各自从启动时快照起算」,同一文件后一条
  把前一条整体覆盖,只有每文件最后一条活下来——靠「改完再全仓复扫旧形态」当场抓到,
  这条判据本身已值得写进流程。
- 待办:`git add` 后需重跑 `ram_baseline.py --update`(体积凭证按 git 索引内容生成,
  未 staged 的文件不在凭证里,`check_size_gate.py --local` 现在因此报红)。
- 未 commit、未 push(AGENTS.md 边界:提交属 Ask first)。
2026-10-30 14:19:35 +08:00

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# V0.1 ADC 通道映射表(权威口径)
> **一句话结论**:V0.1 共 **17 路**模拟采样——**8 路进 TPAFE5160**(16 位、8 通道同步、**±5 V 满量程 = 10 V 跨度**、LSB ≈ 152.59 µV,板上 RANGE 接 GND,口径见 §7.1)、**9 路进 STM32 内部 ADC**(12 位、顺序采样、0~3.3 V 单极性)。网名 `AINn`、板级网名 `ADCn`、转换器通道号**三套编号互不等价**(V0.1 有 13/17 路被置换),任何代码 / UI 显示 / 自检注入**必须以本表为准,不得假设 `AINn = ADCn`**。
>
> 语义分配由硬件于 **2026-10-09** 确认;网名与电阻对应关系取自 [`V0.1.tel`](V0.1.tel)(第 227~262 行),引脚号取自数据手册 LQFP144 引脚表([`../芯片手册/stm32f405rg.md`](../芯片手册/stm32f405rg.md))。
---
## 1. 语义分配(2026-10-09 硬件确认)
| 语义 | 网名 | 类别 | 说明 |
|---|---|---|---|
| **UA** | AIN1 | 电压 | A 相电压 |
| **UB** | AIN2 | 电压 | B 相电压 |
| **UC** | AIN3 | 电压 | C 相电压 |
| **UN** | AIN4 | 电压 | 零线(中性线)电压 |
| **IA** | AIN8 | 电流 | A 相电流 |
| **IB** | AIN9 | 电流 | B 相电流 |
| **IC** | AIN10 | 电流 | C 相电流 |
| **IN** | AIN11 | 电流 | 零线电流 |
| **温度** | V_ZL2 | 温度 | 温度检测模拟采样 |
| 备用 | AIN5 / AIN6 / AIN7 / AIN12 / AIN13 / AIN14 / AIN15 / V_ZL1 | — | **未使用**(悬空或不用),软件侧一律标 `RESERVED`,不参与采集与上报 |
**设计口径(重要,2026-10-10 更正)**:本产品的**电能计量在子板(计量模块)完成**,主板 ADC 只做**监视 / 辅助测量**。但**"8 路电气量被分到两片转换器上"(UA/UN/IA 走 TPAFE5160,UB/UC/IB/IC/IN 走 STM32 12 位 ADC)是 V0.1 的硬件缺陷**——建档时(2026-10-09)写的"有意分配、不要按'8 路电气量应全部走 TPAFE'去修正"**说法作废**:该分配**就是需要修正的对象**,已列入下一版硬件(V0.2)改版项(登记簿条目「双转换器无共同采样触发」)。
**缺陷实质(为什么必须改)**:
1. **跨转换器通道没有同一时刻性**:TPAFE5160 是 8 通道**同步**采样,STM32 ADC 是**顺序**扫描(9 通道一轮 ≈ 67 µs),且两片转换器**没有共同采样触发**(CONVST 只打 TPAFE;ADC1 由 TIM3 TRGO 触发——见 §7 与 `Src/adc.c:53`,但 TIM3 与 TPAFE 的 CONVST 之间没有硬件耦合,仍不构成「共同采样触发」)。于是 UA↔UB、IA↔IB 这类同族量之间**相位关系不确定**,主板侧任何功率 / 功率因数 / 相角 / 对称分量类运算都不成立。
2. **精度与量程不一致**:TPAFE 16 位 ±5 V **双极性**(LSB ≈ 152.6 µV,满量程 = 10 V 跨度,口径见 §7.1)vs STM32 12 位 0~3.3 V **单极性**(前端无中点偏置,交流量负半周削顶;LSB ≈ 806 µV)。同为相电压,UA 与 UB/UC 满量程码值差 16 倍、可用象限也不同——同一套算法无法统一处理 8 路电气量。
3. **语义与硬件归属交叉**:UA 在 TPAFE、UB 在 STM32,固件映射表 / UI 通道序 / 自检注入都必须逐通道查表绕开这个交叉(本文件 §4、§5 两张表的存在本身就是代价)。
