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同族第二道:代码注释面。41 个 run_unit_test.py 文件头与引用行、common harness 与两份 README、4 个 *_test.c 文件头、App/** 14 处(含 BOM 文件 App/cfg/cfg_file.c)、 GD5F nand_ftl.c 1 处,共 73 站点 / 64 文件;措辞取「主机侧纯逻辑单元测试运行器 (纯标准库)」避免同行「主机侧」重复。 零行为改动(机器证据,不是口头): - 17 个 .c/.h 剥掉注释后与 HEAD **逐字节相同**; - 42 个 .py 走 ast.dump 比较、仅归一 docstring(真实字符串字面量参与比较,故旗标或 输出文本被动过必然报红)→ 全部相等;behaviour_changed=0。 - py_compile 42/42;抽跑 watchdog 47/47、freq 46/46(动手前先取基线,改后同数); CR 字节 0、EF BF BD 0、BOM 与 HEAD 逐一一致、check_bom_drift rc=0。 刻意未动:6 处字符串字面量(FTP 应答 "215 UNIX Type: L8"、lftpd_test.c SYST 断言、 console_log_test.c 的 "L1\r\n"、phasor_test.c 的 "L2-in ring" 文案与 printf 标题)—— 改了就是改测试输出/行为;UI 设计令牌层 L0(ui_tokens.h、ui_content_page.c)与 test/host/README.md 的算法层号是**另外的族**。 两条 SyntaxWarning(ftp_cfg / net_cfg 文件头 \S 转义)**HEAD 同样存在**,已对 HEAD 副本 复现证明非本次引入,未顺手改。
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7.0 KiB
C
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7.0 KiB
C
/*
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* 模块名称:频率测量层(全周傅氏相量的派生量,过频 / 低频的测量输入)
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*(保护功能清单见 docs/算法/继电保护功能复现规划.md)
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* 模块功能:由 全周傅氏相量使用区的基波相量导出系统频率——相邻两拍基波相量取
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* **共轭乘积** P = Z(m)·conj(Z(m-1))(其角 = 每拍相位增量,纯音 =
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* +2πf/Fs,免显式解缠绕),再对**自适应窗长**的相位增量做滑动平均:
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* K_eff = round(8·Fs/(2·f_hat)) ≈ 泄漏纹波周期 fs/(2f) 的整数倍
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* -> 非整周波 DFT 负序泄漏造成的 ~10 ms 周期相位纹波相消
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* (定长窗平均实测扫频误差 0.2~0.32 Hz,自适应窗进入 0.01 Hz 量级,
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* 推导与实测见 freq.c 文件头与 test/host/freq 输出)。
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* 覆盖规划 §3.3 过频 / 低频 的测量侧与 §4.2 测频范围(45~55 Hz 建议段)。
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*
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* 原理与判据(详见 docs/算法/采集与算法层设计说明.md §7 与 test/host/freq/):
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* - 采样率 Fs = 1000 Hz(TIM3 节拍,与 phasor 同源);45~55 Hz 段每拍
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* 相位增量 ≈ 0.28~0.35 rad,距 ±π 缠绕边界裕度巨大,无歧义;
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* - 瞬时值钳制:单拍相位差折算越出 35~65 Hz(**假值带**,宽于系统合理带
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* 40.5~60.5=参考 CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX,规划 §10.1——贴边会非对称
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* 丢弃泄漏纹波半周造成偏置,见 FREQ_INST_* 注释)判为采样间隙/相位
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* 跳变假值,本拍不入窗;
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* - 幅值门:源相量有效值 < FREQ_AMP_MIN 判"无有效波形"(浮空输入/PT 断线),
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* 停止更新、valid 清零、读数保持 → 台架浮空 rms≈0 不发散;
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* - 信号源优先级:UA 基波 → IA 基波(UA 无幅值时用 IA,台架只注电流亦可测频)。
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*
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* ⚠ 本层**纯算法**:不碰寄存器、不碰 RTOS、不自己取数(输入 = phasor 使用区)
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* → 主机侧可免桩纯逻辑单测。
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* 适用平台:STM32F407ZGTx(Cortex-M4F,硬件 FPU)
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* 作者:DTU 项目组
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* 创建日期:2026-10-12(B8)
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* 修改记录:
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* v1.0 2026-10-12 DTU 项目组 创建:相位解缠绕测频 + 滑动平均 + 幅值门
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*/
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#ifndef FREQ_H
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#define FREQ_H
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#include <stdint.h>
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/* 测频标称采样率(Hz):TIM3 1 kHz 节拍,与 phasor/sample_ring 同一时基 */
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#define FREQ_FS_HZ 1000.0f
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/* 单拍(逐拍相位差折算)**假值钳制带**(Hz):越出即判采样间隙/相位跳变/
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* 深度畸变过渡段产生的粗大假值,本拍不入窗(读数保持)。
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* ⚠ 与"系统合理频率带"分开定:非整周波 DFT 泄漏让单拍相位差本身带
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* ±5 Hz 量级纹波(45/55 Hz 端实测),钳制带若贴住 40.5~60.5(参考
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* CN_HERTZ_SOFTFR_MIN/MAX,规划 §10.1)会**非对称丢弃纹波半周** → 均值
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* 偏置(实测 45 Hz 点 +0.16 Hz)。放宽到 35~65 Hz 后仍拦得住窗滑 2 拍的
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* ≈2f(90~110 Hz)与相位跳变假值,又不吃掉正常纹波。
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* 系统合理带 40.5~60.5 由消费侧把关(OF/UF 定值范围 50~55 / 45~50),
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* 测量层不做截断——测量层只保证"测得准"。 */
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#define FREQ_INST_MIN_HZ 35.0f
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#define FREQ_INST_MAX_HZ 65.0f
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/* 幅值门限(有效值,**二次值 V 口径**,「数据可信」下游常数按工程量重定的结果,依据其 §2.3 表第 1 行):
