wandering1/STM32F4-Base
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STM32F4-Base/App/algo/README.md
T
wandering1 48bc50e794 feat(遥测快照): 卡8 meas 双区快照模块 + adc_task 200ms 唯一发布点（道D M5） 
卡 8（App/algo/meas.*，新增；布局权威 docs/任务规划/数据可信.md §4.5）：
- meas_snap_t = §4.5 布局（sizeof 72 B；字段偏移由 TC-MEAS-002 钉死——卡 9/
  UI 按整体拷贝消费，破布局=破协议；谐波 k-bin 扩展（docs/算法/继电保护功能
  复现规划.md L2-8）只许尾部追加，留口注释已写进 meas.h）
- 并发 = phasor 双区 + 单字节索引翻转（L2-7 同型，无锁）；seq 只增供判"换帧"；
  meas_get 失败路径清零填充（-2 未就绪时调用方可安全读）
- 值口径 = A-lite 裁决（lead 2026-10-25 快裁，推翻票面全链）：基波有效值瞬时
  透传，复用 phasor_calc 纯核 → 与 phasor 使用区同拍同值（TC-MEAS-005 逐位
  相等钉死）；不做 4 点平均/方和根（§4.5"200 ms 是上送节拍不是平均窗"）
- 品质注入：CLIPPED 位图唯一源 = adc_cal_flags()（「数据可信」§4.2 三态表，
  编排方注入、本层不链 adc_cal）；取窗不足路 = IV|NT 且整帧 valid=0 但照常
  发布（品质节拍性刷新）；TEMP = 最新一点透传 + NT（「数据可信」决策 5）；
  MEAS_QDS_* 低字节 = 104 QDS 线上值（本层不 include 协议层头——分层方向，
  卡 9 直接截低字节映射）；OV 留位不填（判据待运行参数化，卡 10 域）
- adc_task.c 编排：新帧拍 freq_run() 后按 **tick 经过**分频（非拍计数，idle/
  skip 拍会拉长名义节拍）调 meas_tick()——全仓调用点数 = 1（「数据可信」§8
  风险表"快照双写"行评审判据）；meas_init 挂 adc_task_init（不动 app_main.c）；
  心跳新增 meas: 行（seq/v/ua·un·ia_mv/f/fv）作 M5 台架观测面
- 死区 2 点确认状态机本卡不建（卡 9 迁移 104 语义时随建，lead 裁③）；104 层
  现有 deadband 常量未动；频率点绑定归卡 11
- 实测采样类判据（读数 vs 注入源）= 待台架实测，本卡零台架动作

测试与注册：新套件 test/host/meas（226/226，链真源 meas+phasor+sample_ring
免桩；覆盖 seq/双区无撕裂/布局/品质汇总/回绕/守卫）；id_registry 建族
TC-HOST-MEAS（游标 011）；meas-unit-test 钩子 + SIM_EXEMPT 一条 + uvprojx
仅增 meas.c 单条挂载（diff 已核零 UV4 抖动）；App/algo/README.md §1/§2/
§3.9/§4 同步（设计说明大节与 AGENTS 口径留 lead 收口，同批 1 先例）

gate：@build 0 错 0 警（Code=216352 RO=21476 RW=1232 ZI=132128）；RAM 增量
RW+ZI = +152 B（快照双区恰 +144 B = 卡面 DoD；余 s_meas_ms 等编排状态），
IRAM1 57.8%→约 57.9%；Flash（Code+RO+RW）+696 B；adcTask 静态最坏链 1408 B
/ margin 1152 B（45%）PASS（stack_report 实测，无抬栈）；BOM/CR/U+FFFD/
字面量 ASCII 逐文件自查通过（未触碰带 BOM
文件）。pre-commit run --all-files 实跑：其余钩子全绿（含 doc-links/id-check/
覆盖率总闸/双端注册/ui-golden/全部主机单测套），仅 mem-budget + mem-numbers
两条红 = 台账受管区 vs .map 漂移（Flash/RAM 台账回填属 lead 单写者区，批 1
同口径）：
gate: only mem-budget/mem-numbers pending lead ledger backfill
2026-10-25 10:02:10 +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）；L5-2 残余的码值贴轨观察器同层 | `adc_health_check()` `adc_health_flags()` `adc_health_rail_watch()` | L1-6 / L5-2（残余） |
| `adc_cal.h` / `.c` | L1.5 | 通道标定折算（「数据可信」卡 2/卡 4）：工程量 =(code+b)×k，Q16 系数/零点两段落盘 + 三态 flags + 合法带哨兵 + 两点公式 | `adc_cal_apply()` `adc_cal_flags()` `adc_cal_set()` | L1-5（M4 半边） |
| `meas.h` / `.c` | L2 发布 | 遥测快照（「数据可信」卡 8，M5 地基）：200 ms 基波有效值 + 品质快照，双区无锁读，全仓唯一发布者 = adcTask | `meas_tick()` `meas_get()` `meas_seq()` | M5（卡 9/11 与 UI 是读者） |
| `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）← `adc_cal`（另依赖 `cfg_file.h` 接口，
纯头文件级）← `sample_ring` ← `phasor` ← `freq`；`meas` ← `sample_ring` + `phasor`
（仅 `phasor_calc` 纯核；频率/品质由调用方注入，**不链** `freq`/`adc_cal`）；
`prot_set` **独立**；`prot_elm` ← `prot_set` + `phasor` + `freq`。
`adc_health` 只吃调用方喂进来的计数 / 码值，不反向依赖 L1 实现（L5-2 贴轨门限由调用方
从 `adc_cal_rail_ths()` 取，本层仍零算法依赖）。