**下一版硬件(V0.2)改版要求**:**8 路电气量 UA/UB/UC/UN/IA/IB/IC/IN 全部接到 TPAFE5160 的 8 个通道**,备用路与温度(V_ZL2)留给 STM32 ADC。TPAFE 现被 5 条备用路占着(`AIN5`/`AIN13`/`AIN7`/`AIN15`/`AIN12` → ADC1/ADC2/ADC4/ADC5/ADC8),与要迁过来的 5 路(UB/UC/IB/IC/IN)**正好 5 换 5**:只需把这 5 路串联电阻在转换器一侧的目的地对调,**元件数量与料号不变,属走线级改动**。改版后本表 §3 的"转换器 / 代码通道"两列须按 V0.2 网表重出——这也是消费侧**必须按语义取数、不得写死下标**的原因。
**V0.1 现板的软件口径**:主板侧只做**逐通道独立监视**(有效值 / 越限 / 温度),**禁止**做跨转换器的同周期相位、功率、功率因数、矢量类运算;确需此类量,取子板计量模块的结果。
---
## 2. 三套编号,别混
| 编号族 | 含义 | 出现位置 |
|---|---|---|
| `AINn`(n=1~15)、`V_ZL1/2` | **子板侧网名**:语义挂在这一层(UA/UB/…/温度) | 连接器 U5 各脚 → 串联电阻 |
| `ADCn`(n=1~17) | **主板 ADC 输入网名**:电阻另一侧、滤波电容、转换器输入脚 | 电阻 → 滤波器 → U3 / U17 |
| 转换器通道号 | 软件真正要用的编号:TPAFE `ch1~ch8`(= 驱动 `buf[0..7]`)/ STM32 `ADC_CHANNEL_x` | 固件、UI、自检 |
V0.1 相对 V0.0 把 `AINn ↔ ADCn` 的电阻对应关系置换了 13 路(见 [`V0.1_网表详细分析报告.md`](V0.1_网表详细分析报告.md) §6),所以**网名编号完全不能当通道号用**(例:`AIN1`(UA) 实际落在 TPAFE 第 7 通道)。
---
## 3. 完整映射表(17 路)
TPAFE5160(U3)通道脚:`AIN_1P`=49 / `AIN_2P`=51 / `AIN_3P`=53 / `AIN_4P`=55 / `AIN_5P`=57 / `AIN_6P`=59 / `AIN_7P`=61 / `AIN_8P`=63。
STM32(U17)为 LQFP144 脚号。
| 语义 | 网名 | U5 脚 | 串联电阻 | 板级网名 | 转换器 | 转换器脚 / MCU 脚 | **代码通道** | 状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| **UA** | AIN1 | A3 | R31 | ADC7 | TPAFE5160 | U3.61 = `AIN_7P` | `buf[6]`(ch7) | 在用 |
| **UB** | AIN2 | B7 | R52 | ADC17 | STM32 ADC123 | U17.44 = **PC4** | `ADC_CHANNEL_14` | 在用 |
| **UC** | AIN3 | C14 | R20 | ADC12 | STM32 ADC123 | U17.37 = PA3 | `ADC_CHANNEL_3` | 在用 |
| **UN** | AIN4 | A4 | R28 | ADC6 | TPAFE5160 | U3.59 = `AIN_6P` | `buf[5]`(ch6) | 在用 |
| 备用 | AIN5 | B6 | R12 | ADC1 | TPAFE5160 | U3.49 = `AIN_1P` | `buf[0]`(ch1) | RESERVED |
| 备用 | AIN6 | C13 | R5 | ADC9 | STM32 ADC123 | U17.34 = PA0 | `ADC_CHANNEL_0` | RESERVED |
| 备用 | AIN7 | A5 | R23 | ADC4 | TPAFE5160 | U3.55 = `AIN_4P` | `buf[3]`(ch4) | RESERVED |
| **IA** | AIN8 | B5 | R19 | ADC3 | TPAFE5160 | U3.53 = `AIN_3P` | `buf[2]`(ch3) | 在用 |
| **IB** | AIN9 | A8 | R49 | ADC15 | STM32 ADC123 | U17.42 = PA6 | `ADC_CHANNEL_6` | 在用 |
| **IC** | AIN10 | C9 | R46 | ADC10 | STM32 ADC123 | U17.35 = PA1 | `ADC_CHANNEL_1` | 在用 |
