5a9988b557
清掉的(读者无从解析、且所指文档已不存在) - 已删任务文档的编号:Task #32、其内部 §5 / §4.3、P1-5、P0-2、P1-4a、 "方案 a"、"Lead 批准 2026-10-12" - 正文里当代词用的文件版本号:"(v2.7 起为 AboveNormal)""已随 v2.0 事件 驱动改造删除""(v2.0:DMA 消费)""见文件头 v1.3 说明"等 → 改写成陈述现状 - 测试与脚本同类:adc_input 桩头"v2.0:DMA 模型"、stub/adc.h 的 v2.0、 check_cubemx_survival.py 段头的"2026-10-10 v2.8"、run_all_suites.py 的"方案 A" 刻意保留 - 可检索登记簿锚点:P-AUDIT 真条目(P0-1/P1-8/P2-1/P2-9/P3-11)、S6/S11、 E-31/E-44、N-18/N-23/N-32、B1/B5/B7/B8、L1-x~L5-x 功能号 - 文件头修改记录块内的 vN.M(规范 V1.0 §2.1/§2.2 要求保留该块;块内编号 在本文件内自洽可读) 顺带纠正注释与代码已经不一致的过时事实 - 仍把 TIM6 写成现行节拍源:Src/main.c 的 include 注释与回调注释、 Src/freertos.c 的 adcTask 块 → 改 TIM3;adc_input.h 修订条目里"ADC1 只认 TIM2/TIM3/TIM8 的 TRGO"不准确 → 换成指向判据(ADC采样节拍设计说明 §3.2) - App/algo/phasor.c 双区注释称"唯一消费者是 adcTask、为后续保护任务预留", 实际 protectTask 已跨上下文读(prot_elm_run -> phasor_get)→ 改为"读者跨 adcTask 心跳与 protectTask 判据两个上下文,勿改加锁、勿取消双区",并同步 修正 docs/算法/采集与算法层设计说明.md 同一句 - adc_tick_irq_notify() 的"拒绝 ISR 内计算"理由仍写"内含 2 ms 忙等"(DMA 化 后已无忙等)→ 换成三条真实理由:任务级共享数据 / 计算量 / 生成区回调 - 裸 §5(指代不明)与"规划 §1.6 / 规划 §4"昵称式 → 写成完整路径紧邻式 字节卫生(Edit 会静默剥 BOM) - App/task/ui_task.c 与 Drivers/BSP/UI/ui_net_sink.c 被剥掉 BOM 两次,均按 3 字节 EF BB BF 前缀补回并复验;全部 20 个文件 CR=0、U+FFFD=0、无行尾空白 门禁 - @build 0 错误 0 警告,且 Program Size 与清理前逐项相同 (Code=213356 RO=18580 RW=1184 ZI=131480)→ 纯注释改动、中文未被误重编码 - ui-golden 首跑红:新工作树缺被 gitignore 的黄金参考 simulator/tests/ref/ (不入库、只在主工作树生成过);从主工作树复制该基线后复跑通过 → 注释改动 零像素影响 - 全套 pre-commit 在这 20 个文件上 Passed(coding-standard / cppcheck / 6 个主机单测 / doc-links / task-table / mem-numbers / cubemx-survival / registration-check / mem-budget / font-charset / ui-golden / id-check) - id-check 可判定比例 82.71% -> 82.88%(删掉的是"形似 P-AUDIT 但查无定义"的 假锚点),悬空引用 863 -> 854
206 lines
7.8 KiB
C
206 lines
7.8 KiB
C
/*
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* 模块名称:相量计算层(L2 相量计算)
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||
* 模块功能:全周傅氏算法(单频 DFT)——系数表预乘 √2/N,fAmSQ 直接即有效值。
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* 覆盖 L2-1 系数表 / L2-2 实例 / L2-3 有效值 / L2-6 滑动窗 / L2-7 双区交换。
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* 适用平台:STM32F407ZGTx(Cortex-M4F,硬件 FPU)
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* 作者:王建锋
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* 创建日期:2026-10-10
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* 修改记录:
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* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建:L2-1/2/3/6/7
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*/
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#include "phasor.h"
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#include <math.h>
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#include <stddef.h>
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#include "sample_ring.h"
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/* ===== L2-1 全周傅氏系数表 =====
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* g_fFFTSin20[k] = sin(2πk/N)·(√2/N)
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* g_fFFTCos20[k] = cos(2πk/N)·(√2/N) N = PHASOR_N = 20
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||
* 权威口径:docs/算法/傅氏算法详解.md §2.3("把 √2 藏进系数表")。
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||
* 本表为**离线生成**的 float 常量(不在运行期调 sinf/cosf):确定、无 libm 精度依赖。
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* 主机侧单测 test/host/phasor/ 会**逐项按上式复核本表**(防转录错),
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* 并以合成正弦做端到端复核(读数误差 ≤ 1%)。
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||
* 精确零点(sin(π)=0、cos(π/2)=0)直接写 0.0f,不保留浮点噪声。 */
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||
static const float k_fft_sin[PHASOR_N] = {
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||
+0.000000000e+00f, +2.185080200e-02f, +4.156269506e-02f, +5.720613897e-02f, +6.724984944e-02f,
|
||
+7.071068138e-02f, +6.724984944e-02f, +5.720613897e-02f, +4.156269506e-02f, +2.185080200e-02f,
|
||
+0.000000000e+00f, -2.185080200e-02f, -4.156269506e-02f, -5.720613897e-02f, -6.724984944e-02f,
|
||
