wandering1
0264b49489
新增 App/algo/freq.c/h：由 L2 基波相量导出系统频率。相邻两拍共轭 乘积 P=Z(m)·conj(Z(m-1)) 取角 = 每拍相位增量（免显式解缠绕），再按 自适应窗长 K_eff=round(8·Fs/(2·f_hat))（45~55 Hz 段 73~89 拍）做滑动 平均。定长窗受 20 点矩形窗负序泄漏纹波限制（实测扫频最坏 0.317 Hz； 60 拍 Kay 复数和 0.197 Hz，交叉项和角不按 1/K^2 衰减），自适应窗使 窗长恰为纹波周期 fs/(2f) 整数倍 -> 最坏 0.0101 Hz。推导与两轮弯路 写在 freq.c 文件头。 假值钳制带取 35~65 Hz，刻意宽于系统合理带 40.5~60.5：单拍相位差本身 带 ±5 Hz 泄漏纹波，贴边钳制会非对称丢弃纹波半周 -> 均值偏置（实测 45 Hz 点 +0.16 Hz）。系统合理带由 OF/UF 定值范围在消费侧把关。 幅值门 FREQ_AMP_MIN=50 码（拟定，待 L1-5 标定复核）：低于门判无有效 波形，停更新、valid 清零、读数保持 -> 浮空/PT 断线不发散。源优先级 UA(C02)->IA(C01)，按名前缀解析、每拍动态回退，切换即废相位基准。 prot_set：尾追加 8 项（PS_ID_COUNT 32->40，编号不回收） OF_EN/OF_HZ/OF_DLY/UF_EN/UF_HZ/UF_DLY/RET_OF/RET_UF。OF/UF 逐项通讯 地址不在本仓库 -> 全部 comm_addr=0 本地项（104 C_SE 不可寻址，待对照 参考表补）。频率返回系数独立（0.99/1.01），勿与电气量 0.95/1.05 共用。 bad_mask 随项数扩为 uint64_t。PROT_SET_BLOB_VER 1->2。 prot_set_store：换代与损坏分流。load 返回 2 = 版本/项数换代（本文件 打 INFO "prot set blob version change, defaults in use"），-1 = 真损坏 （defaultTask 按 CORRUPT 报 ERROR + 自检留痕）。B7 旧档（ver=1/32 项） 升级首启属预期路径，不得报成损坏。语义分流收在属主文件内， default_task.c 不动。 prot_elm：实例表加 src 字段（0=phasor rms，1=freq），PE_OF/PE_UF 尾 追加（PE_COUNT 7->9）。freq 无有效读数按方向填"必不启动"值（过量 0 / 欠量 1e30 -> 滞回比较恒假 -> 元件复位），不整拍跳过——频率源缺失不得 饿死电流/电压类元件（B5 行为不回归）。OF/UF 暂未映射独立 104 遥信点， 动作只经 YX15 保护总聚合可见（送检点表 = B10）。 板端接线：adcTask 在 phasor_run() 之后同拍调 freq_run()；心跳/首拍日志 追加 freq(<tag>): f=%ld valid=%u (x0.01)（MicroLIB 无 %f）。app_main 内核前 freq_init()。 主机单测：freq 46 用例（J1 扫频 45~55 Hz <=0.02 Hz 实测最坏 0.0101； J2 噪声 1% <=0.10 实测 0.0160；J3 启动收敛 <=40 ms 实测 20；J4 阶跃 50->51 <=120 ms 实测 98；J5 浮空 valid=0 不发散；J6 跳变 60 ms 内回 ±0.05；另直流 8000 码 / 3-5 次谐波 20%/10% / UA->IA 回退）。 prot_set 90（+TC-PS-011 OF/UF 行 + 64 位 bad_mask bit39 + 旧档拒绝）、 prot_elm 47（+OF/UF 滞回与方向隔离 + run() 测频接线）。回归：phasor 57、iec104 94 全绿。 J4=120 ms 是"精度优先于响应"的显式取舍（Lead 批准）：4 周波窗换 0.317->0.0101 Hz，测频响应 98 ms << OF/UF 定时限默认 1000 ms（占 总动作时间 <10%），暂态另有 J6 <=60 ms 兜底。 注册：freq.c 入 uvprojx algo 组 + check_registration.py SIM_EXEMPT （纯算法、模拟器无消费路径，照 prot_set.c 先例）。 @build 0 错误 0 警告（Code=207468 RO=18304 RW=1068 ZI=153084）。 RAM：RW_IRAM1 96096->96728 B（+632 B，73.3%->73.8%）、RW_CCM 不变 57376 B（87.9%）、Flash 224596->226840 B（+2244 B，21.4%->21.6%）； 台账随合并由 Lead 回填。stack_report：adcTask 静态最坏链 1320 B / 余量 1240 B（48%）改前后完全不变（freq_run 帧未进最坏链，无需抬栈）； protectTask 链 872 B / 余 1176 B（57%）同样不变。 gate: only mem-budget/mem-numbers pending lead ledger backfill -------------------------------------------------------------- 门禁实跑（pre-commit run --all-files，Lead 批准 --no-verify 提交）： 28 Passed / 2 Failed，失败仅 mem-numbers 与 mem-budget 两条——均为 docs/内存管理 受管快照与本 .map 不一致（台账由 Lead 每次合并后 --write 回填，避免多分支同改受管表冲突）。其余含 doc-links / coding-standard / no-mojibake / cppcheck / registration-check / 13 条主机单测钩子全 Passed（gitlint 属 commit-msg 阶段，不在该次 --all-files 内）。ci_local L0.5 全绿（freq 46/46 等）。 字节卫生自查（--no-verify 跳过卫生钩子，故手工核）：17 个暂存文件 全部 BOM=无 / CR=0（纯 LF）/ U+FFFD=0；自研 .c/.h 去注释后字符串 字面量 100% ASCII（唯一非 ASCII 字面量在 test/host/iec104/iec104_test.c 的既有用例名，非本次改动行；test/ 不在 coding-standard 钩子范围）。
122 lines
6.3 KiB
C
122 lines
6.3 KiB
C
/*
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* 模块名称：频率测量层（L2 派生量，L3-5 过频/低频的测量输入）
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* 模块功能：由 L2 相量使用区的基波相量导出系统频率——相邻两拍基波相量取
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* **共轭乘积** P = Z(m)·conj(Z(m-1))（其角 = 每拍相位增量，纯音 =
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* +2πf/Fs，免显式解缠绕），再对**自适应窗长**的相位增量做滑动平均：
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* K_eff = round(8·Fs/(2·f_hat)) ≈ 泄漏纹波周期 fs/(2f) 的整数倍
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* -> 非整周波 DFT 负序泄漏造成的 ~10 ms 周期相位纹波相消
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* （定长窗平均实测扫频误差 0.2~0.32 Hz，自适应窗进入 0.01 Hz 量级，
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* 推导与实测见 freq.c 文件头与 test/host/freq 输出）。
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* 覆盖规划 §3.3 L3-5 的测量侧与 §4.2 测频范围（45~55 Hz 建议段）。
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*
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* 原理与判据（详见 App/algo/README.md §3.7 与 test/host/freq/）：
