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ADC 前端注入验证流程（台架）

这篇是什么：把「ADC 采到的数到底对不对」从"没人验过"推进到"有实测斜率与零点"的固定动作。 它是 docs/任务规划/数据可信.md 卡 0 的执行侧——那边写判据，这边写怎么接表笔、读哪一行日志、 填哪张表、结果往哪回写。补的是 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md §8「逐通道验证方法」 长期挂账的"尚未执行"（挂账自 2026-10-09）。

只验直流：零点 / 线性 / 通道映射 / 极性。不验交流有效值——台架无信号源，且 V0.1 有五路 单极性削顶（UB/UC/IB/IC/IN），交流精度要等标准源到位后的两点标定（docs/任务规划/数据可信.md 卡 12）。

不需要示波器、信号源、标准源。只需要一块万用表 + 一个电位器 + 串口日志。

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1. 为什么非做不可

现有台架判据只证明过"通路是活的"：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。 这些一条都不证明读数正确——连符号位对不对都没验过。而下游已经全部按"工程量"消费了： 保护判据、104 遥测、UI 交流量页读的都是 adc_cal_apply() 的输出。系数错一倍，三处一起错，且 没有任何一处会报错。

所以这一步的性质是给整条链路的量纲盖章，不是"补充测试"。

2. 前置事实：这个前端不是分压器

2026-10-27 按 docs/硬件平台/V0.1.tel 逐通道追线，以 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 这个节点上只有 R31、C44、U3.61 三样东西，没有对地电阻。所谓"1k 到地"是 R32， 它接在 TPAFE 的负输入脚 AIN_7GND（芯片手册 pin62）上，是把差分负端经 1k 拴到 AGND， 属于差分滤波，不是信号分压。STM32 侧更直接（图 B）：AIN2 —[R52 1k]— ADC17 —[C111]— AGND， 同样没有分流电阻，连 R32 那个接地电阻都没有。

由此得到两条可直接用的结论：

1. 不存在 2:1 分压。旧口径"板级系数 305.18 / 1611.3 µV/码"（按 2:1 折算到 AINn 侧的条件值） 在本板上不成立；docs/任务规划/数据可信.md §2.1 已于 2026-10-27 改为引脚侧系数（152.59 / 805.66）。 所以卡 0 只需确认转换器 LSB 与逐通道映射，不必再判别两种读法。
2. 端子侧斜率 = 引脚侧斜率。所以在端子侧注入既安全（有 1k 串阻护着芯片）又能直接验 LSB， 不必去碰 LQFP 引脚。

期望斜率（由转换器满量程事实推出，与前端无关）：

转换器	满量程	LSB	期望斜率
TPAFE5160	±5 V（10 V 跨度 / 65536 码）	152.587890625 µV	6553.6 码/V
STM32 ADC1	0~3.3 V（3.3 V / 4096 码）	805.6640625 µV	1241.2 码/V

3. 注入点清单

串联电阻的两只焊盘就是两个注入层级：1 脚 = 端子侧（靠 U5），2 脚 = 引脚侧（靠转换器）。

语义	串阻	端子侧节点	引脚侧节点	转换器脚	期望斜率
UA	R31	AIN1（U5.A3）	ADC7	U3.61	6553.6
UN	R28	AIN4（U5.A4）	ADC6	U3.59	6553.6
IA	R19	AIN8（U5.B5）	ADC3	U3.53	6553.6
UB	R52	AIN2（U5.B7）	ADC17	U17.44（PC4）	1241.2
UC	R20	AIN3（U5.C14）	ADC12	U17.37（PA3）	1241.2
IB	R49	AIN9（U5.A8）	ADC15	U17.42（PA6）	1241.2
IC	R46	AIN10（U5.C9）	ADC10	U17.35（PA1）	1241.2
IN	R48	AIN11（U5.C10）	ADC11	U17.36（PA2）	1241.2
温度	R47	V_ZL2（U5.C11）	ADC14	U17.41（PA5）	不验（非线性，不参与标定）

引脚侧没有串阻保护，注入前必须外串 10 k 限流。除非端子侧结果对不上、需要分离 "转换器的错"和"前端的错"，否则不要用引脚侧。

4. 读数出口（固件只给这四行，没有命令控制台）

日志行	频率	内容	用途
adc: UA=.. UB=.. UC=.. UN=.. IA=.. IB=.. IC=.. IN=.. T=..	每 10 s	9 路原始码值	本次验证的主读数
cal: ua_mv=.. un_mv=.. ia_mv=.. vl=.. cl=..	每 10 s	UA/UN/IA 折算后毫伏 + 标定/削顶位图	旁证：码值 → 电压是否自洽
first: UA=.. … T=..	每次开机一次	9 路原始码值	与 adc: 行互校（同序同格式）
frames=.. idle=.. adc1_err=.. tgap=..	每 10 s	采集健康计数	步骤 5 的节奏判据

adc: 行是 2026-10-27 新增的（App/task/adc_task.c 心跳块），此前只有 cal: 的三路， 验 8 个通道要复位二十余次。现在全程不必复位。