-7.071068138e-02f, -6.724984944e-02f, -5.720613897e-02f, -4.156269506e-02f, -2.185080200e-02f,
|
||
};
|
||
|
||
static const float k_fft_cos[PHASOR_N] = {
|
||
+7.071068138e-02f, +6.724984944e-02f, +5.720613897e-02f, +4.156269506e-02f, +2.185080200e-02f,
|
||
+0.000000000e+00f, -2.185080200e-02f, -4.156269506e-02f, -5.720613897e-02f, -6.724984944e-02f,
|
||
-7.071068138e-02f, -6.724984944e-02f, -5.720613897e-02f, -4.156269506e-02f, -2.185080200e-02f,
|
||
+0.000000000e+00f, +2.185080200e-02f, +4.156269506e-02f, +5.720613897e-02f, +6.724984944e-02f,
|
||
};
|
||
|
||
/* √2:幅值 = √2 × 有效值(与系数表的 √2 折算互逆) */
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#define PHASOR_SQRT2 1.4142135623730951f
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||
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||
/* ===== L2-2 相量实例表 =====
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* 参考项目为 **4 个实例**(C01 基波 I/U、C02 零序基波、C03 二次谐波、C04 五次谐波,
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||
* `APP/CLS100_Dsp/InstCalCell.c`)。本项目按 V0.1 **有效通道**(`UA`/`UN`/`IA`,
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||
* 见 docs/算法/继电保护功能复现规划.md §1.6:`UB/UC/IB/IC/IN` 无中点偏置 → 削顶不可用)展开——C01 的"I/U"
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||
* 拆为两行(IA 电流 / UA 电压),并补出 C04 的五次谐波轨(L1-9)。
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||
* 新增实例只需在表尾加一行,其余代码自动适配。 */
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static const phasor_inst_t k_inst[] = {
|
||
{ "C01-IA-F1", ADC_SEM_IA, 1u }, /* A 相电流基波(L3-1 过流 / L3-3 过负荷) */
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||
{ "C02-UA-F1", ADC_SEM_UA, 1u }, /* A 相电压基波(L3-4 过压/欠压、L3-5 频率) */
|
||
{ "C03-UN-F1", ADC_SEM_UN, 1u }, /* 零序电压基波(L3-6 零序过压) */
|
||
{ "C04-IA-F2", ADC_SEM_IA, 2u }, /* 二次谐波(L3-7 涌流制动) */
|
||
{ "C05-IA-F5", ADC_SEM_IA, 5u }, /* 五次谐波(L1-9 选线) */
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||
};
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||
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||
#define PHASOR_INST_N (sizeof(k_inst) / sizeof(k_inst[0]))
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/* ===== L2-7 双区(计算区 / 使用区)=====
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||
* 本拍结果先写入"计算区",全部实例写完后**一次性**切换 s_use_zone
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* (单字节 store,Cortex-M 上原子),消费侧读"使用区" → 无锁、无撕裂。
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* s_use_zone 声明 volatile:阻止编译器把结果写入挪到切换之后
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||
* (本平台单核顺序执行,无需额外内存屏障)。
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||
* 写者 = adcTask(同拍);读者跨两个上下文:adcTask 心跳与 protectTask 判据
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||
* (prot_elm_run → phasor_get)→ 无锁读正是为后者服务,勿改成加锁或去掉双区。 */
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||
static phasor_t s_zone[2][PHASOR_INST_N];
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||
static volatile uint8_t s_use_zone;
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static uint8_t s_ready; /* 使用区是否已产出过有效结果 */
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/*
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* 函数功能:清零一个相量
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* 入口参数:p - 目标相量
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* 返 回 值:无
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* 限定条件:p 非空
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||
* 函数说明:静态辅助。
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*/
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static void phasor_zero(phasor_t *p) {
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||
p->fRe = 0.0f;
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||
p->fIm = 0.0f;
|
||
p->fAm = 0.0f;
|
||
p->fAmSQ = 0.0f;
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||
}
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||
|
||
/*
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* 函数功能:对 n 点窗口算 harm 次相量(L2-1 系数表 + L2-3 有效值)
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||
