STM32F4-Base/test/host/meas/meas_test.c

/*
 * 模块名称：遥测快照发布层（L2 派生·发布侧）主机侧单元测试
 * 被测对象：真实源文件（#include 原样纳入，测生产代码而非副本）：
 *             App/algo/meas.c + App/algo/phasor.c + App/algo/sample_ring.c
 *           三源均为纯算法（无寄存器/RTOS/文件依赖）→ **无需任何桩**。
 *
 * 为什么要主机侧（而不是只等台架）：卡 8 的判据一半是"并发与结构"类——
 * 双区切换无撕裂、seq 只增、布局与 §4.5 一致、品质汇总正确——台架上要么不可
 * 观测（撕裂窗 200 ms 量级，人工比对读不到）、要么无法注入（削顶位图由卡 12
 * 标定后才真实出现）；主机侧可合成任意幅值/相位的 9 通道帧序列把它们钉死。
 * 读数与注入源比对类判据 = 待台架实测（本套件不覆盖，见「数据可信」卡 8）。
 *
 * 覆盖点（TC-MEAS-xxx；属主登记处 = 本目录，族 TC-HOST-MEAS）：
 *   TC-MEAS-001  init 语义：seq=0 / get=-2 且清零填充 / 发布后可见 / init 幂等复位
 *   TC-MEAS-002  布局钉死（docs/任务规划/数据可信.md §4.5）：sizeof=72 + 八字段偏移
 *   TC-MEAS-003  窗不足发布：seq=1 照常发布，电气 8 路 + TEMP 全 IV|NT，valid=0
 *   TC-MEAS-004  基波有效值透传：50 Hz 整周波窗 yc = A/√2（≤0.1 %），零幅路=0 且品质 0
 *   TC-MEAS-005  同拍同值（§4.5"从相量使用区取"口径钉死）：yc[UA/UN/IA] 与
 *                phasor_get(基波实例).fAmSQ 逐位相等
 *   TC-MEAS-006  品质汇总（卡 8 DoD 原句"任一点 CLIPPED → 该点 qds 置位"）：
 *                mask=0xE6 → UB/UC/IB/IC/IN 置 CLIPPED 且值不清零；UA 不置；
 *                mask 位 8 对 TEMP 无效（TEMP 恒 NT）
 *   TC-MEAS-007  seq 递增 + 最新帧：50 连发，get 恒为最新（seq/tick_ms/幅值三元组
 *                互洽 → 双区切换无撕裂、无陈旧读）
 *   TC-MEAS-008  频率注入透传：fv/f 原样进快照；fv=0 时 f 仍保持（读数保持语义在
 *                freq 层，快照只搬运）
 *   TC-MEAS-009  TEMP 透传最新一点：yc[TEMP] = 最近一拍原始帧值（非均值非滞后）
 *   TC-MEAS-010  采样环回绕连续：60+60 拍穿环深 40 后读数恒定（≤0.1 %）
 *   TC-MEAS-011  get 参数守卫：NULL → -1
 *
 * 通过：全部 TC PASS（main 返回 0）。
 * 创建日期：2026-10-25（道D 卡 8）
 */

#include <math.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#define PI        3.14159265358979323846
#define W50       (2.0 * PI * 50.0 / 1000.0)   /* 50 Hz @ 1 kHz：0.1π/拍（20 点/周波） */
#define SQRT2     1.41421356237309505

/* ===================== 断言 ===================== */
static int s_total = 0, s_passed = 0, s_failed = 0;

#define CHECK(cond, name) do { \
    s_total++; \
    if (cond) { s_passed++; printf("  [PASS] %s\n", name); } \
    else      { s_failed++; printf("  [FAIL] %s  (line %d)\n", name, __LINE__); } \
} while (0)

/* ===================== 被测代码（生产源原样纳入） ===================== */
#include "sample_ring.c"
#include "phasor.c"
#include "meas.c"

/* ===================== 工具 ===================== */
static double s_ph = 0.0;   /* 全局正弦相位（拍推进） */

/* 各电气路取 sin(ph + s*0.7) 错相，避免 9 路同值互相掩盖；TEMP = 拍序号 */
static void push_beats(int n, double amp) {
    float f[ADC_SEM_COUNT];
    int   i;
    int   s;

    for (i = 0; i < n; i++) {
        for (s = 0; s < (int)ADC_SEM_TEMP; s++) {
            f[s] = (float)(amp * sin(s_ph + (double)s * 0.7));
        }
        f[ADC_SEM_TEMP] = (float)(1000.0 + s_ph * 100.0);
        s_ph += W50;
        (void)sample_ring_push_frame(f, (uint8_t)ADC_SEM_COUNT);
    }
}

/* 每开机一段用例的干净起点：环 + 相量（内含环复位）+ 快照全复位 */
static void t_reset(void) {
    (void)phasor_init();
    (void)meas_init();
    s_ph = 0.0;
}

static int rms_close(float got, double want) {
    double tol = (want > 1.0 ? want : 1.0) * 0.001;   /* 0.1 % 容差 */
    return (fabs((double)got - want) <= tol) ? 1 : 0;
}

static int all_iv_nt(const meas_snap_t *s, int upto) {
    int i;
    for (i = 0; i < upto; i++) {
        if (s->qds[i] != (uint16_t)(MEAS_QDS_IV | MEAS_QDS_NT)) {
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