「码」是什么：ADC 输出的原始整数，中文常写「码值」/「AD 码」，英文对应 raw code / counts。 它表示"多少个最小刻度（LSB）"，本身不是物理量——电压 = 码 × LSB，而两片转换器的 LSB 不同：

转换器	位数与极性	码的范围	1 码 =	换算示例
TPAFE5160	16 位双极性	−32768 ~ +32767（共 65536 码 = 10 V 跨度）	152.59 µV	11430 码 × 152.59 µV ≈ 1.744 V
STM32 ADC1	12 位单极性	0 ~ 4095（共 4096 码 = 3.3 V 跨度）	805.66 µV	1000 码 × 805.66 µV ≈ 0.806 V

同一个整数落在两把刻度尺上代表不同电压（图由 tools/arch_diagram/gen_adc_code_scale_svg.py 生成，改图请改脚本重跑，勿手改 SVG）：

两把尺子不能混用：同样是"1000"，在 TPAFE 上是 0.153 V，在 STM32 上是 0.806 V，差 5.3 倍。 所以 §5 各步的记录表里每一格都必须写明是哪一路（UA/UB/… 属 TPAFE，T 属 STM32）， 抄错一行全盘结论作废。

本文一律用"码"而不是"伏"，有两个理由：① 固件 adc: 行打印的就是码，抄数不用心算； ② 标定还没做，把码换成伏正是本次要验证的事——先换算再用，等于默认了尚未验证的系数。 判据里的"码值绝对值 ≤ 10"= 短接后读数离 0 不超过 10 个刻度，即 TPAFE 侧 ≈1.5 mV、 STM32 侧 ≈4 mV。

⚠ adc: 行某路取数失败时该槽打 0，所以"9 路全 0"要读作"没数据"，判据是同一份心跳里 frames 是否还在涨。

5. 步骤

5.1 步骤 0：断电核阻（5 分钟）

断电，万用表电阻档量两处，期望值不一样：

量哪里	期望	验的是什么
串阻两端（1 脚 ↔ 2 脚，即端子侧焊盘 ↔ 引脚侧焊盘）	≈ 1 kΩ	串阻焊好、没虚焊
注入点 ↔ AGND（TPAFE 侧，UA/UN/IA）	≈ 1 MΩ 量级	无意外短路；不是 1 kΩ
注入点 ↔ AGND（STM32 侧，UB/UC/IB/IC/IN）	高阻，不定量	无设计直流通路，只作短路排查

5.2 步骤 1：零点（这一步是整套测试的分水岭）

做什么（8 路逐个重复，每路约 1 分钟）：

1. 断电，把该路注入点短接到 AGND（短接线之前先用 0 Ω 档确认该点与 AGND 直通）；
2. 上电，等 adc: 行出现（每 10 s 一行，9 路码值都在里面）；
3. 把该路码值抄进下面的零点记录表；
4. 断电拆短接线，换下一路。

记录（现场填；判据只看"短接后"那一列，"空载"列是留证用）：

⚠ 本表行序 = adc: 日志的列序（UA UB UC UN IA IB IC IN），照着日志从左往右抄， 不要按"TPAFE 三路 / STM32 五路"重新分组。2026-10-27 现场实测就栽在这里：按语义分组抄， 结果 UN/IA 填成了 STM32 的 ~1000、UB/UC 填成了 TPAFE 的 ~11450——而 UN/IA 属 TPAFE、 UB/UC 属 STM32，这两个量级在物理上不可能。"转换器"列就是给这一眼准备的。

通道	转换器	空载码值（浮空）	短接 AGND 后码值	判据
UA	TPAFE			≤ 10
UB	STM32			≤ 5
UC	STM32			≤ 5
UN	TPAFE			≤ 10
IA	TPAFE			≤ 10
IB	STM32			≤ 5
IC	STM32			≤ 5
IN	STM32			≤ 5

怎么抄短接后的数：短接一路时日志仍然打 9 路，只抄该路那一列，不要把整行贴进来。 顺手记下"哪一路塌到 0"——若塌的不是你以为的那一路，那不是零点问题，是注入点标签与 固件通道名对不上，转 §5.4 逐通道映射去查。另外：短接后读到 0 是短接到位，不是取数失败 （取数失败只在没短接时表现为恒 0，那种情况同一份心跳里 frames 仍在涨）。

空载列的量级参考：TPAFE 三路（UA/UN/IA）≈ 11430 码，STM32 五路 ≈ 1000 码。两列都记下来， 是因为"空载高两个数量级、短接后塌回 0"本身就是一个结论；只记短接后的数，看不出这件事。

2026-10-27 首次实测（空载，已按日志列序归位）： UA 11429 · UB 1044 · UC 954 · UN 11453 · IA 11451 · IB 1040 · IC 1062 · IN 980。 与 18:04 烧录后那次开机日志（11428 / 1087 / 953 / 11452 / 11450 / 999 / 1016 / 987）一致， 两次都落在 TPAFE ≈11430、STM32 ≈1000 的量级。 短接列本轮仅 TPAFE 三路有效：UA −14、UN −15、IA −13（均 ≈2 mV）；STM32 五路当时记的是 整行日志、无法归属到具体通道，待重测。

