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wangfq ccd996d56e refactor: 融合模式枚举重排，地感且光耦后移

0=或 1=混行 2=ETC 3=且 4=仅地感 5=仅光耦 6=复位
- storage.h: AND_RADAR 从位置 2 移至位置 4
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2026-07-30 09:01:12 +08:00

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DLD154Pro 技术规格书

单路线圈蓝牙车辆检测器 | 固件版本: V3.01 | 硬件版本: V3.01 本文档面向工程开发、系统集成及故障深度分析

1. 系统架构

1.1 硬件架构

                         ┌──────────────────────────────────────┐
     线圈 ───────────────┤ PA9 (TMR0)        CH591R (RISC-V)     │
                         │   输入捕获           60MHz / 28KB     ├── PB22 (GPIO) ──── 绿灯
     光耦 ───────────────┤ PB10 (GPIO)                            │
                         │                                       ├── PB23 (PWM11) ─── 红灯 (呼吸)
     RS485 ──────────────┤ PA14 TX / PA15 RX / PA13 RE (UART0)   │
                         │                                       ├── PA8 (GPIO) ──── 继电器 RLY1
     BLE ────────────────┤ 2.4GHz 无线                           │
                         │                                       ├── PA12 (GPIO) ──── 调频电容 (33nF)
                         └──────────────────────────────────────┘

1.2 软件架构

Main_Circulation (无 RTOS, 裸机轮询)
├── vd1_task() — 每 ~8.74ms 执行 (MEASUREMENT_BASE 测量窗)
│   ├── IIR 滤波 (ALFA_CAP1=79/256, τ≈24ms)
│   ├── 斜率限幅 (MAX_SLOPE_RATE=5%)
│   ├── 基线跟踪 (WINDOW_ORIGIN=500 滑动平均, ~4.4s)
│   ├── 进入确认 (ENTRY_CONFIRM=3 次)
│   ├── 离开检测 (滞回 + 平坦性三条件 CN200910309382)
│   └── 冻结超时恢复 (FREEZE_TIMEOUT=1000, ~8.7s + ±2% 稳定性检查)
├── TMR0 ISR — 线圈频率捕获 (下降沿→下降沿周期)
├── TMR1 ISR — 5ms 系统 tick (LED 驱动 + 继电器输出 + 光耦扫描)
├── opt_input_poll() — 光耦输入处理 (7 种输出模式融合)
├── rs485_700bs_poll() — RS485 700BS 从机协议
├── poll_dbn_ble() — BLE 命令处理
└── LEDB PWM 呼吸灯 (PWM11, 硬件自主)

2. 电气参数

参数	最小值	典型值	最大值	单位	备注
供电电压 (VDD)	10	12 / 24	30	V	宽压输入
功耗	—	0.5	2	W	含继电器吸合 + BLE
工作温度	-40	—	+85	°C	工业级
存储温度	-55	—	+125	°C	—
线圈电感范围	50	200	1000	μH	超出范围可工作但精度下降
线圈频率范围	20	80	200	kHz	含 33nF 调频电容
线圈 Q 值	5	—	—	—	过低导致振荡不稳定
继电器触点电压	—	—	250	VAC	单刀双掷 (SPDT)
继电器触点电流	—	—	3	A	—
GPIO 输出电压	0	3.3	3.6	V	CMOS 电平
GPIO 输出电流	—	—	12	mA	单引脚最大
BLE 工作频率	—	2.4	—	GHz	BLE 4.2
BLE 发射功率	—	0	—	dBm	典型
ESD 防护	±2	—	—	kV	HBM

3. IO 引脚分配

3.1 完整引脚表

引脚	标识	功能	方向	外设	初始状态	备注
PA9	LP	线圈频率捕获	IN	TMR0	—	核心输入，下降沿→下降沿
PA8	RLY1	继电器输出	OUT	GPIO PP	0 (释放)	单刀双掷，低电平有效
PA12	FLEVEL	线圈调频	OUT	GPIO PP	L (33nF)	0=接33nF(低频), 1=0nF(高频)
PA14	UART0_TX	RS485 发送	OUT	UART0	—	700BS / Modbus
PA15	UART0_RX	RS485 接收	IN	UART0	—	700BS / Modbus
PA13	UART0_RE	RS485 方向控制	OUT	GPIO PP	RX (接收)	高=发送, 低=接收
PB10	IN_1	光耦输入	IN	GPIO IN_PU	—	外部雷达 / 复位信号
PB22	LEDA	绿灯	OUT	GPIO PP	0 (灭)	有车亮 / 无车灭，低有效
PB23	LEDB	红灯	ALT	PWM11	—	呼吸灯，低有效
PA0–7	—	—	—	—	—	预留/未分配

