b7c0889cc7
用户裁定「不要用字母加数字的编号,语义标识是最好的」后的批次二代码半(道 ui-param 执行,逐文件站点数与 自证见其交付)。唯一口径 = 映射表 ci-artifacts/lprot_map.tsv 的功能名列原文,**零自造同义词**;L2.5 与 L-TEST 经实测各 0 处(不是本族),TC 族一字未动。 固件 22 文件 128 处(adc_task.c 21、phasor.c 22、phasor.h 13…),主机测试 13 文件 87 处(pha sor_test.c 57…);设计文档指针新增 19 行,另 16 只文件本来就写着规划文档 ⇒ 不重复加。 **两条只有真改过 215 处才会踩到的坑,都写进注释规范实践**: · 指针**不能接在原句尾部**——那会替原文一个未闭合的半括号封口,实测咬坏 App/algo/sample_ring.h 这类 跨行句 ⇒ 指针一律**单独成行**; · 号删掉会留下**叠词**(「自检失败闭锁 闭锁判定」「定值校验和 定值巡检」)⇒ 复扫并收口 4 处,措辞只用 映射名本身;具体对象需要留住时写成「自检失败闭锁(采样故障闭锁)」。 自证(不靠嘴说):改前把 35 只文件原文备份到仓外 temp,逐文件比 `/*`、`*/` 计数、三类括号计数、行数增量 恰等于指针行数、全角括号增删相等、残留号 0 ⇒ **35/35 通过**;Lead 复核后跑权威 @build **0 错 0 警**, Program Size `Code=233900 RO=26104 RW=1536 ZI=136808` —— **与三条道各自改前改后测的四数逐 字节同数**, 这就是「只动注释与文本」的机器证据;八套主机单测 exit 0,cppcheck 按钩子参数零发现,coding-standard 0。 文件头「修改记录」里的号**一并换名、不还原**(Lead 裁定):这些号是全仓退役的,留一个查无此号的引用比 留一条改过名的条目更坏——「冻结历史不回改」保护的是**别替历史改口**,不是保护一个再也查不到的字符串; id-check 对变更记录行本就豁免,两种选择都不影响门禁。
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8.0 KiB
C
206 lines
8.0 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 全周傅氏系数表 / 基波相量实例 / 相量有效值输出 / 每 1 ms 滑动窗刷新 / 双区指针原子交换。
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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:全周傅氏系数表 等
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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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/* ===== 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,
|
||
};
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||
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||
static const float k_fft_cos[PHASOR_N] = {
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||
+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,
|
||
};
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||
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||
/* √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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/* ===== 基波相量实例表 =====
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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(二次谐波/五次谐波提取入口)。
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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[] = {
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{ "C01-IA-F1", ADC_SEM_IA, 1u }, /* A 相电流基波(三段式相间过流 / 过负荷) */
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{ "C02-UA-F1", ADC_SEM_UA, 1u }, /* A 相电压基波(过压 / 欠压、过频 / 低频) */
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||
{ "C03-UN-F1", ADC_SEM_UN, 1u }, /* 零序电压基波(零序过压) */
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||
{ "C04-IA-F2", ADC_SEM_IA, 2u }, /* 二次谐波(涌流制动) */
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||
{ "C05-IA-F5", ADC_SEM_IA, 5u }, /* 五次谐波(二次谐波/五次谐波提取入口(选线用)) */
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||
};
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#define PHASOR_INST_N (sizeof(k_inst) / sizeof(k_inst[0]))
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/* ===== 双区指针原子交换(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;
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||
p->fAm = 0.0f;
|
||
p->fAmSQ = 0.0f;
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||
}
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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(全周傅氏系数表 + 相量有效值输出)
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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)
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||
* out - 输出相量
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||
* 返 回 值:无
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||
* 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。
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||
*/
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void phasor_calc(const float *x, uint8_t n, uint8_t harm, phasor_t *out) {
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||
float re = 0.0f;
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||
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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||
}
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||
|
||
for (i = 0u; i < n; i++) {
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||
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];
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||
}
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||
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||
out->fRe = re;
|
||
out->fIm = im;
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||
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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/*
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* 函数功能:相量层初始化
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||
* 入口参数:无
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||
* 返 回 值:0 - 成功
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||
* 限定条件:内核启动前调用
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||
* 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)。
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||
*/
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||
int phasor_init(void) {
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||
uint8_t i;
|
||
|
||
for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
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||
phasor_zero(&s_zone[0][i]);
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||
phasor_zero(&s_zone[1][i]);
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||
}
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||
s_use_zone = 0u;
|
||
s_ready = 0u;
|
||
sample_ring_init();
|
||
return 0;
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||
}
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||
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||
/*
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||
* 函数功能:取相量实例数
|
||
* 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) {
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||
return (uint8_t)PHASOR_INST_N;
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||
}
|
||
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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
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||
* 返 回 值:指向静态实例表的指针;idx 越界返回 NULL
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||
* 限定条件:无
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||
* 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) {
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||
if (idx >= (uint8_t)PHASOR_INST_N) {
|
||
return NULL;
|
||
}
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||
return &k_inst[idx];
|
||
}
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||
|
||
/*
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||
* 函数功能:重算全部实例 + 双区原子切换(每 1 ms 滑动窗刷新 / 双区指针原子交换)
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||
* 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
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||
* 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),
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||
* 避免出现"部分新部分旧"的混合结果。
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||
*/
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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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||
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for (i = 0u; i < (uint8_t)PHASOR_INST_N; i++) {
|
||
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 */
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||
}
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||
phasor_calc(win, (uint8_t)PHASOR_N, k_inst[i].harm, &s_zone[w][i]);
|
||
}
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||
|
||
s_use_zone = w; /* 原子切换(单字节 store) */
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||
s_ready = 1u;
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||
}
|
||
|
||
/*
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||
* 函数功能:读实例结果(使用区,无锁)
|
||
* 入口参数:idx - 实例下标
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||
* out - 输出相量
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||
* 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;
|
||
}
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||
if (s_ready == 0u) {
|
||
return -2;
|
||
}
|
||
z = s_use_zone;
|
||
*out = s_zone[z][idx];
|
||
return 0;
|
||
}
|