为什么这一步最关键：空载（输入浮空）读数比判据高两个数量级，最可能的解释是输入悬空后 漏电流在滤波电容上建立的平衡点——短接 AGND 后应塌回 0。但如果短接后仍读 11430，那就是 真实偏置，且超过零点补偿上限 ADC_CAL_B_MAX（8192 码）——adc_cal_set() 会直接拒掉、 回退 ROM 系数、永远置不了 VALID，保护也就永远解不了锁。那种情况必须回前端查 （R32 那侧接地是否断、TPAFE 是否失调），不能靠软件补偿。

5.3 步骤 2：三点线性（用 UA 做，免复位）

3.3 V 轨经 10 k 电位器分压作源，逐点注入。每点同时记两个数：万用表读注入点实际电压、 adc: 行读对应码值。

记录（UA 一路，三点；"目标"列是调电位器的靶子，"实测"列填万用表读数）：

目标注入	实测电压（万用表）	码值	反算 µV/码	TPAFE 期望码	STM32 期望码
≈ 0.3 V				1966	372
≈ 1.0 V				6554	1241
≈ 2.0 V				13107	2482

拟合 R² = ______　斜率 = ______ 码/V　偏差 = ______ %

期望码两列并列，是因为同样的三个注入点也可能拿去复验 STM32 侧某一路（UA 对不上时换路交叉验证）； 两列数值差 5.3 倍，一眼能确认手上这支表笔当前接的是哪一片转换器。

判据：三点线性拟合 R² ≥ 0.999，斜率与期望值偏差 ≤ 2 %。

偏差 > 2 % 时先查前端（焊点、串阻实际值、电位器负载效应），不要用系数去凑—— 把硬件的错固化成"标定值"是最坏的结果。

5.4 步骤 3：逐通道映射（8 路各一次）

对每一路单独注入 1.0 V，其余路保持短接 AGND，读 adc: 行：

• 只有对应的那一路上升，幅值落在期望码附近；
• 其余七路仍在零点附近。

任何"注入 A 路、B 路动"都是映射错。这一条比斜率更重要——映射错时斜率可能完全正常。

记录（8 路各一次）：

注入路	注入 1.0 V 后实际变动的路	码值	是否符合预期
UA
UN
IA
UB
UC
IB
IC
IN

ADC通道映射说明.md §3 的映射表如有不符，以实测为准并当场记在本表"是否符合预期"列。

5.5 步骤 4：极性（只 TPAFE 三路）

TPAFE 是双极性、二进制补码，可以注负压；STM32 是单极性，负半周测不了。给 UA/UN/IA 各加一个 −1.0 V 点。

记录（三路各两个点）：

通道	+1.0 V 码值	−1.0 V 码值	对称性偏差
UA
UN
IA

判据：−1.0 V 点码值为负且落在 −6554 附近，幅值与 +1.0 V 点对称（差值 ≤ 2 %） → 符号位与补码解释正确。这一步专门补"连极性都没证过"这个缺口。

5.6 步骤 5：节奏（注入期间顺带看）

注入期间 frames= 应仍严格 1000 Hz 递增（10 s 间隔 +10000 左右），idle=0， adc1_err=0。这一条替代了原方案里"用示波器看 U3.14 BUSY 有脉冲"的判据——不需要示波器。

5.7 步骤 6：回写

1. 把实测斜率、零点、映射结果写进 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md §8，把"尚未执行"改成 实测值 + 日期；
2. 若实测确认无分压，同步在 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md §7.1 的链路分段表把第 ③ 段 （AINn ↔ 转换器引脚）从"待台架实测"改为实测结论；
3. docs/任务规划/数据可信.md 卡 0 销项（按该文件夹"完成即删"的约定，删行不留记录）。

6. 判据汇总

项	判据	不通过意味着
零点	TPAFE 码值绝对值 ≤ 10；STM32 码值绝对值 ≤ 5	有真实偏置，需查前端；可能超出补偿上限
线性	R² ≥ 0.999	前端非线性或注入源带载失真
斜率	偏差 ≤ 2 %	前端有未识别元件，或转换器档位/参考错
映射	注入哪路只动哪路	语义表与物理通道不符（k_adc_map[] 错）
极性	−1.0 V → −6554 码	补码符号处理错
节奏	注入期间仍 1000 Hz	注入改变了输入共模，触发转换异常

7. 安全红线

1. STM32 侧严禁超过 3.3 V（VDDA + 0.3 V 即击穿），电位器上限就接 3.3 V 轨，不要接 5 V。
2. TPAFE 侧按判据只到 ±2 V，虽芯片容 ±5 V，但判据不需要更大。
3. 端子侧不许直接上额定电压（220 V / 100 V 二次值）。本次是直流低压注入， 与"加压试保护"是两件事，后者要等变比确认（docs/任务规划/数据可信.md 卡 0b）之后单独排。
4. 引脚侧注入必须外串 10 k，且先接线后上电、先断电后拆线。
5. 注入源与板子共地；电位器一端接 3.3 V、一端接 AGND、中间抽头串 10 k 到注入点。