**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 → `adc_cal_apply()` ×9（L1.5 折算，现口径 =
ADC 引脚电压 V）+ `adc_health_rail_watch()` ×9（L5-2，码值域）→ `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()`；**每 200 ms** `meas_tick()` 发布遥测快照供 iec104Task / uiTask 读，卡 8）。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）
> **改本目录前先记五条红线**：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 帧值已是 L1.5 工程量，但 **未标定（`adc_cal_flags()` 无
> VALID）时单位只是 ADC 引脚电压**，不是端子二次值——下游消费精度判据见「数据可信」§4.2 三态
> 表；④ 工程量 → 帧的唯一折算点是 `adc_cal_apply()`，禁止旁路再乘系数；⑤ 本层不建任务、
> 不等事件、不写日志（`adc_cal` 的 `[ERR]` 哨兵留痕是唯一例外，且每通道每开机一次），
> `*_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）。
### 3.8 `adc_cal.c` / `.h` — L1.5 通道标定折算（「数据可信」卡 2 / 卡 4）
- 折算模型：工程量 = (code + b) × k；**k 落盘用 int32 Q16（µV/码 × 65536）**、b 用
int32 码值（负零点靠 `CFG_VAL_INT`）——单位与定点格式的选型依据见
`docs/任务规划/数据可信.md` §4.1，勿改回 V/码 直存（Q16 只剩 20 个刻度）。
- **ROM 默认 = 卡 1 定死的引脚侧 LSB**（TPAFE 152.59 / STM32 805.66 µV/码，
`docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md` §7.1）；表下标 = 语义枚举（UA0…IN7），
V0.2 改版与本目录 `adc_input` 映射表同步改。
- 三态可用性 `adc_cal_flags()`：VALID（已按变比标定，二次值成立——卡 0b/12 前恒 0）
/ CLIPPED（运行期按来源派生，V0.2 后自动清零）。**消费者判「能不能信」只许查它**，
`adc_cal_apply()` 不返回可用性（「数据可信」§8 风险表）。
- 合法带哨兵：k ∉ ROM×[0.5,2.0] 或 |b| > 8192 → 折算回退 ROM + 每通道每开机一条
`[ERR]` + VALID 被压制（**即便文件位图说已标定**）；这层兜底同时挡坏文件与坏标定。
- `adc_cal_set()` / `adc_cal_two_point()`：整定与两点公式的算术核已齐备（单测还原合成
k/b）；**台架两点标定（卡 12）待实测**，本层不含注入。
- cfg 两段 `[adc_cal]` / `[adc_cal_ofs]` **不挂回调**（RAM 副本即生效值，引擎 load/poll
原地改写，逐点现读）；注册在 `app_main_init()` 内核前完成，必须先于 `cfg_file_load`。
### 3.9 `meas.c` / `.h` — 遥测快照发布（L2 发布侧，「数据可信」卡 8）
- **唯一发布者 = adcTask**：`phasor_run()`/`freq_run()` 同拍、200 ms **tick 经过**分频
调 `meas_tick()`（非拍计数——idle/skip 拍拉长名义节拍）。docs/任务规划/数据可信.md §8
风险表"快照双写"行 = 评审判据：全仓 `meas_tick` 调用点数须为 1；iec104Task /
uiTask 只读。
- 值口径（批 2 卡 8 A-lite 裁决）：**基波有效值瞬时透传**，与 phasor 使用区
**同拍同核逐位相等**（单测钉死）；**不做** 4 点平均 / 谐波方和根——按
docs/任务规划/数据可信.md §4.5"上送节拍非平均窗，再平均引入滞后"；谐波 k-bin 轨
（docs/算法/继电保护功能复现规划.md L2-8）扩展只许结构尾部追加，
docs/任务规划/数据可信.md §4.5 字段序 = 协议（布局由单测按偏移钉死，72 B × 双区）。
- 并发 = phasor 双区 + 单字节索引翻转（L2-7 同型，无锁）；seq 只增供消费者判换帧。
- 品质注入：削顶位图唯一源 = `adc_cal_flags()`（口径 docs/任务规划/数据可信.md §4.2
三态表；由 adc_task 编排注入，本层不链 `adc_cal`）；TEMP = 最新一拍原始值透传 +
`NT`（「数据可信」决策 5）；`MEAS_QDS_*` 低字节与 104 QDS 线上字节同值
（本层**不** include 协议层头——分层方向）。
- 104 死区迁移 / 频率点绑定 = 卡 9/卡 11（道D 后续分支）；读数与注入源比对 = **待台架实测**。
## 4. 构建与测试
### 4.1 挂载与模拟器边界
- 九个 `.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）：九个文件全部登记在
`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` |
| 通道标定（含真实 cfg_file 引擎集成） | `& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/adc_cal/run_unit_test.py` | `adc-cal-unit-test` |
| 遥测快照（布局钉死/双区无撕裂/品质汇总） | `& '.venv\Scripts\python.exe' test/host/meas/run_unit_test.py` | `meas-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(...)`、
`cal: ua_mv=… vl=0x00 cl=0xE6 rail=…`、`ring` / `skip` / `adc1_*` / `tgap`）；
健康判据 = **零 `[ERR]`**（健康告警与标定哨兵全以 `[ERR]` 开头，误报会被闭环直接抓住；
`vl` 在未标定默认构建必须为 0x00，卡 5 闭锁落地后 `cal:` 行就是台架期望的直接证据）。
→ `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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