3.2 无物理拨码开关

DLD154Pro 没有物理 DIP 开关。所有配置参数（灵敏度、输出模式、延时、协议选择等）通过 BLE 小程序 管理，持久化存储在 DataFlash 中。

配置项	管理方式	Flash 地址
灵敏度等级	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.sensitvity
输出模式 (0–6)	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.direction_mode[3:0]
功能码 (协议/光耦功能)	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.direction_mode[7:4]
存在时间 (有限/永久)	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.exist_mode
离开延时	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.delay_time
频率档位 (高/低)	BLE 小程序	Loop_Cng_Unit.loopFreq_Level
RS485 地址	BLE 小程序	Addr_RS485_ID_Offset (0x14)
RS485 波特率	BLE 小程序	Addr_RS485_Baud_Offset (0x11)
蓝牙空闲超时	BLE 小程序	ADDR_BT_Close_TIMEOUT_Offset (0x10)

4. 检测算法

4.1 频率测量

4.1.1 硬件链路

DLD154Pro 不使用 CD4060 外部分频芯片。线圈直接驱动 PA9 (TMR0)，利用 CH591R 内置 TMR0 的下降沿→下降沿周期捕获。

对比项	M1H/TLD-110	DLD154V4B	DLD154Pro
外部分频	CD4060 Pin5 (÷32)	无（直连）	无（直连）
MCU 内部分频	无	TIM3 DIV_2 (÷2)	TMR0 无分频
总分频比	÷32	÷2	÷1
MCU 主频	—	120MHz	60MHz
MEASUREMENT_BASE	—	131072 (2^17)	524288 (2^19)
测量窗口	—	~2.2ms	~8.74ms

设计要点：DLD154Pro 升高 MEASUREMENT_BASE 以补偿更低的主频和无内部分频，使归一化 Value ≈ 524288，保持与 DLD154V4B 一致的百分比阈值语义。

4.1.2 捕获流程

线圈边沿 → PA9 (TMR0 下降沿→下降沿捕获)
       │
       ▼
TMR0 ISR:
  CAPDAT = TMR0 捕获寄存器 (相邻下降沿周期)
  Xn = CAPDAT (TMR0 直接给出，无需手动计算边沿差)
       │
       ▼
  LPCNT = MEASUREMENT_BASE / Xn   (自适应窗口)
  CapSum += Xn
  CapCnt++
       │
  CapCnt >= LPCNT ?
    YES → Value = CapSum          (≈ MEASUREMENT_BASE = 524288)
           CapCnt = CapSum = 0
           loop1_CAP_OK = 1       (通知 vd1_task)

4.1.3 关键常量

#define MEASUREMENT_BASE  524288L   // 2^19
// 无内部分频 (TMR0 直读)

线圈频率	Xn @60MHz	LPCNT	测量窗口	Value 范围
50 kHz	1200	436	8.7 ms	~523200
80 kHz	750	700	8.7 ms	~525000
100 kHz	600	873	8.7 ms	~523800
150 kHz	400	1310	8.7 ms	~524000
200 kHz	300	1747	8.7 ms	~524100

自适应 LPCNT 使不同频率下 Value 归一化到 ~524288，百分比阈值直接适用，无需频率补偿。

4.2 IIR 滤波

#define ALFA_CAP1  79   // IIR α = 79/256 ≈ 0.31 (@8.74ms → τ≈24ms)

// get_flt_value(): 一阶 IIR
CAPVD = (|Value - CAPVD| * ALFA_CAP1) >> 8

参数	值	说明
α	79/256 ≈ 0.31	指数平滑系数
τ	~24ms @8.74ms tick	3 次更新达 63%
噪声抑制	良好	单次野值影响 < 31%