| **IN** | AIN11 | C10 | R48 | ADC11 | STM32 ADC123 | U17.36 = PA2 | `ADC_CHANNEL_2` | 在用 |
| 备用 | AIN12 | B3 | R13 | ADC8 | TPAFE5160 | U3.63 = `AIN_8P` | `buf[7]`(ch8) | RESERVED |
| 备用 | AIN13 | A6 | R17 | ADC2 | TPAFE5160 | U3.51 = `AIN_2P` | `buf[1]`(ch2) | RESERVED |
| 备用 | AIN14 | C12 | R45 | ADC13 | STM32 ADC123 | U17.40 = PA4 | `ADC_CHANNEL_4` | RESERVED |
| 备用 | AIN15 | B4 | R26 | ADC5 | TPAFE5160 | U3.57 = `AIN_5P` | `buf[4]`(ch5) | RESERVED |
| 备用 | V_ZL1 | A7 | R51 | ADC16 | STM32 ADC123 | U17.43 = PA7 | `ADC_CHANNEL_7` | RESERVED |
| **温度** | V_ZL2 | C11 | R47 | ADC14 | STM32 ADC123 | U17.41 = PA5 | `ADC_CHANNEL_5` | 在用 |
**汇总**:TPAFE 8 路 = AIN5/13/**8**/7/15/**4**/**1**/12;STM32 9 路 = AIN6/**10**/**11**/3/14/**9**/**2**/V_ZL1/**V_ZL2**(粗体为在用通道)。
---
## 4. TPAFE 侧:读出顺序 → 驱动缓冲区下标
`tpafe5160_read_all()` / EXTI 自动读取按 RD 时序连续读 8 次,`FRSTDATA` 标记第一通道,故 **`buf[0..7]` = `ADC1..ADC8` 网名 = TPAFE `ch1..ch8`**:
| `buf[i]` | 板级网名 | TPAFE 通道 | 语义 |
|---|---|---|---|
| 0 | ADC1 | ch1 | RESERVED(AIN5) |
| 1 | ADC2 | ch2 | RESERVED(AIN13) |
| **2** | ADC3 | ch3 | **IA** |
| 3 | ADC4 | ch4 | RESERVED(AIN7) |
| 4 | ADC5 | ch5 | RESERVED(AIN15) |
| **5** | ADC6 | ch6 | **UN** |
| **6** | ADC7 | ch7 | **UA** |
| 7 | ADC8 | ch8 | RESERVED(AIN12) |
> 消费侧**必须经语义映射表取数**(`UA → buf[6]`),不要按"buf[0]=UA"这类直觉下标写代码。
---
## 5. STM32 侧:网名 → 引脚 → 代码通道宏
| 板级网名 | U17 脚 | 引脚 | **代码宏** | 语义 |
|---|---|---|---|---|
| ADC9 | 34 | PA0 | `ADC_CHANNEL_0` | RESERVED(AIN6) |
| ADC10 | 35 | PA1 | `ADC_CHANNEL_1` | **IC** |
| ADC11 | 36 | PA2 | `ADC_CHANNEL_2` | **IN** |
| ADC12 | 37 | PA3 | `ADC_CHANNEL_3` | **UC** |
| ADC13 | 40 | PA4 | `ADC_CHANNEL_4` | RESERVED(AIN14) |
| ADC14 | 41 | PA5 | `ADC_CHANNEL_5` | **温度(V_ZL2)** |
| ADC15 | 42 | PA6 | `ADC_CHANNEL_6` | **IB** |
| ADC16 | 43 | PA7 | `ADC_CHANNEL_7` | RESERVED(V_ZL1) |
| **ADC17** | **44** | **PC4** | **`ADC_CHANNEL_14`** | **UB** |
> ⚠️ **`ADC17` 网名 ≠ `ADC_CHANNEL_17`**。PC4 在 F407 上是 `ADC123_IN14`,代码必须写 `ADC_CHANNEL_14`;`ADC_CHANNEL_12` 是 **PC2(pin 30)**,写错就读到另一只脚。
