STM32F4-Base/App/algo

App/algo/ — 采集与算法层（L1 / L2 / L3）

本目录的索引：文件清单、依赖、逐文件的"改代码必须知道"、构建与测试入口、新增模块动作。 详细设计——机制、契约、判据、为什么这样设计 → docs/算法/采集与算法层设计说明.md（本文不复制其内容）。 分层归属与功能项状态 → docs/算法/继电保护功能复现规划.md §2.1； 通道映射唯一权威 → docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md；采样节拍 → docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md。

1. 文件清单（一眼版）

文件	层	作用（一句话）	主要对外入口	覆盖规划项
adc_input.h / .c	L1	统一语义取数：两片转换器的码值按语义（UA…IN / 温度）暴露，并消费 STM32 ADC1 的 DMA 乒乓缓冲	adc_input_init() adc_input_poll() adc_input_raw()	L1-2 / L1-3 / L1-4
adc_health.h / .c	L1	采样有效性判定：吃计数快照，产出静默 / 丢帧 / 单调性 / 错误增量故障位（判定与告警编排分离）	adc_health_check() adc_health_flags()	L1-6
sample_ring.h / .c	L2 输入	按语义通道存最近 2 周波（40 点），供相量层"以当前时刻为终止"取窗	sample_ring_push_frame() sample_ring_window()	L2 输入（为 L2-6 供数）
phasor.h / .c	L2	全周傅氏：一周波 20 点 DFT → 基波 / 谐波相量（有效值口径），双区原子切换供无锁读	phasor_run() phasor_get() phasor_calc()	L2-1 / L2-2 / L2-3 / L2-6 / L2-7
freq.h / .c	L2 派生量	频率测量：相邻两拍基波相量共轭乘积取角 + 自适应窗滑动平均 + 假值钳制 + 幅值门（UA→IA 源回退）	freq_run() freq_get() freq_valid()	L3-5 测量侧（测频范围 → docs/算法/继电保护功能复现规划.md §4.2）
prot_set.h / .c	L3 输入	保护定值模型：Q10 定点 RAM 表 + 范围校验 + 校验和封存 / 自检 / 闭锁 + 持久化 blob 纯逻辑	prot_set_load_raw() prot_set_get_f() prot_set_selfcheck()	L5-1 载体
prot_elm.h / .c	L3	保护元件框架：通用"越限 + 返回系数滞回 + 定时限"核 + 数据驱动实例表（过流三段 / 过负荷 / 过压 / 欠压 / 零序过压 / 过频 / 低频）	prot_elm_run() prot_elm_eval() prot_elm_active_mask()	L3-1 / L3-3 / L3-4 / L3-5 / L3-6（软件侧）

依赖（自下而上、无环）：adc_input.h（纯枚举 + 声明）← sample_ring ← phasor ← freq； prot_set 独立；prot_elm ← prot_set + phasor + freq。 adc_health 只吃调用方喂进来的计数快照，不反向依赖 L1 实现。

除 adc_input.c 外全部零平台依赖（只用 stdint.h / math.h / stddef.h 与本目录头） → 可被主机单测 #include 原样纳入、免桩跑。adc_input.c 另依赖 adc.h（hadc1）与 tpafe5160.h（快照），主机侧以桩头替身。

2. 一拍的数据流（一眼版）

adc_input_poll() → adc_input_raw() ×9 → sample_ring_push_frame() → phasor_run() → freq_run() → 消费者（adcTask 心跳与 L1 健康判定；protectTask 每 20 ms 取相量 / 频率跑 prot_elm_run()）。节拍 = TIM3 1 kHz 更新事件，两片转换器同源触发。 完整数据流图与初始化落点 → docs/算法/采集与算法层设计说明.md §2。

3. 逐文件要点（只留"改代码时必须知道"的；机制与理由见设计文档）

改本目录前先记四条红线：① 取数只经 adc_input_raw()，不写死下标；② 禁止跨转换器做 相位 / 功率 / 矢量运算（N-18）；③ 标定未落地，现以原始码值充当工程量，幅值读数不可作精度判据； ④ 本层不建任务、不等事件、不写日志，*_init() 才可在内核前调。 全文 → docs/算法/采集与算法层设计说明.md §10。

3.1 adc_input.c / adc_input.h — L1 语义取数

• 语义映射表 k_adc_map[] 的内容唯一权威是 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md；V0.2 改版只改表内容，API 不动。
• adc_input_poll() 仅任务上下文（TPAFE 快照是临界区）；STM32 侧固定滞后 1 拍。
• 四类 STM32 计数（adc1_seq / adc1_gap / adc1_err / adc1_hw）成因不同，勿混读。
• 本目录唯一允许出现 HAL 调用的文件。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §3。

3.2 sample_ring.c / .h — L2 输入采样环

• 整帧写入后才推进写指针 → 取到的窗永远落在整帧边界。
• 本拍取数失败 → 整拍跳过入环（adc_task.c 的 skip），绝不补 0 点。
• 不做跨通道运算、不做丢帧判定（只出 frames() 计数）。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §5。

3.3 phasor.c / .h — L2 相量计算

• 系数表预乘 √2/N → fAmSQ 直接是有效值（口径 docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3）。
• 实例表 k_inst[] 数据驱动：新增实例只在表尾加一行。
• 任一实例不足一周波 → 本拍整体不产出（不切使用区）；每拍 20 点全部重算（不做增量递推）。
• → docs/算法/采集与算法层设计说明.md §6。