斜率限幅：单次 Value 变化 >5% → 截断，过滤 EMI/闪电尖峰：

#define MAX_SLOPE_RATE  5   // 单次最大变化 5%

int32_t raw_delta = (int32_t)Value - (int32_t)CAPVD;
int32_t max_step  = (int32_t)(CAPVD * MAX_SLOPE_RATE / 100);
if (max_step < 100) max_step = 100;   // 最小限幅防止锁死
// clamp: raw_delta ∈ [−max_step, +max_step]
uint32_t clamped_value = CAPVD + raw_delta;
CAPVD = get_flt_value(clamped_value, CAPVD);

4.3 检测判据

4.3.1 灵敏度表

// 4 级灵敏度 (MAX_LOOP_SENS_AMOUNT=4)
const uint16_t SensTable[4]   = {108, 54, 28, 14};   // 进入阈值
const uint16_t SensTable1[4]  = { 81, 32, 16, 12};   // 离开阈值（滞回）

等级	sens_in	ΔL/L 进入	sens_out	ΔL/L 离开	迟滞比	适用场景
低 (0)	108	0.330%	81	0.247%	1.33	大车 / 强干扰环境
中 (1)	54	0.165%	32	0.098%	1.69	普通轿车（默认）
高 (2)	28	0.085%	16	0.049%	1.75	摩托车 / 安静环境
最高 (3)	14	0.043%	12	0.037%	1.17	超高灵敏度

ΔL/L 换算：ΔL/L_entry = 2 × sens_in / 65536。物理依据：线圈振荡 f∝1/√L，dT/T ≈ dL/(2L)。

⚠ 第四档 (sens=14) 信噪比余量仅约 2:1（20°C 温漂 ≈0.1% 感量偏移），仅推荐摩托车/小型车辆检测场景，需确保线圈安装质量。

4.3.2 进入检测

#define ENTRY_CONFIRM  3   // 连续 3 次低于阈值才判定有车

dlt_ORG = (Origin * SensTable[SENS]) >> 16;   // = Origin × sens / 65536

if (CAPVD < Origin - dlt_ORG) {
    if (++loop1_entry_cnt >= ENTRY_CONFIRM) {
        loop1_VD_FLAG = 1;   loop1_FLAG_IN = 1;
        loop1_entry_cnt = 0;
    }
} else {
    loop1_entry_cnt = 0;     // 恢复则重置
}

进入响应时间：3 次确认 × 8.74ms + 500ms IN_DELAY = ~530ms。

4.3.3 离开检测（滞回 + 平坦性）

离开滞回

有车状态下，使用更小的离开阈值 SensTable1：

dlt_ORG = (Origin * SensTable1[SENS]) >> 16;

if (CAPVD > Origin - dlt_ORG) {          // 高于离开阈值
    if (++loop1_cnt_release >= 3) {       // 连续 3 次确认
        loop_release_common();            // VD_FLAG=0, FLAG_OUT=1
    }
} else {
    loop1_cnt_release = 0;                // 回落立即重置
}

平坦性离开判定（专利 CN200910309382）

基于中山大学专利，解决大车通行时频率多峰导致的多次误触发。三条件同时满足才判定离开：

① |f − f_b| < dlt_ORG         （频率回归基频）
② |f'| < Δ2                    （一阶导数近零，Δ2 = max_slope / K1）
③ |f''| < Δ3                   （二阶导数近零，Δ3 = max_slope_rate / K2）

Δ2、Δ3 从车辆进入后的第一上升坡面动态计算（避免固定阈值的不适应性）。

常量	值	含义
K1, K2	8	动态阈值除数（专利推荐值）
FLAT_CONFIRM_CNT	3	平坦确认次数

算法源码位于 peripheral_main.c:vd1_task()，编译宏 USE_FLATNESS_EXIT 控制。

4.4 基线跟踪

4.4.1 跟踪规则

// 仅无车 → 跟踪基线
if (!loop1_VD_FLAG) {
    int32_t dev = CAPVD - Origin;
    if (dev < dlt_ORG * 4) {
        // CAPVD 未显著偏离 → 正常跟踪
        loop1_freeze_cnt = 0;
        update_moving_average(&ORG_SUM, &ORG_CNT, &Origin, CAPVD, WINDOW_ORIGIN);
    }
    // 偏离 > 4× 阈值 → 冻结 + 超时恢复（见 4.4.3）
}
// 有车时冻结基线 (仿 TLD-110)

4.4.2 两阶段基线更新

阶段	窗口	周期	用途
稳定期 (`!g_loop_stable`)	100	~0.9s	绕过 IIR/限幅，快速收敛
正常运行	500 (WINDOW_ORIGIN)	~4.4s	强噪声抑制，稳定跟踪