**CubeMX 侧标签(2026-10-09 已写入 `STM32F407-Demo.ioc` 并生成代码,格式 `板级网名_语义`)**:`ADC9_RES` / `ADC10_IC` / `ADC11_IN` / `ADC12_UC` / `ADC13_RES` / `ADC14_TEMP` / `ADC15_IB` / `ADC16_RES` / `ADC17_UB`(9 脚已配到 ADC1 的 IN0..IN7 + IN14,生成代码里对应 `main.h` 的 `ADC9_RES_Pin`…`ADC17_UB_Pin`)。⚠ PA0 标签首次配置时误写成 `AD9_RES`(少个 C),已改回 `ADC9_RES`(`.ioc` + `Inc/main.h` + `Src/adc.c` 三处同步)。
**引脚可用性核查(2026-10-09)**:`STM32F407-Demo.ioc` 中 PA0~PA7、PC4 **此前均未分配**(PC5 = LED1,与 ADC 无关)→ 这 9 路做模拟输入无冲突,现已配给 ADC1。PA4/PA5 兼 `DAC_OUT1/2`,作模拟输入期间须保持 DAC 关闭(当前固件未启用 DAC ✓);PA4/PA5/PA6/PA7 的 SPI1 复用未使用(SPI1 走 PB3/PB4/PB5)✓。
---
## 6. 对既有文档的勘误(2026-10-09,依据 DS8626 引脚表)
1. **PC4 的通道号**:`docs/硬件平台/V0.1_网表详细分析报告.md` §4.6 / §9-3 / §11 与 `docs/硬件平台/V0.0_网表详细分析报告.md` B5 处写的 "PC4 = `ADC12_IN12`、代码用 `ADC_CHANNEL_12`" **有误**——DS8626 引脚表:PC4 = LQFP144 pin 44,附加功能 **`ADC12_IN14`**;`ADC_CHANNEL_12` 对应 **PC2(pin 30)**。正确写法:**`ADC_CHANNEL_14`**。
2. **"PB0 非 ADC 输入脚" 不成立**:PB0 = LQFP144 pin 46 = **`ADC12_IN8`**(PB1 = pin 47 = `ADC12_IN9`)。所以 V0.0 把 `ADC17` 接 pin 46(PB0)**电气上是有效通道**,并非"死通道"。V0.1 改到 pin 44(PC4)的**实际收益是解除与 LED2(PB0)的复用**,不是"救活无效通道"——V0.0 报告 B5 的定性需按此理解。
---
## 7. 实现注意事项(当前固件现状,2026-10-10)
| 项 | 现状 | 影响 |
|---|---|---|
| **通道归属(硬件缺陷)** | 8 路电气量分属两片转换器:UA/UN/IA → TPAFE,UB/UC/IB/IC/IN → STM32 ADC | **V0.1 硬件缺陷**(非有意分配,理由见 §1)→ V0.1 上禁止跨转换器做相位/功率/功率因数/矢量类运算;**V0.2 改版要求 8 路电气量全部走 TPAFE**(登记簿条目「双转换器无共同采样触发」) |
| STM32 ADC 外设 | **已生成(2026-10-09,CubeMX 6.17 + FW_F4)**:`Src/adc.c`/`Inc/adc.h` 已入库并挂进 `MDK-ARM/*.uvprojx`;`Inc/stm32f4xx_hal_conf.h` 的 `HAL_ADC_MODULE_ENABLED` 已生效;HAL `stm32f4xx_hal_adc.c/_ex.c` + `stm32f4xx_ll_adc.h` 已补入仓库(HAL 原本是裁剪子集);`Src/main.c` 里 `MX_ADC1_Init()` 排在 `MX_IWDG_Init()` 之后。生成配置核对无误:9 通道 / Rank 1~9 / 全部 144 cycles / `ScanConvMode=ENABLE` / `ContinuousConvMode=DISABLE` / `ExternalTrigConv=ADC_SOFTWARE_START` + `EDGE_NONE` / `EOCSelection=ADC_EOC_SINGLE_CONV` / `DataAlign=RIGHT` / 12 位;`HAL_ADC_MspInit()` 已把 PA0~PA7+PC4 配成 `GPIO_MODE_ANALOG` | 硬件通路已打通(`hadc1` 可用);**消费者已落地**——`App/algo/adc_input.c` 的 `stm32_take()`(「STM32 ADC1 启动与扫描」,v2.0,2026-10-10):ADC1 由 **TIM3 TRGO 硬件触发**一轮 9 通道 + **DMA2_Stream4 循环搬运**进乒乓双缓冲,任务侧只消费刚完成的半区(零忙等),9 通道一轮 ≈ 67 µs |
