wandering1
dd8210867a
缺陷（真机实测发现）：本层只有一份 s_stm32_raw[]，有效标志此前只在成功时 置 1、失败时从不清零 -> 超时拍消费侧照样取数、照样压入采样环（且超时前 几个 Rank 已写本拍新值、后面几个是上一拍旧值 = 半新半旧混合帧），直接污 染 20 点 DFT 相量窗；adc_input_poll() 返回值只由 TPAFE 决定，s_frames_skip 也抓不到它。 修复：stm32_scan() 两条失败支路（HAL_ADC_Start 失败 / 轮询超时）都清 s_stm32_valid -> 本拍 adc_input_raw() 对 STM32 语义通道返 -2 -> adc_task 走既有 skip 整帧跳过路径；下一拍扫描成功自动置回 1（自愈）。 测试：新增 TC-AI-070..078（70 -> 79 用例）。旧用例 TC-AI-034/039b 都是 init 后立刻失败（valid 本就是 0），照不出成功过之后再失败这条路径，故新 用例先成功一拍进入有效态再注入失败。**反向验证已做**：把支路改回旧行为 -> TC-AI-039b/073/074 立即 FAIL（76/79），证明用例有效。 验证：主机单测 79/79 PASS；@build 0 错 0 警（Code 256868 -> 256872）； @test PASS（本轮无超时：adc1_err=0、skip=0、idle=0、frames=20001）； 18 钩子全绿。文档同步 4 处（停摆分析 4.4 / ADC采样节拍 10.4 / ADC输入层 单测说明 / test-host README）。 遗留：2 ms 忙等本身未消（硬化 2 = DMA，方案 B2 待 CubeMX 配置）。
252 lines
10 KiB
C
252 lines
10 KiB
C
/*
|
||
* 模块名称：ADC 输入层（L1 采集与预处理）
|
||
* 模块功能：语义通道映射（L1-4）+ STM32 ADC1 顺序扫描（L1-3）+ TPAFE 快照消费。
|
||
* 消费侧经 adc_input_raw() 按语义取数，不写死下标。
|
||
* 适用平台：STM32F407ZGTx + TPAFE5160
|
||
* 作者：王建锋
|
||
* 创建日期：2026-10-10
|
||
* 修改记录：
|
||
* v1.0 2026-10-10 王建锋 创建：L1-3（STM32 ADC1 扫描）+ L1-4（语义映射）
|
||
*/
|
||
|
||
#include "adc_input.h"
|
||
|
||
#include <stddef.h>
|
||
|
||
#include "adc.h" /* hadc1：MX_ADC1_Init() 已配 9 通道 / 144 cycles / 软件触发 */
|
||
#include "tpafe5160.h" /* tpafe5160_snapshot()：临界区原子快照（AGENTS 铁律） */
|
||
|
||
/* STM32 ADC1 单次转换轮询超时（ms）。单通道 ≈ 7.4 µs（144+12 cycles @ 21 MHz），
|
||
* 2 ms 余量充裕；超时即判本次扫描失败，绝不长时间阻塞消费节拍 */
|
||
#define ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS 2U
|
||
/* STM32 ADC1 通道号上限（F4 上 ADC_CHANNEL_0..15 的宏值即通道号 0..15） */
|
||
#define ADC_INPUT_STM32_CH_MAX 16U
|
||
|
||
/* ===== 语义映射表（L1-4）=====
|
||
* 权威口径：docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md（2026-10-09 硬件确认的语义分配）。
|
||
* index 含义：TPAFE 源 = 驱动 buf 下标 0..7；STM32 源 = ADC1 通道号 0..15。
|
||
* ⚠ 消费侧一律经本表按语义取数，**不得写死下标**（V0.1 有 13/17 路被置换，
|
||
* 网名编号与通道号不等价）；V0.2 改版（N-18）只改本表内容。 */
|
||
static const adc_channel_desc_t k_adc_map[ADC_SEM_COUNT] = {
|
||
[ADC_SEM_UA] = { ADC_SRC_TPAFE, 6U }, /* TPAFE buf[6]（ch7） */
|
||
[ADC_SEM_UB] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_14 }, /* PC4 */
|
||
[ADC_SEM_UC] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_3 }, /* PA3 */
|
||
[ADC_SEM_UN] = { ADC_SRC_TPAFE, 5U }, /* TPAFE buf[5]（ch6） */
|
||