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* - 采样率 Fs = 1000 Hz（TIM3 节拍，与 phasor 同源）；45~55 Hz 段每拍
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* 相位增量 ≈ 0.28~0.35 rad，距 ±π 缠绕边界裕度巨大，无歧义；
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* - 瞬时值钳制：单拍相位差折算越出 35~65 Hz（**假值带**，宽于系统合理带
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* 40.5~60.5=参考 CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX，规划 §10.1——贴边会非对称
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* 丢弃泄漏纹波半周造成偏置，见 FREQ_INST_* 注释）判为采样间隙/相位
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* 跳变假值，本拍不入窗；
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* - 幅值门：源相量有效值 < FREQ_AMP_MIN 判"无有效波形"（浮空输入/PT 断线），
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* 停止更新、valid 清零、读数保持 → 台架浮空 rms≈0 不发散；
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* - 信号源优先级：UA 基波 → IA 基波（UA 无幅值时用 IA，台架只注电流亦可测频）。
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*
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* ⚠ 本层**纯算法**：不碰寄存器、不碰 RTOS、不自己取数（输入 = phasor 使用区）
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* → 主机侧可免桩单测（L0.5，落实登记簿 A-4）。
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* 适用平台：STM32F407ZGTx（Cortex-M4F，硬件 FPU）
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* 作者：DTU 项目组
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* 创建日期：2026-10-12（B8）
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* 修改记录：
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* v1.0 2026-10-12 DTU 项目组 创建：相位解缠绕测频 + 滑动平均 + 幅值门
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*/
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#ifndef FREQ_H
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#define FREQ_H
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#include <stdint.h>
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/* 测频标称采样率（Hz）：TIM3 1 kHz 节拍，与 phasor/sample_ring 同一时基 */
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#define FREQ_FS_HZ 1000.0f
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/* 单拍（逐拍相位差折算）**假值钳制带**（Hz）：越出即判采样间隙/相位跳变/
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* 深度畸变过渡段产生的粗大假值，本拍不入窗（读数保持）。
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* ⚠ 与"系统合理频率带"分开定：非整周波 DFT 泄漏让单拍相位差本身带
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* ±5 Hz 量级纹波（45/55 Hz 端实测），钳制带若贴住 40.5~60.5（参考
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* CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX，规划 §10.1）会**非对称丢弃纹波半周** → 均值
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* 偏置（实测 45 Hz 点 +0.16 Hz）。放宽到 35~65 Hz 后仍拦得住窗滑 2 拍的
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* ≈2f（90~110 Hz）与相位跳变假值，又不吃掉正常纹波。
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* 系统合理带 40.5~60.5 由消费侧把关（OF/UF 定值范围 50~55 / 45~50），
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* 测量层不做截断——测量层只保证"测得准"。 */
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#define FREQ_INST_MIN_HZ 35.0f
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#define FREQ_INST_MAX_HZ 65.0f
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/* 幅值门限（有效值，**原始码值口径**，L1-5 标定未实现）：低于该值判
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* "无有效波形"。⚠ 拟定值（远小于正常波形千级码值、远大于浮空噪声），
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* 标定落地后须按工程量口径复核（同 prot_set 默认值"拟定"口径）。 */
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#define FREQ_AMP_MIN 50.0f
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/* 相位增量滑窗环容量（拍）：96 拍 = 96 ms 上限。实际平均窗长**自适应**
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* （freq.c fq_read_freq：K_eff = round(8·Fs/(2·f_hat))，45~55 Hz 段 73~89 拍），
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* 使窗长恰为 DFT 负序泄漏纹波周期 fs/(2f) 的整数倍 -> 纹波相消。
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* 保护定值延时 ≥100 ms，~90 ms 窗不影响动作时序判据。 */
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#define FREQ_AVG_TAPS 96u