/* ===================== TC ===================== */
static void tc_001_init(void) {
    meas_snap_t s;

    t_reset();
    CHECK(meas_seq() == 0u, "001a init: seq=0");
    CHECK(meas_get(&s) == -2, "001b init: get=-2");
    CHECK(s.seq == 0u && s.tick_ms == 0u && s.valid == 0u &&
          s.freq_valid == 0u && s.freq_hz == 0.0f, "001c init: -2 时 out 清零填充");
    {
        int i; int z = 1;
        for (i = 0; i < (int)ADC_SEM_COUNT; i++) {
            if ((s.yc[i] != 0.0f) || (s.qds[i] != 0u)) { z = 0; }
        }
        CHECK(z == 1, "001d init: yc/qds 全清零");
    }
    push_beats(20, 100.0);
    meas_tick(200u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_seq() == 1u && meas_get(&s) == 0, "001e 发布后可读");
    (void)meas_init();
    CHECK(meas_seq() == 0u && meas_get(&s) == -2 && s.seq == 0u,
          "001f init 幂等：复位序号/就绪/双区");
}

static void tc_002_layout(void) {
    CHECK(sizeof(meas_snap_t) == 72u, "002a sizeof=72B（双区 2x72=144B 卡面预算）");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, seq) == 0u, "002b off seq=0");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, tick_ms) == 4u, "002c off tick_ms=4");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, valid) == 8u, "002d off valid=8");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, rsv) == 9u, "002e off rsv=9");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, yc) == 12u, "002f off yc=12");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, qds) == 48u, "002g off qds=48");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, freq_valid) == 66u, "002h off freq_valid=66");
    CHECK(offsetof(meas_snap_t, freq_hz) == 68u, "002i off freq_hz=68");
}

static void tc_003_warmup(void) {
    meas_snap_t s;

    t_reset();
    meas_tick(200u, 1u, 49.9f, 0xE6u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0, "003a 窗不足照常发布（品质节拍性刷新）");
    CHECK(s.seq == 1u && s.tick_ms == 200u, "003b seq/tick_ms 落戳");
    CHECK(s.valid == 0u, "003c 整帧 valid=0");
    CHECK(all_iv_nt(&s, (int)ADC_SEM_COUNT), "003d 电气 8 + TEMP 全 IV|NT");
    {
        int i; int z = 1;
        for (i = 0; i < (int)ADC_SEM_COUNT; i++) {
            if (s.yc[i] != 0.0f) { z = 0; }
        }
        CHECK(z == 1, "003e IV 路值位保持 0（不产伪值）");
    }
    CHECK(s.freq_valid == 1u && s.freq_hz == 49.9f,
          "003f 频率注入与窗不足解耦（新鲜度独立）");
}

static void tc_004_rms(void) {
    meas_snap_t s;
    int i;

    t_reset();
    push_beats(19, 100.0);
    meas_tick(190u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.valid == 0u, "004a 19 拍窗不足：不产出值");
    push_beats(1, 100.0);
    meas_tick(200u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.valid == 1u, "004b 满 20 拍：整帧 valid=1");
    for (i = 0; i < (int)ADC_SEM_TEMP; i++) {
        CHECK(rms_close(s.yc[i], 100.0 / SQRT2), "004c 各路 yc = A/sqrt2（有效值口径）");
        CHECK(s.qds[i] == 0u, "004d 正常路品质 0");
    }
    CHECK(s.qds[ADC_SEM_TEMP] == (uint16_t)MEAS_QDS_NT, "004e TEMP = NT（非交流量语义）");
}

static void tc_005_use_zone_equiv(void) {
    meas_snap_t s;
    phasor_t    p;
    uint8_t     k;

    t_reset();
    push_beats(20, 80.0);
    phasor_run();
    meas_tick(400u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0, "005a 快照可读");
    for (k = 0u; k < phasor_inst_count(); k++) {
        const phasor_inst_t *d = phasor_inst(k);
        if ((d != NULL) && (d->harm == 1u) && (phasor_get(k, &p) == 0)) {
            CHECK(s.yc[d->sem] == p.fAmSQ,
                  "005b yc[基波路] 与使用区 fAmSQ 逐位相等（同拍同核）");
        }
    }
}

static void tc_006_clip_quality(void) {
    meas_snap_t s;
    uint8_t     clip[5] = { ADC_SEM_UB, ADC_SEM_UC, ADC_SEM_IB, ADC_SEM_IC, ADC_SEM_IN };
    int         i;