[ADC_SEM_IA] = { ADC_SRC_TPAFE, 2U }, /* TPAFE buf[2]（ch3） */
|
||
[ADC_SEM_IB] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_6 }, /* PA6 */
|
||
[ADC_SEM_IC] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_1 }, /* PA1 */
|
||
[ADC_SEM_IN] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_2 }, /* PA2 */
|
||
[ADC_SEM_TEMP] = { ADC_SRC_STM32, (uint8_t)ADC_CHANNEL_5 }, /* PA5（V_ZL2） */
|
||
};
|
||
|
||
/* STM32 ADC1 顺序扫描顺序（Rank 1..9），须与 MX_ADC1_Init() 的 Rank 配置严格一致：
|
||
* Rank1..8 = CH0..CH7（PA0..PA7），Rank9 = CH14（PC4）。 */
|
||
static const uint8_t k_stm32_rank_ch[ADC_INPUT_STM32_CH_NUM] = {
|
||
(uint8_t)ADC_CHANNEL_0, (uint8_t)ADC_CHANNEL_1, (uint8_t)ADC_CHANNEL_2,
|
||
(uint8_t)ADC_CHANNEL_3, (uint8_t)ADC_CHANNEL_4, (uint8_t)ADC_CHANNEL_5,
|
||
(uint8_t)ADC_CHANNEL_6, (uint8_t)ADC_CHANNEL_7, (uint8_t)ADC_CHANNEL_14,
|
||
};
|
||
|
||
/* STM32 ADC1 最新一帧原始码值，按 ADC1 通道号索引（0..15） */
|
||
static uint16_t s_stm32_raw[ADC_INPUT_STM32_CH_MAX];
|
||
/* TPAFE5160 最新一帧原始码值（16 位二进制补码），按驱动 buf 下标索引 */
|
||
static int16_t s_tpafe_raw[ADC_INPUT_TPAFE_CH_NUM];
|
||
static uint8_t s_tpafe_valid; /* TPAFE 侧是否已有有效帧 */
|
||
static uint8_t s_stm32_valid; /* STM32 侧是否已有有效扫描 */
|
||
static int s_stm32_rc; /* STM32 最近一次扫描状态码 */
|
||
static uint32_t s_stm32_errs; /* STM32 扫描累计失败次数 */
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：STM32 ADC1 顺序扫描一次（L1-3）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 启动失败；-2 - 转换轮询超时
|
||
* 限定条件：仅任务上下文调用；MX_ADC1_Init() 已完成
|
||
* 函数说明：软件触发一次 9 通道扫描（ScanConvMode=ENABLE、ContinuousConvMode=
|
||
* DISABLE），按 Rank 顺序逐通道轮询 EOC 并读 DR，结果按 ADC1 通道号
|
||
* 存入 s_stm32_raw[]。EOCSelection=SINGLE_CONV 且未用 DMA → 每个通道
|
||
* 产生一次 EOC，可逐通道轮询（见 HAL_ADC_PollForConversion 说明）。
|
||
* 两条失败支路（启动失败 / 轮询超时）**都会清 s_stm32_valid**：本拍
|
||
* STM32 侧判为无有效数据，绝不沿用上一拍旧值（详见支路内注释）。
|
||
* 超时在**首个**失败通道处即 Stop+return，不轮询剩余通道 → 单拍耗时
|
||
* 上界 = 一次超时（≈2~3 ms，HAL_GetTick 1 ms 粒度），不是 9 次。
|
||
*/
|
||
static int stm32_scan(void) {
|
||
uint8_t i;
|
||
|
||
if (HAL_ADC_Start(&hadc1) != HAL_OK) {
|
||
/* 失败拍必须清有效标志，见下方超时分支说明（同一语义） */
|
||
s_stm32_valid = 0u;
|
||
s_stm32_rc = ADC_INPUT_RC_START;
|
||
s_stm32_errs++;
|
||
return ADC_INPUT_RC_START;
|
||
}
|
||
|
||
for (i = 0u; i < ADC_INPUT_STM32_CH_NUM; i++) {
|
||
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, ADC_INPUT_POLL_TIMEOUT_MS) != HAL_OK) {