| ADC1 上电自校准 | **已补(2026-10-10)**:`Src/adc.c` 的 `USER CODE BEGIN ADC1_Init 2` 调用 `adc1_calibrate()`(实现同文件 `USER CODE BEGIN 1`,按 RM0090 §13.3.6:清 ADON→等生效→置 ADON→置 CAL→等 CAL 由硬件清零)。⚠ **CubeMX 不生成这一步**,且本仓库裁剪版 HAL **没有** `HAL_ADCEx_Calibration_Start`、裁剪版 CMSIS 头**没有** `ADC_CR2_CAL`(bit3,代码里按 RM 自建 `ADC1_CAL_BIT`)→ 属 USER CODE 区手工定制,审计项 `adc1-calibration-call` / `adc1-calibration-impl` 兜底 | 实测有效:校准前后同一拍 STM32 侧 6 路**同向**变化 `UB 898→961`、`UC 978→1038`、`IB 906→922`、`IC 1061→1071`、`IN 1017→1055`、`T 790→846`(+10~+63 LSB ≈ 0.2~1.5 % FS);TPAFE 侧 `UA/UN/IA` 一字不变 → 变化确来自 ADC1 校准。缺这一步不报错,只是**读数带失调** |
| ADC 时钟 | CubeMX 的 F4 ADC 面板**有** Clock Prescaler 一项(此前"面板没有该项、固定 DIV2"的判断有误),已选 **PCLK2/4 → ADCCLK = 21 MHz** ✓。面板里 **DIV2 是灰的、选不到**:DB 里 `FadcConstraint Max=36000000`,APB2 = 84 MHz → DIV2 = 42 MHz 超限,该候选值被 `Action="DISABLE"` 禁掉,超规值进不来 | **不设额外防护(2026-10-09 决定)**:约束已由 CubeMX 把关;`.ioc` 虽不保存 `ADC1.ClockPrescaler` 键,重生成也只会回落到约束允许的值。按 144+12 cycles 算 ≈ 7.4 µs/通道、9 通道一轮 ≈ 67 µs |
| `adc_task` | **已实现(B1,2026-10-10;语义取数与有效性层 v2.3;P1-5 事件驱动消费,2026-10-10)**:`App/task/adc_task.c` 每拍调 `adc_input_poll()`(`App/algo/adc_input.c`)= TPAFE `tpafe5160_snapshot()` 原子快照(8 通道)+ 消费一帧 STM32 ADC1 DMA 乒乓缓冲,**经 `adc_input_raw()` 按语义取数**(不再直接索引驱动缓冲);**消费唤醒由 TIM3 ISR 置位 `ADC_WAKE_FLAG`**(不再 1 ms 轮询);任务在 `Src/freertos.c` 的 `USER CODE` 区创建为 `adcTask`(640 words / **AboveNormal**,`Src/freertos.c:159 .stack_size = 640 * 4`) | 数据路径已通(台架 `/serial-boot-test`:`frames` 严格 1000 Hz 递增、**`idle=0`**、`adc1_rc=0` / `adc1_err=0`) |
| TPAFE 采样触发 | **周期 CONVST 已实现(2026-10-10)**:`Src/main.c` 的 `HAL_TIM_PeriodElapsedCallback` 在 **TIM3 更新事件(1 kHz)** 内调 `tpafe5160_start_conv_irq()`;`app_main_init()` 用 `HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3)` 启动节拍(在 `tpafe5160_init()` 之后)。同一 TIM3 更新事件还经 **TRGO** 硬件触发 ADC1 一轮 9 通道(DMA 搬运),并调 `adc_tick_irq_notify()` **唤醒消费者**(P1-5 方案 a,2026-10-10;内含"消费者就绪"门)→ 两片转换器由同一硬件事件同源对齐 | 连续波形(1 kHz);详见 `docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md` §4(DMA 乒乓搬运)与 §6(事件驱动唤醒) |
| 前端偏置 | 每路 1k 串联 + 滤波 C 跨接差分输入;差分负端(`*_GND` 网)经 1k 拴 AGND。**不是对地分压**(2026-10-27 网表追线定死,拓扑图见 §7.1),**无中点偏置** | TPAFE 输入阻抗 **1 MΩ 恒定**(`../芯片手册/TPAFE5160.md` "Analog Input Impedance" 节),故端子对 AGND 的直流通路 = 1k + 1 MΩ + 1k ≈ **1.002 MΩ**,不是 1 kΩ。两侧各 1 kΩ 是手册要求的**源阻抗匹配**(AIN_nP / AIN_nGND 外接源阻抗相等以抵消失调),**不是分压**。STM32 侧只能测 **0~3.3 V 单极性**,交流量负半周被削顶;主板侧只做监视可接受,若要算 RMS/功率需硬件补偏置或明确算法口径 |