稳定期 CAPVD 直接赋值为 raw Value（不经过 IIR），实现开机 ~1.1s 内基线就绪。

4.4.3 冻结超时恢复

常量	值	说明
冻结触发阈值	dlt_ORG × 4	CAPVD 偏离 Origin 的倍数
FREEZE_TIMEOUT	1000	~8.7s (1000 × 8.74ms)
FREEZE_STABILITY_RATE	2	稳定性窗口：参考值的 ±2%

if (dev < dlt_ORG * 4) {
    /* 正常范围: 跟踪 + 清零冻结 */
    loop1_freeze_cnt = 0;
    update_moving_average(...);
} else {
    /* 异常偏高: 冻结 + 稳定性验证 */
    if (loop1_freeze_cnt == 0)
        loop1_freeze_ref = CAPVD;               // 记录冻结起始值
    else if (|CAPVD - freeze_ref| > freeze_ref * 2 / 100)
        reset(freeze_cnt, freeze_ref);          // 波动 >±2% → 重新计时

    if (++loop1_freeze_cnt >= FREEZE_TIMEOUT) { // 8.7s 连续稳定
        Origin = CAPVD;                         // 接受为新基线
    }
}

5. 时序状态机

5.1 状态转移

                       IN_DELAY=10(500ms)            OUT_DELAY(delay_time×100ms)
     [空闲] ──有车──→ [进入延时] ──超时──→ [有车确认] ──车辆离开──→ [离开延时]
        ↑                                                                            │
        │                                                               ┌────────────┘
        └──脉冲结束───── [脉冲输出] ←──超时── [离开延时] ←──────────────┘
                         PLUSE_DELAY=10(500ms)

5.2 时序参数

参数	Tick (50ms)	时间	说明
IN_DELAY	10	500 ms	进入确认防抖
OUT_DELAY	delay_time × 2	可配	离开延时 (delay_time=5 → 500ms)
PLUSE_DELAY	10	500 ms	脉冲输出宽度
HOLD_TIME	exist_mode × 20 × 5	可配	有限存在超时 (exist_mode × 5s)
LC_HOLD_TIME	4 × 1200	~4 min	安全复位超时
STABLE_SAMPLES	128 tick	~1.1 s	上电稳定期
FREEZE_TIMEOUT	1000	~8.7 s	基线冻结超时

Tick 来源：TMR1 每 5ms 中断一次，TM1cnt 计数到 10 后触发 vd1_task（50ms 周期）。

5.3 输出模式 (脉冲/存在)

DLD154Pro 仅一个继电器，支持存在输出和脉冲输出两种模式：

模式	output_mode 值	行为
存在输出	0	有车持续吸合，离开后延时释放
进入脉冲	1	确认有车→吸合 500ms→释放
离开脉冲	2	车辆离开+延时→吸合 500ms→释放

6. 输出融合模式

6.1 7 种融合模式

DLD154Pro 支持通过光耦输入 (PB10) 接入外部雷达/车检器信号，并按融合模式组合继电器输出。

模式值	名称	继电器吸合条件	适用场景
0	地感或光耦	coil OR opto	互补冗余，任一触发即吸合（默认）
1	人车混行防砸	有车后 coil OR opto，离场 3s 窗口内光耦有效	混合交通流防砸人
2	ETC 模式	有车后 coil OR opto，光耦断开 500ms 防抖才释放	ETC 专用
3	地感且光耦	coil AND opto	双确认，防地感误触
4	仅地感	线圈有车	纯线圈场景
5	仅光耦	光耦输入有效	纯雷达，地感只做背景监控
6	光耦复位	仅地感（光耦用于远程复位）	带远程复位功能

6.2 人车混行防砸 (模式 1) 状态机

IDLE (仅线圈检测)
  │ 线圈检测到车
  ▼
ARMED (线圈 || 光耦)
  │ 两者均释放
  ▼
WINDOW (3s 防砸窗口)
  │  光耦触发 → 继电器吸合，窗口复位
  │  线圈上线 → 回到 ARMED
  │  3s 超时无触发 → 回到 IDLE，落杆

6.3 ETC 模式 (模式 2) 状态机

IDLE (仅线圈检测)
  │ 线圈检测到车
  ▼
ARMED (线圈 || 光耦)
  │ 两者均释放
  ▼
DEBOUNCE (500ms 防抖)
  │  线圈/光耦重新触发 → 回到 ARMED
  │  500ms 超时 → 回到 IDLE，落杆