|
||
(void)HAL_ADC_Stop(&hadc1);
|
||
/* ⚠ 失败拍**不得**沿用上一拍的旧值：本层只有一份 s_stm32_raw[]，
|
||
* 超时前几个 Rank 已写入**本拍新值**、后面几个还是**上一拍旧值** →
|
||
* 若保持 s_stm32_valid=1，消费侧会拿到"半新半旧"的混合帧并照样压入
|
||
* 采样环（adc_input_poll() 的返回值只由 TPAFE 决定，s_frames_skip
|
||
* 也抓不到它），直接污染 20 点 DFT 相量窗。清标志后 adc_input_raw()
|
||
* 对 STM32 语义通道返 -2 → adc_task 走既有的"整帧跳过"路径。
|
||
* 下一拍扫描成功会重新置 1（自愈），无需额外恢复动作。 */
|
||
s_stm32_valid = 0u;
|
||
s_stm32_rc = ADC_INPUT_RC_TIMEOUT;
|
||
s_stm32_errs++;
|
||
return ADC_INPUT_RC_TIMEOUT;
|
||
}
|
||
s_stm32_raw[k_stm32_rank_ch[i]] = (uint16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
|
||
}
|
||
|
||
(void)HAL_ADC_Stop(&hadc1);
|
||
s_stm32_valid = 1u;
|
||
s_stm32_rc = ADC_INPUT_RC_OK;
|
||
return ADC_INPUT_RC_OK;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：语义映射表自洽性自检
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：0 - 自洽；-1 - 存在不自洽条目
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：逐条校验映射表与扫描配置是否一致——① TPAFE 源下标须落在
|
||
* buf[0..7]；② STM32 源的通道号必须出现在 k_stm32_rank_ch[] 中，
|
||
* 否则该通道永远不会被扫描（读到的恒为陈旧值）。这是"通道宏写错 →
|
||
* 读到另一只脚/读不到"这一 §5 警告的代码级兜底（无信号源时无法做
|
||
* 引脚级注入验证，见 docs/硬件平台/ADC通道映射说明.md §8）。
|
||
*/
|
||
static int map_check(void) {
|
||
uint8_t s;
|
||
int rc = 0;
|
||
|
||
for (s = 0u; s < (uint8_t)ADC_SEM_COUNT; s++) {
|
||
if (k_adc_map[s].source == ADC_SRC_TPAFE) {
|
||
if (k_adc_map[s].index >= ADC_INPUT_TPAFE_CH_NUM) {
|
||
rc = -1;
|
||
}
|
||
} else {
|
||
uint8_t i;
|
||
uint8_t found = 0u;
|
||
|
||
for (i = 0u; i < ADC_INPUT_STM32_CH_NUM; i++) {
|
||
if (k_stm32_rank_ch[i] == k_adc_map[s].index) {
|
||
found = 1u;
|
||
}
|
||
}
|
||
if (found == 0u) {
|
||
rc = -1;
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
return rc;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：ADC 输入层初始化
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 语义映射表自检失败
|
||
* 限定条件：内核启动前调用（无 RTOS 依赖）；STM32 ADC1 外设已由 MX_ADC1_Init 配好
|
||
* 函数说明：清空原始码值缓冲与统计，并做一次映射表自洽性自检；本层不重复配置
|
||
* 外设，也不启动任何转换（STM32 侧为软件触发，按拍扫描）。
|
||
*/
|
||
int adc_input_init(void) {
|
||
uint8_t i;
|
||
|
||
for (i = 0u; i < ADC_INPUT_STM32_CH_MAX; i++) {
|
||
s_stm32_raw[i] = 0u;
|
||
}
|
||
for (i = 0u; i < ADC_INPUT_TPAFE_CH_NUM; i++) {
|
||
s_tpafe_raw[i] = 0;
|
||
}
|
||
|
||
s_tpafe_valid = 0u;
|
||
s_stm32_valid = 0u;