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* 低于该值判"无有效波形"。取值 50 V = 0.5×Un(相电压标称 100 V,与
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* App/algo/prot_set.c 头部量纲基准同源):正常带载 UA 在 0.9~1.1×Un,
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* 50 V 之下只可能是断保险/PT 空载/浮空噪声(浮空实测 ~1.7 V 引脚域、
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* 二次域更小),不会吃掉正常纹波(纹波谷值远大于 0.5×Un)。
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* ⚠ 过渡期行为(eng=0,两点标定完成前):帧值还是引脚电压(≤5 V < 50 V),
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* 本门**恒失效** → freq_valid()=0 → OF/UF 按"必不启动"填充复位——与未标定即闭锁
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* 同向(判据链本就停走),不构成额外风险;标定后自动恢复本意。
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* 数值沿用原 50.0f 属巧合(原为"远小于千级码值"的拟定值),不是漏改。 */
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#define FREQ_AMP_MIN 50.0f
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/* 相位增量滑窗环容量(拍):96 拍 = 96 ms 上限。实际平均窗长**自适应**
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* (freq.c fq_read_freq:K_eff = round(8·Fs/(2·f_hat)),45~55 Hz 段 73~89 拍),
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* 使窗长恰为 DFT 负序泄漏纹波周期 fs/(2f) 的整数倍 -> 纹波相消。
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* 保护定值延时 ≥100 ms,~90 ms 窗不影响动作时序判据。 */
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#define FREQ_AVG_TAPS 96u
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/* 自适应窗长下限(拍):K_eff 钳位区间下界(启动段窗未满时按已有拍数)。 */
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#define FREQ_AVG_MIN 72u
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/* 判"启动收敛完成"所需最少样本数(拍):20 拍 = 20 ms(首个有效相量后
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* 21 拍内出首个读数)。窗未满时按已有样本求均值(部分窗),收敛快。 */
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#define FREQ_START_TAPS 20u
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/*
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* 函数功能:频率测量层初始化
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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(无 RTOS 依赖);须在 phasor_init() 之后无要求
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* (本层只在使用区就绪后才产出)
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* 函数说明:清平均缓冲/计数/读数/有效标志;可重复调用(幂等)。
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*/
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int freq_init(void);
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/*
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* 函数功能:每拍测频步进(读 phasor 使用区 → 相位差 → 钳制 → 滑动平均)
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* 入口参数:无
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* 返 回 值:无
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* 限定条件:仅采集消费者任务上下文(adcTask),**须在 phasor_run() 之后**
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* 同拍调用(本拍相量已切换使用区)
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* 函数说明:相量未就绪(-2)→ 本拍不更新;幅值门失效 → 停更新、valid 清零、
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* 读数保持;单拍乘积角折算越出 40.5~60.5 Hz → 假值拍入 0(不进窗)。
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* 窗未满 FREQ_AVG_TAPS 时按已有乘积求和(部分窗),收敛快。
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*/
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void freq_run(void);
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/*
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* 函数功能:读测得频率(工程量 Hz)
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* 入口参数:out - 输出(NULL 直接返回 -1)
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* 返 回 值:0 - 已有读数(out = 现值,可能为保持值);-1 参数错;
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* -2 - 从未启动收敛(尚无任何有效读数,out 写 0)
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* 限定条件:无(任意上下文;float 单字读,Cortex-M 原子)
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* 函数说明:本函数判"**有没有数**";判"数新不新"(幅值门是否仍 OK)
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* 用 freq_valid()。保护元件消费口径 = get==0 && valid==1。
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*/
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int freq_get(float *out);
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/*
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* 函数功能:读"本拍有效"标志(幅值门 OK 且已启动收敛)
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* 入口参数:无
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* 返 回 值:1 - 读数新鲜;0 - 未启动或幅值门失效(读数仍保持)
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* 限定条件:无
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* 函数说明:供心跳日志与保护元件判"测量可信"用。
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*/
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uint8_t freq_valid(void);
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/*
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* 函数功能:读最近一次有效读数(不判新鲜度)
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* 入口参数:无
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* 返 回 值:Hz;从未收敛返回 0.0
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* 限定条件:无
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* 函数说明:单字 float 读,原子。
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*/
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float freq_last(void);
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#endif /* FREQ_H */
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