wandering1/STM32F4-Base
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STM32F4-Base/App/algo/README.md
T
wandering1 64d8b052b1 docs(algo): App/algo/README 缩成目录索引，详细设计迁入 docs/算法 
拆分层级
- 新建 docs/算法/采集与算法层设计说明.md（413 行、13 节）承接机制、契约、
  判据与设计理由：定位与边界 / 数据流与初始化落点 / adc_input / adc_health /
  sample_ring / phasor / freq（7.1 为什么自适应窗、7.2 判据 J1~J6）/
  prot_set / prot_elm / 关键约定与禁令 / 资源足迹 / 验证与判读 / 相关文档
- App/algo/README.md 360 -> 128 行：只留文件清单、依赖、逐文件"改代码必须
  知道"的红线、构建与测试入口、新增模块动作；深挖改成逐条指针
- README 保留 §3.1-§3.7 原编号，既有"§3.7"引用不失效

索引与引用同步
- 索引：docs/README.md §5.2 新增行；项目架构总览主题表拆成"设计与判据 /
  目录索引"两行；AGENTS.md 与 App/README.md 指向（后者原文还写着 L1/L2）
- 按内容重指（编号仍在但内容已搬走，只核编号会静默指错）：App/algo/freq.h、
  test/host/freq/freq_test.c、run_unit_test.py、继电保护规划 L2-4 行、
  pre-commit使用说明 J4 行 -> 指向设计说明
- ADC采样节拍设计说明的两处指向同步改到新文档

修 README 内过时事实
- 挂载写"八个 .c"，实际 uvprojx 内 7 个
- SIM_EXEMPT 写"prot_set / freq 才登记豁免"，实际七个全在表内
- freq-unit-test 标"待登记"，实际已在 .pre-commit-config.yaml
- 定值项数一处 31->40、一处 32->40；blob 144->176 B 证明是 32->40
- 用例与判据数字不再三处复制：属主是 test/host/<模块>/ 与 docs/测试说明/

门禁
- doc-links --all 无新增问题；--sections-strict 覆盖 10 篇文档通过
- id-check 可判定 82.65%（基线 82.6，容差 0.1）；TC 双向追溯差异 124 处不变
- registration-check PASS（1 条已知 WARN）；freq 单测 46/46；@build 0 错 0 警
- 全部改动文件无 BOM、无 CR、U+FFFD = 0
2026-10-21 11:39:53 +08:00

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# 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`
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