| TPAFE 量程(**2026-10-25 量程口径冻结定死**) | 板上 RANGE 接 GND → **±5 V 双极性量程**(芯片手册输入量程表:RANGE = 0 → −5 ~ +5 V),16 位二进制补码,**±5 V 满量程 = 10 V 跨度**,LSB = 10 V / 65536 ≈ **152.59 µV/码(@ 转换器引脚)**。“±10 V” 是芯片的另一可选档(RANGE = HIGH,跨度 20 V、LSB ≈ 305.18 µV),**本板未用**——历史版本曾把本板误标为“±10 V 双极性”,与 §7 本行矛盾、且会让 TPAFE 侧系数差一倍,更正记录见 §9 | 用 `tpafe5160_to_voltage()` 换算;端到端口径见 §7.1 |
| 取数契约(**2026-10-10 已修**,E-44 / E-45 / E-58 闭环) | 旧的 `get_buf` / `data_ready` / `clear_ready` **已删除**(删除前确认全仓库零调用者):`get_buf` 只给指针、任务再拷 → 被 BUSY EXTI 抢占就是**两帧混合**;`s_ready` 电平标志被 `start_conv_irq` 触发前清 0 → **重触发即丢未消费帧**;`read_all` 从不看 FRSTDATA(宏有定义、代码零引用)→ 芯片死亡时返回 OK + 常量垃圾。现口径:**`tpafe5160_snapshot(dst, count)`**(临界区原子拷贝,返回 1/0/-1,**仅任务上下文**)+ **`tpafe5160_frame_seq()`**(帧序号只增不清)+ **`tpafe5160_frstdata_err()`**(无跳变帧计数);`tpafe5160_init()` 增**首帧自检**——一帧读下来 FRSTDATA 无跳变(芯片不驱动并行总线;板上 R24 4.7k 上拉会把它钉死为高)→ 返回 `-3` + `[ERR]` | 消费者**只能**用 `snapshot()` 取数(`AGENTS.md` 已立为铁律);真机实测开机 `[ADC] Init OK` 现只在自检帧通过后才打印 → 判据在本板成立、非空转 |
### 7.1 端到端量纲链路口径(网名 AINn → 端子 → 变比 → 码值 → 满量程,2026-10-25 量程口径冻结定死)
> 出处:`docs/任务规划/数据可信.md` §2.1(量程口径冻结)。本节把 **语义端子(二次侧)→ 子板/端子板 → 网名 `AINn` → 主板电阻网络 → 板级网名 `ADCn` → 转换器引脚 → 码值 → 满量程** 的链路**逐段**定口径。
> ③ 段(`AINn` ↔ 转换器引脚)已有台架实测数值——变比 **1:1**,斜率实测见 §8.1;④ 段(语义端子 ↔ `AINn` 的子板/
> 端子板变比)仓库内没有任何数据,只给口径与判据。
**芯片级口径(定死,与前端网络无关)**:
| 项 | 口径 | 依据 |
|---|---|---|
| TPAFE5160 量程档 | 板上 RANGE(U3 pin8)接 GND → **±5 V 双极性**(−5 ~ +5 V);RANGE = HIGH 的 ±10 V 档本板未用 | [`V0.0_网表详细分析报告.md`](V0.0_网表详细分析报告.md) §4.5“模式配置全对:RANGE(pin8)=GND → ±5V” + [`../芯片手册/TPAFE5160.md`](../芯片手册/TPAFE5160.md) 输入量程表(RANGE = 0 → −5 ~ +5;RANGE = 1 → −10 ~ +10) |
| TPAFE 码值格式 | 16 位二进制补码(−32768 ~ +32767,全量程 65536 码 = 10 V 跨度) | 芯片手册 DC Accuracy(16 bit / NO missing code);`Drivers/BSP/TPAFE5160/tpafe5160.c` 的 `tpafe5160_to_voltage()` 注释 |
| TPAFE LSB(@ 引脚) | 10 V / 65536 ≈ **152.59 µV/码**(≈6553 码/V) | 由上两行推得;与 §7“TPAFE 量程”行、驱动注释一致 |
| STM32 ADC1 LSB(@ 引脚) | 12 位单极性 0 ~ 3.3 V:3.3 V / 4096 ≈ **805.66 µV/码**(≈1241 码/V) | §7 生成配置行;`docs/任务规划/数据可信.md` §2.1 同口径 |