* 入口参数:x - 采样窗(按时间序,旧 → 新)
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||
* n - 窗长(必须等于 PHASOR_N)
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||
* harm - 谐波次数(>=1)
|
||
* out - 输出相量
|
||
* 返 回 值:无
|
||
* 限定条件:无
|
||
* 函数说明:纯函数。索引步进 = 谐波次数,故同一张表可算任意次谐波。
|
||
*/
|
||
void phasor_calc(const float *x, uint8_t n, uint8_t harm, phasor_t *out) {
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||
float re = 0.0f;
|
||
float im = 0.0f;
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||
uint8_t i;
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||
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||
if ((x == NULL) || (out == NULL) || (n != (uint8_t)PHASOR_N) || (harm == 0u)) {
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||
return;
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||
}
|
||
|
||
for (i = 0u; i < n; i++) {
|
||
uint8_t idx = (uint8_t)(((unsigned int)i * harm) % n);
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||
re += x[i] * k_fft_sin[idx];
|
||
im += x[i] * k_fft_cos[idx];
|
||
}
|
||
|
||
out->fRe = re;
|
||
out->fIm = im;
|
||
out->fAmSQ = sqrtf((re * re) + (im * im)); /* 系数已折算 √2/N → 直接即有效值 */
|
||
out->fAm = out->fAmSQ * PHASOR_SQRT2; /* 幅值 = √2 × 有效值 */
|
||
}
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||
|
||
/*
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||
* 函数功能:相量层初始化
|
||
* 入口参数:无
|
||
* 返 回 值:0 - 成功
|
||
* 限定条件:内核启动前调用
|
||
* 函数说明:清双区结果与有效标志,并复位采样环缓冲;可重复调用(幂等)。
|
||
*/
|
||
int phasor_init(void) {
|
||
uint8_t i;
|
||
|
||
for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
|
||
phasor_zero(&s_zone[0][i]);
|
||
phasor_zero(&s_zone[1][i]);
|
||
}
|
||
s_use_zone = 0u;
|
||
s_ready = 0u;
|
||
sample_ring_init();
|
||
return 0;
|
||
}
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||
|
||
/*
|
||
* 函数功能:取相量实例数(L2-2)
|
||
* 入口参数:无
|
||
* 返 回 值:实例个数
|
||
* 限定条件:无
|
||
* 函数说明:供遍历 / 日志打印。
|
||
*/
|
||
uint8_t phasor_inst_count(void) {
|
||
return (uint8_t)PHASOR_INST_N;
|
||
}
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||
|
||
/*
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||
* 函数功能:取相量实例描述
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||
* 入口参数:idx - 实例下标
|
||
* 返 回 值:指向静态实例表的指针;idx 越界返回 NULL
|
||
* 限定条件:无
|
||
* 函数说明:返回静态存储地址,调用方不得修改。
|
||
*/
|
||
const phasor_inst_t *phasor_inst(uint8_t idx) {
|
||
if (idx >= (uint8_t)PHASOR_INST_N) {
|
||
return NULL;
|
||
}
|
||
return &k_inst[idx];
|
||
}
|
||
|
||
/*
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||
* 函数功能:重算全部实例 + 双区原子切换(L2-6 / L2-7)
|
||
* 入口参数:无
|
||
* 返 回 值:无
|
||
* 限定条件:仅任务上下文调用;须先 sample_ring_push_frame() 压入本拍数据
|
||
* 函数说明:任一实例数据不足一周波 → 本拍整体不产出(不切换使用区),
|
||
* 避免出现"部分新部分旧"的混合结果。
|
||
*/
|
||
void phasor_run(void) {
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||
float win[PHASOR_N];
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||
uint8_t w = (uint8_t)(1u - s_use_zone); /* 计算区 = 非使用区 */
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||
uint8_t i;
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||
|
||
for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
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||
if (sample_ring_window(k_inst[i].sem, (uint8_t)PHASOR_N, win) != 0) {
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||
return; /* 尚未攒满一周波:本拍不产出 */
|
||
}
|
||
phasor_calc(win, (uint8_t)PHASOR_N, k_inst[i].harm, &s_zone[w][i]);
|
||
}
|
||
|
||
s_use_zone = w; /* 原子切换(单字节 store) */
|
||
s_ready = 1u;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能:读实例结果(使用区,无锁)
|
||
* 入口参数:idx - 实例下标
|
||
* out - 输出相量
|
||
* 返 回 值:0 - 成功;-1 - 参数错;-2 - 尚无有效结果
|
||
* 限定条件:无
|
||
* 函数说明:先取一次使用区下标再索引,避免读写期间下标变化。
|
||
*/
|
||
int phasor_get(uint8_t idx, phasor_t *out) {
|
||
uint8_t z;
|
||
|
||
if ((out == NULL) || (idx >= (uint8_t)PHASOR_INST_N)) {
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
if (s_ready == 0u) {
|
||
return -2;
|
||
}
|
||
z = s_use_zone;
|
||
*out = s_zone[z][idx];
|
||
return 0;
|
||
}
|