wandering1
4a4ad6bc5f
现状口径：/keil-build 与 /serial-boot-test 是 DSH 会话的技能调用名， 不是 shell 命令；「名 + 命令行参数」的命令形态改为可执行体 run_boot_test.py 的真实调用。 - AGENTS.md：别名说明重写为「技能调用名不是 shell 命令」，两条目改 「编译（/keil-build）」「串口回归（/serial-boot-test）」 - keil-build / serial-boot-test 两 skill 调用名与示例同步；task-worktree 方案文档去掉 @build/@test 惯例从句；@task 保留（不在点名范围） - 123 文件现状陈述全改；台架捕获、变更记录/时间线、rename 映射输入 等 41 行历史证据保留旧名 - gen_memory_svg.py 6 处措辞随改，3 张 SVG 产物同批重跑 - 顺手补并行方案同行漏网计数 51→52 钩子 验证：提交期快钩子对 123 文件实跑全 Passed；check_doc_links --all rc=0（3038 处、无法判定 0）；check_mermaid --all rc=0；YAML 解析 52 钩子不变；skill-size rc=0；py_compile 全过；字节卫生零漂移。
221 lines
27 KiB
Markdown
221 lines
27 KiB
Markdown
# 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 **N-18**）。
|
||
|
||
**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 为软件触发）。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 N-18） |
|
||
| 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`（512 words / **AboveNormal**） | 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）：
|
||
|
||
|
||
|
||
`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。
|