“±10 V”只允许出现在“芯片可选档”语境。本文件 2026-10-09 建档时曾把文首摘要写成“TPAFE … ±10 V 双极性”,与 §7 的 ±5 V 档矛盾、**TPAFE 侧系数因此会差一倍**——2026-10-23 `docs/任务规划/数据可信.md` §2.1 挂账该冲突并要求量程口径冻结定死;现**定死为“±5 V 满量程 = 10 V 跨度、LSB 152.59 µV”**,文首摘要与 §7 已按此更正。全仓其余“±10 V”字样仅剩芯片手册转写与 `tpafe5160.h` 中 RANGE 枚举可选档注释(均为芯片能力描述,非本板配置口径),不构成歧义。
**③ 段的实际拓扑**(2026-10-27 按 `V0.1.tel` 逐通道追线,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` 节点上**只有** R31、C44、U3.61 三样(网表第 241 行),**没有对地元件**——所以 ③ 段
不是分压器,变比 **= 1:1**。C44 / R32 那一串接在 `ADC7_GND`(= TPAFE 负输入 `AIN_7GND`)上,
是差分滤波,不在信号通路上。STM32 侧同构且更简(图 B:`C111` 直落 AGND,连接地串阻都没有)。
**链路分段口径**:
| 段 | 关系 | 状态 |
|---|---|---|
| ① 语义 ↔ 网名 ↔ 板级网名 ↔ 转换器代码通道 | §2/§3/§4/§5 的 17 路映射表 | **定死**(本文件为唯一权威) |
| ② 转换器引脚电压 ↔ 码值 | TPAFE `U_pin = code × 152.59 µV`(code 带符号);STM32 `U_pin = code × 805.66 µV` | **定死**(纯转换器事实,上表) |
| ③ `AINn`(串联电阻子板侧)↔ `ADCn`/转换器引脚 | **变比 = 1:1(2026-10-27 定死)**:`ADCn` 节点只有 {串阻.2, 滤波 C, 转换器引脚},无对地元件(拓扑图见上)。旧"读法 A(2:1 分压 → 305.18 / 1611.3 µV/码)"**作废**——它是把接在差分负端的 1k 误读成对地分压 | **定死**(网表级结论 + **2026-10-27 台架实测确认**,见 §8.1:端子侧注入斜率 6544.2 码/V,与引脚侧理论 6553.6 差 0.14 %,不存在 2:1 分压)。已知电压注入验证已闭环 |
| ④ 语义端子(二次端子)↔ `AINn` | 子板/端子板变比:仓库内**无任何文档**(`docs/硬件平台/` 只有 `.tel` 网表与分析报告,无子板原理图;§8 步骤 4) | **缺口**——待「端子/子板变比确认」实测确认;拿不到变比则"端子二次值"不成立、`eng` 保持 0 |
**可评审结论**:
1. **ROM 默认系数按 ② 引脚口径冻结**:TPAFE 通道 `k = 152.59 µV/码`、STM32 通道 `k = 805.66 µV/码`;标定折算的输出单位 = **ADC 引脚电压 V**(`eng = 0`)。该口径**不依赖** ③④ 两个未决项,自本节点死即成立——这就是 M4 承诺边界止于“引脚电压”的依据(`docs/任务规划/数据可信.md` §2.6)。
2. `docs/任务规划/数据可信.md` §2.1 旧表的“板级系数(输入侧)305.18 / 1611.3 µV/码”**已随 ③ 段定死而删除**(2026-10-27):该值按 2:1 分压折算,而网表证明 `ADCn` 节点无对地元件。板级系数 = 引脚侧系数(152.59 / 805.66);305.18 / 1611.3 今后只允许出现在“±10 V 档 LSB”语境(芯片手册口径),不得再当本板系数。
3. **满量程必须写明参考点**:TPAFE 通道满量程 = ±5 V **@ 引脚**(跨度 10 V);③ 已定 1:1、④ 仍未知,故端子侧满量程只允许写“引脚侧数值 × ④ 比”,**严禁**把“码 × 152.59 µV”当端子二次值写进代码/文档(那是引脚电压)。
4. **已知电压注入验证已于 2026-10-27 闭环**(六项判据全 PASS,实测见 §8.1):③ 段 1:1 由台架直接证实,
② 引脚侧 LSB 与实测斜率差 0.14 %,逐通道映射与极性均已验。**仍待实测的是 ④**(端子→引脚
变比,即端子/子板变比确认)与两点标定;两者完成前 `eng` 保持 0、输出单位仍是 ADC 引脚电压。
实测斜率与 ② 理论值偏差 >2 % 时**先查前端**(分压/变比/焊接),不得用系数凑错斜率
(`docs/任务规划/数据可信.md` §8 风险表)。
---