|
||
s_stm32_rc = ADC_INPUT_RC_NOT_RUN;
|
||
s_stm32_errs = 0u;
|
||
return map_check();
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：采集一拍（TPAFE 原子快照 + STM32 ADC1 顺序扫描）
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：TPAFE 快照结果（1=有新帧 0=无新帧 -1=参数错）
|
||
* 限定条件：仅**任务上下文**调用（TPAFE 快照走临界区）
|
||
* 函数说明：先取 TPAFE 一帧，再做 STM32 ADC1 扫描；两者相互独立，STM32 扫描
|
||
* 失败不影响 TPAFE 快照与返回值语义（STM32 侧状态另由
|
||
* adc_input_stm32_rc() 暴露）。
|
||
*/
|
||
int adc_input_poll(void) {
|
||
int r = tpafe5160_snapshot(s_tpafe_raw, (uint8_t)ADC_INPUT_TPAFE_CH_NUM);
|
||
|
||
if (r == 1) {
|
||
s_tpafe_valid = 1u;
|
||
}
|
||
|
||
(void)stm32_scan();
|
||
return r;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：取语义通道的物理描述
|
||
* 入口参数：ch - 语义通道
|
||
* 返 回 值：指向静态描述表的指针；ch 越界返回 NULL
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：返回的是静态存储地址，调用方不得修改。
|
||
*/
|
||
const adc_channel_desc_t *adc_input_desc(adc_semantic_t ch) {
|
||
if ((unsigned int)ch >= (unsigned int)ADC_SEM_COUNT) {
|
||
return NULL;
|
||
}
|
||
return &k_adc_map[ch];
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取语义通道的原始码值（未标定）
|
||
* 入口参数：ch - 语义通道
|
||
* out - 输出原始码值（TPAFE 侧为 16 位补码；STM32 侧为 0..4095）
|
||
* 返 回 值：0 - 成功；-1 - 参数错；-2 - 该来源当前无有效数据
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：消费侧取数的唯一入口（按语义，不写死下标）。
|
||
*/
|
||
int adc_input_raw(adc_semantic_t ch, int32_t *out) {
|
||
if ((out == NULL) || ((unsigned int)ch >= (unsigned int)ADC_SEM_COUNT)) {
|
||
return -1;
|
||
}
|
||
|
||
if (k_adc_map[ch].source == ADC_SRC_TPAFE) {
|
||
if (s_tpafe_valid == 0u) {
|
||
return -2;
|
||
}
|
||
*out = (int32_t)s_tpafe_raw[k_adc_map[ch].index];
|
||
} else {
|
||
if (s_stm32_valid == 0u) {
|
||
return -2;
|
||
}
|
||
*out = (int32_t)s_stm32_raw[k_adc_map[ch].index];
|
||
}
|
||
return 0;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取 STM32 ADC1 最近一次扫描状态码
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：ADC_INPUT_RC_xxx
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：供心跳日志 / 自检观测 STM32 侧健康度。
|
||
*/
|
||
int adc_input_stm32_rc(void) {
|
||
return s_stm32_rc;
|
||
}
|
||
|
||
/*
|
||
* 函数功能：读取 STM32 ADC1 扫描累计失败次数
|
||
* 入口参数：无
|
||
* 返 回 值：累计失败次数（启动失败或转换超时均计入）
|
||
* 限定条件：无
|
||
* 函数说明：单调递增，供心跳日志观测。
|
||
*/
|
||
uint32_t adc_input_stm32_errs(void) {
|
||
return s_stm32_errs;
|
||
}
|