3.4 adc_health.c / .h — L1 有效性判定

• 三类位严格分开：电平（可自愈）/ 锁存（必留痕）/ 边沿事件（仅当拍）；静默 ≠ 丢帧。
• gap 不告警（消费者超拍是已知现象）；告警编排在 adc_task.c，不在本层。
• 首拍 check() 只建基线。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §4。

3.5 prot_set.c / .h — 保护定值模型（L5-1 载体）

• 装载 all-or-nothing：任一项越界整表不装载，越界项由 prot_set_bad_mask() 指认。
• 批量 prot_set_set() 后必须 prot_set_seal()；单项原子写用 prot_set_set_sealed()。
• 定值项 / 实例只许尾部追加（枚举序 = 数组序 = 校验和覆盖序）。
• blob 换代（返回 2）≠ 损坏（返回负）：前者打 INFO、不记自检。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §8、§12.3。

3.6 prot_elm.c / .h — L3 保护元件框架

• 数据缺失两种处理刻意不同：相量类任一未就绪 → 整拍跳过；频率类无有效读数 → 按方向填"必不启动"值，不整拍跳过。
• prot_set_locked() 或投退 = 0 → 元件整体复位不判据；跨上下文复归走 prot_elm_request_reset()。
• 零序过流（IN 走 STM32）故意不在实例表；OF / UF 无独立 104 遥信点，只经 YX15 总聚合可见。
• prot_elm_init() 须在 phasor_init() 之后。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §9。

3.7 freq.c / .h — 频率测量（L3-5 的测量输入）

• freq_run() 仅 adcTask 上下文，须在 phasor_run() 之后同拍调；保护口径 = freq_get() == 0 && freq_valid() == 1。
• 精度靠自适应窗长（窗长 = 泄漏纹波周期的整数倍）；定长平均压不到 0.02 Hz， 换窗长 = 换精度，二者不是独立旋钮。
• 源切换即废相位基准重建（UA / IA 无共同相位基准，N-18）。
• 判据 J1~J6 与实测口径 → docs/算法/采集与算法层设计说明.md §7.2（与 test/host/freq/freq_test.c 文件头同源）。

4. 构建与测试

4.1 挂载与模拟器边界

• 七个 .c 已登记在 MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx；../App/algo 已在 <IncludePath> 内。
• 本层不进 simulator/CMakeLists.txt（UI 模拟器不跑采集链路）：七个文件全部登记在 scripts/check_registration.py 的 SIM_EXEMPT（附理由），registration-check 钩子反向校验（N-23）。

4.2 主机侧单测（L0.5）——生产源文件以 #include 原样纳入

模块	命令	pre-commit 钩子
相量 / 采样环	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/phasor/run_unit_test.py	phasor-unit-test
ADC 输入层	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/adc_input/run_unit_test.py	adc-input-unit-test
有效性校验	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/adc_health/run_unit_test.py	adc-health-unit-test
定值模型	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/prot_set/run_unit_test.py	prot-set-unit-test
元件框架	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/prot_elm/run_unit_test.py	prot-elm-unit-test
频率测量	& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/freq/run_unit_test.py	freq-unit-test

改本目录任一 .c/.h，提交时对应钩子自动跑。用例清单与判据数字的属主是各 test/host/<模块>/ 与 docs/测试说明/ 下的单测说明，本文不复制（三处抄数字必然打架）。

4.3 板端

@build 0 错误 0 警告 → @test 看 [ADC_TASK] 首拍 / 心跳（phasor(...)、freq(...)、 ring / skip / adc1_* / tgap）；健康判据 = 零 [ERR]（健康告警全以 [ERR] 开头， 误报会被闭环直接抓住）。→ docs/算法/采集与算法层设计说明.md §12。

5. 新增一个算法模块的固定动作

1. 在本目录建 xxx.c/h，文件头写模块注释块（规范 V1.0），尽量零平台依赖以便免桩单测。
2. 用 new-source-file skill 注册到 MDK-ARM/STM32F407-Demo.uvprojx（新建子目录还要补 <IncludePath>）。 模拟器侧二选一：有消费路径 → 加 simulator/CMakeLists.txt；纯算法无消费路径 → 加 scripts/check_registration.py 的 SIM_EXEMPT（照本目录既有七条写理由），否则 registration-check 拦。
3. 加 test/host/<模块>/ 主机单测 + .pre-commit-config.yaml 钩子（照 phasor-unit-test 抄）。
4. 消费者写在 App/task/，本层只出"数"；跨转换器禁令见 §3 开头四条红线。
5. 在本 README §1 清单加一行，并在 docs/算法/采集与算法层设计说明.md 里写清该模块的契约与理由。

6. 相关文档

• 本层设计与判据：docs/算法/采集与算法层设计说明.md
• 通道映射权威口径：docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md
• 分层与功能项清单：docs/算法/继电保护功能复现规划.md
• 傅氏算法与有效值口径：docs/算法/傅氏算法详解.md
• 采样节拍（TIM3 1 kHz + TRGO 触发 ADC1 / DMA）：docs/子系统设计/ADC采样节拍设计说明.md
• 相量层 / ADC 输入层单测细则：docs/测试说明/相量层单元测试说明.md、docs/测试说明/ADC输入层单元测试说明.md
• RAM 与栈台账：docs/内存管理/RAM使用分析与优化方案.md