## 8. 逐通道验证方法(上板自检口径)
1. **TPAFE 侧**:对目标 `AIN` 注入 1 V DC → 观察对应 `buf[i]` 变化(UA→`buf[6]`、UN→`buf[5]`、IA→`buf[2]`),同时 U3.14 `BUSY` 有脉冲;**语义与下标不符即映射错**。✅ **2026-10-27 已执行**(原 2026-10-23 挂账的"无执行记录"已消除;`docs/硬件平台/V0.0_网表详细分析报告.md` §5.1 第 6 条的同一验证随之关闭)。判据按已知电压注入验证的**不需要示波器**口径执行:① "`BUSY` 有脉冲"改用固件帧计数——注入前后 `tpafe5160_frame_seq()` 仍严格 1000 Hz 递增即等价;② 幅值判据改用万用表读注入点实际电压 + 同时读 `adc_input_raw()` 码值,三点线性拟合(R² ≥ 0.999)。
2. **STM32 侧**:对目标引脚(如 PC4=UB)注入 0.5 V → 读 `ADC_CHANNEL_14` 应变化;若不变而相邻通道变化 → 通道宏写错(见 §5 警告)。✅ **2026-10-27 已执行**(原 2026-10-10 的"尚未执行"已消除;当时台架只验证了"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",台架无信号源);映射的**代码侧**一致性有两道保证:① `App/algo/adc_input.c` 的 `k_adc_map[]` 与 CubeMX 标签(`ADC17_UB`=PC4 等)逐条对齐;② 开机自检 `adc_input_init()` 校验每个 STM32 语义通道都落在 `k_stm32_rank_ch[]` 扫描序列内(挡"映射到不扫描的通道 → 恒读陈旧值")。
3. **备用通道**:RESERVED 路不接入任何语义,UI 与上报里不得出现;若实测有读数漂移,只记录不消费。
4. **端子侧变比(2026-10-23 补,2026-10-27 收窄)**:上面 1/2 两条都只到 **ADC 引脚**。③ 段(`AINn` ↔ 转换器引脚)已由网表追线定死为 **1:1**(`ADCn` 节点无对地元件,拓扑图见 §7.1),**板内不再有未知比值**;剩下的未知量只有 ④ **子板/端子板变比**——它在仓库里没有任何文档给出(`docs/硬件平台/` 只有 `.tel` 网表与分析报告,无子板原理图)。故**不得**用"2:1 分压"换算出二次值;该变比由「端子/子板变比确认」实测确认。
### 8.1 2026-10-27 实测记录(首次执行,六项判据全 PASS)
**注入点在端子侧**(`U5.x` 连接器焊盘,见 `docs/测试说明/专项验证/ADC前端注入验证流程.md` §3),
未碰 LQFP 引脚——有 1k 串阻护着,且 ③ 段已定 1:1,端子侧斜率即引脚侧斜率。
完整步骤、现场记录表与逐项判据见该文档 §5/§6,此处只留结论。
| 项 | 实测 | 判据 | 结论 |
|---|---|---|---|
| 零点(8 路短接 AGND) | 0~5 码(TPAFE ≤4.6 mV / STM32 ≤4.0 mV) | TPAFE ≤30 / STM32 ≤5 码 | PASS |
| 三点线性(UA) | R² = 0.9999997 | ≥0.999 | PASS |
| 斜率(UA,TPAFE) | **6544.2 码/V**(期望 6553.6,偏差 −0.14 %),截距 −7.2 码 | 偏差 ≤2 % | PASS |
| 逐通道映射 | 8 路各自塌到**本路**(零点步骤逐路代偿) | 注入哪路只动哪路 | PASS |
| 极性(TPAFE 三路) | −6566 / −6568 / −6566,对称性 ≤0.34 % | 落在 −6554 附近且 ≤2 % | PASS |
| 节奏 | 注入前/后 Δ9998 码 / 10 s ≈ 1000 Hz,`idle=0`、`adc1_err=0` | 注入前后仍 1000 Hz | PASS |
**由此确认的三件事**:
1. **③ 段变比 = 1:1 得到台架直接证据**(原为网表追线的推断)。端子侧注入斜率 6544.2 码/V,
与引脚侧理论 6553.6 差 0.14 %——若存在 2:1 分压,斜率会是理论值的一半(约 3277),实测不存在。
旧"板级系数 305.18 / 1611.3 µV/码"据此**第二次**被否(第一次是网表拓扑)。
2. **8 路语义 ↔ 物理端子一一对应**,`k_adc_map[]` 与 §3/§5 映射表无误。
3. **TPAFE 补码符号位解释正确**:−1.0 V 点码值为负、幅值与 +1.0 V 点对称。
**两项残留口径**(不影响本轮 PASS,但别当成已验证):**串扰**未单独证(零点步骤时其余七路浮空、
本身在漂,小幅串扰看不出来);**节奏**只测了注入前后、没测注入进行中。