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/* 自适应窗长下限（拍）：K_eff 钳位区间下界（启动段窗未满时按已有拍数）。 */
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#define FREQ_AVG_MIN 72u
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/* 判"启动收敛完成"所需最少样本数（拍）：20 拍 = 20 ms（首个有效相量后
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* 21 拍内出首个读数）。窗未满时按已有样本求均值（部分窗），收敛快。 */
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#define FREQ_START_TAPS 20u
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/*
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* 函数功能：频率测量层初始化
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* 入口参数：无
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* 返 回 值：0 - 成功
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* 限定条件：内核启动前调用（无 RTOS 依赖）；须在 phasor_init() 之后无要求
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* （本层只在使用区就绪后才产出）
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* 函数说明：清平均缓冲/计数/读数/有效标志；可重复调用（幂等）。
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*/
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int freq_init(void);
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/*
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* 函数功能：每拍测频步进（读 phasor 使用区 → 相位差 → 钳制 → 滑动平均）
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* 入口参数：无
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* 返 回 值：无
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* 限定条件：仅采集消费者任务上下文（adcTask），**须在 phasor_run() 之后**
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* 同拍调用（本拍相量已切换使用区）
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* 函数说明：相量未就绪（-2）→ 本拍不更新；幅值门失效 → 停更新、valid 清零、
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* 读数保持；单拍乘积角折算越出 40.5~60.5 Hz → 假值拍入 0（不进窗）。
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* 窗未满 FREQ_AVG_TAPS 时按已有乘积求和（部分窗），收敛快。
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*/
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void freq_run(void);
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/*
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* 函数功能：读测得频率（工程量 Hz）
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* 入口参数：out - 输出（NULL 直接返回 -1）
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* 返 回 值：0 - 已有读数（out = 现值，可能为保持值）；-1 参数错；
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* -2 - 从未启动收敛（尚无任何有效读数，out 写 0）
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* 限定条件：无（任意上下文；float 单字读，Cortex-M 原子）
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* 函数说明：本函数判"**有没有数**"；判"数新不新"（幅值门是否仍 OK）
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* 用 freq_valid()。保护元件消费口径 = get==0 && valid==1。
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*/
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int freq_get(float *out);
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/*
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* 函数功能：读"本拍有效"标志（幅值门 OK 且已启动收敛）
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* 入口参数：无
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* 返 回 值：1 - 读数新鲜；0 - 未启动或幅值门失效（读数仍保持）
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* 限定条件：无
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* 函数说明：供心跳日志与保护元件判"测量可信"用。
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*/
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uint8_t freq_valid(void);
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/*
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* 函数功能：读最近一次有效读数（不判新鲜度）
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* 入口参数：无
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* 返 回 值：Hz；从未收敛返回 0.0
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* 限定条件：无
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* 函数说明：单字 float 读，原子。
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*/
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float freq_last(void);
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#endif /* FREQ_H */
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