    t_reset();
    push_beats(20, 60.0);
    meas_tick(200u, 0u, 0.0f, 0xE6u);   /* 0xE6 = bit1/2/5/6/7（同 cal: 行 cl 位图） */
    CHECK(meas_get(&s) == 0, "006a 可读");
    for (i = 0; i < 5; i++) {
        CHECK((s.qds[clip[i]] & (uint16_t)MEAS_QDS_CLIPPED) != 0u,
              "006b 削顶路 qds 置 CLIPPED");
        CHECK(s.yc[clip[i]] > 30.0f, "006c 削顶路值不清零（监视语义保留）");
        CHECK(s.qds[clip[i]] == (uint16_t)MEAS_QDS_CLIPPED,
              "006d 削顶路仅 CLIPPED（未叠 IV/NT）");
    }
    CHECK(s.qds[ADC_SEM_UA] == 0u, "006e UA 不受位图外影响");
    CHECK(s.qds[ADC_SEM_UN] == 0u && s.qds[ADC_SEM_IA] == 0u, "006f UN/IA 干净");
    CHECK(s.valid == 1u, "006g CLIPPED 不拉低整帧 valid（品质在点级）");
    meas_tick(400u, 0u, 0.0f, 0x1E6u);  /* bit8（TEMP）应被忽略 */
    CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.qds[ADC_SEM_TEMP] == (uint16_t)MEAS_QDS_NT,
          "006h TEMP 品质语义独立：mask 位 8 无效");
}

static void tc_007_seq_latest(void) {
    meas_snap_t s;
    int         n;

    t_reset();
    push_beats(20, 50.0);   /* 先攒窗，之后每轮再推 20 拍换幅值 */
    for (n = 1; n <= 50; n++) {
        push_beats(20, (double)n * 10.0);
        meas_tick((uint32_t)n * 1000u, 0u, 0.0f, 0u);
        CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.seq == (uint32_t)n,
              "007a seq 逐拍 +1 无丢帧");
        CHECK(s.tick_ms == (uint32_t)n * 1000u,
              "007b tick_ms 与 seq 同戳（读到的帧自洽）");
        CHECK(rms_close(s.yc[ADC_SEM_UA], (double)n * 10.0 / SQRT2),
              "007c 幅值与 seq 匹配（无陈旧区误读）");
    }
    CHECK(meas_seq() == 50u, "007d meas_seq 与 get 一致收敛");
}

static void tc_008_freq(void) {
    meas_snap_t s;

    t_reset();
    push_beats(20, 100.0);
    meas_tick(300u, 1u, 50.125f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.freq_valid == 1u && s.freq_hz == 50.125f,
          "008a 有效频率透传");
    meas_tick(500u, 0u, 49.875f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.freq_valid == 0u && s.freq_hz == 49.875f,
          "008b fv=0 时读数仍搬运（保持语义在 freq 层）");
}

static void tc_009_temp_passthrough(void) {
    meas_snap_t s;

    t_reset();
    push_beats(20, 100.0);
    meas_tick(200u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s) == 0, "009a 可读");
    {
        float t1 = s.yc[ADC_SEM_TEMP];
        CHECK(t1 > 0.0f && s.qds[ADC_SEM_TEMP] == (uint16_t)MEAS_QDS_NT,
              "009b TEMP 值在场 + NT");
        push_beats(21, 100.0);
        meas_tick(400u, 0u, 0.0f, 0u);
        CHECK(meas_get(&s) == 0 && s.yc[ADC_SEM_TEMP] != t1,
              "009c TEMP = 最新一点（非均值、非首点）");
        CHECK(rms_close(s.yc[ADC_SEM_UA], 100.0 / SQRT2),
              "009d TEMP 换值不影响电气路");
    }
}

static void tc_010_ring_wrap(void) {
    meas_snap_t s1;
    meas_snap_t s2;

    t_reset();
    push_beats(60, 100.0);            /* 穿环深 40 一次 */
    meas_tick(600u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s1) == 0 && s1.valid == 1u, "010a 首次回绕后发布正常");
    push_beats(60, 100.0);            /* 再穿一次 */
    meas_tick(1200u, 0u, 0.0f, 0u);
    CHECK(meas_get(&s2) == 0 && s2.valid == 1u, "010b 二次回绕后发布正常");
    CHECK(rms_close(s1.yc[ADC_SEM_UA], 100.0 / SQRT2) &&
          rms_close(s2.yc[ADC_SEM_UA], 100.0 / SQRT2),
          "010c 回绕前后读数恒定（≤0.1 %）");
    CHECK(s2.seq == s1.seq + 1u, "010d 回绕不影响 seq");
}

static void tc_011_get_guard(void) {
    t_reset();
    CHECK(meas_get(NULL) == -1, "011a NULL -> -1");
}

int main(void) {
    printf("=== Meas Layer Tests ===\n");

    tc_001_init();
    tc_002_layout();
    tc_003_warmup();
    tc_004_rms();
    tc_005_use_zone_equiv();
    tc_006_clip_quality();
    tc_007_seq_latest();
    tc_008_freq();
    tc_009_temp_passthrough();
    tc_010_ring_wrap();
    tc_011_get_guard();

    printf("\n=== Meas Layer Tests: %d/%d PASSED (failed=%d) ===\n",
           s_passed, s_total, s_failed);
    return (s_failed == 0) ? 0 : 1;
}