6.4 光耦防抖

所有非复位模式共用 3 样本多数表决消抖（等效 ~30ms），防止光耦信号抖动。

7. 指示灯状态机

7.1 驱动架构

TMR1 ISR (每 5ms)
├── 红灯 PB23 — PWM11 呼吸（硬件自主，~1.9s 周期）
├── 绿灯 PB22 — 有车亮 / 无车灭 / 稳定期慢闪 200ms
└── (无黄灯 — Pro 采用双色 LED 方案)

7.2 绿灯行为表

状态	绿灯行为	说明
上电初始化/稳定期	慢闪 (200ms 亮/200ms 灭)	基线学习中
线圈断开	灭	等待恢复
正常运行，无车	灭	就绪
正常运行，有车	亮	车辆检测中
光耦参与模式 (非 LOOP_ONLY/LOOP_X_RESET)	跟随 `relay1_state`	与实际继电器状态一致

7.3 红灯行为

呼吸灯 (PWM11, ~1.9s 周期)，始终运行，指示系统正常工作。不参与车辆/故障指示。

8. 上电稳定期

#define STABLE_SAMPLES  128   // ~1.1s (@8.74ms × 128)

if (!g_loop_stable) {
    loop1_CAPVD = loop1_Value;               // 绕过 IIR，直接赋值
    update_moving_average(..., 100);         // 小窗口快速收敛
    loop1_stable_cnt++;
    if (loop1_stable_cnt >= STABLE_SAMPLES)
        g_loop_stable = 1;                   // 启用检测
    return;                                   // 跳过进入/离开判断
}

稳定期间绕过 IIR 和斜率限幅，用 100 窗口快速建立基线。绿灯持续慢闪。

9. 线圈故障处理

9.1 断开/重连状态保持

断开前	断开期间	重连后	检测结果
有车	绿灯灭，继电器释放	车还在	CAPVD < Origin−dlt → VD_FLAG=1 ✓
有车	绿灯灭	车离开	cnt_release→3 → VD_FLAG=0 ✓
无车	绿灯灭	车进入	CAPVD < Origin−dlt → VD_FLAG=1 ✓

断开时保留 VD_FLAG，仅关断继电器。重连时 CAPVD=0 触发首个样本直锁 Value，跳过 IIR 预热。

9.2 有限存在超时

当 hold_time > 0 时，有车超过指定时间 → 整通道复位重建基线（等效安全复位），而非简单 FLAG_OUT。

10. 通信协议

10.1 接口总览

接口	物理层	协议	用途
BLE	2.4GHz	DBN BLE 私有协议	参数配置 + 主动上报
RS485	UART0 半双工	700BS / Modbus RTU	工业总线接入

10.2 BLE 协议

帧格式：

Magic | Addr/Sub | Len | CMD | Data | XOR | SUM
1B    | 1B       | 1B  | 1B  | xx   | 1B  | 1B

主要命令：

命令码	功能
0x10	获取设备信息
0x23	设置车检器参数
0x24	读取车检器参数
0x31	读写 RS485 波特率/地址/蓝牙超时
0x8A	读写灵敏度列表
0xC0	设备主动上报传感信息
0xC5	主动上报使能配置
0x6D	设备复位

10.3 RS485 700BS 协议

参数	值
波特率	9600 (默认)
数据位	8N1
地址范围	1–247
帧格式	主机 3 字节 (STX ADDR XOR), 从机 3–9 字节变长
心跳	空闲 5s / 故障(线圈断开) 1s / 事件(car_state 翻转)立即

命令集：

命令	功能	回复
0xFA	查询有车+线圈状态	F5 DATA XOR
0x1B	查询线圈频率	14 Fre1-3 ADDR XOR
0x2C	复位初始化线圈	无回复
0x3D	查询虚拟拨码 (DIP1-5)	32 DATA ADDR XOR

DLD154Pro 无物理拨码，0x3D 返回 BLE 配置的等效值。

10.4 RS485 Modbus RTU 协议

参数	值
波特率	9600 (默认), 可配 19200/38400/57600/115200
数据位	8N1
从机地址	1–247 (默认 1)
支持功能码	0x02 (DI), 0x03 (HR), 0x04 (IR), 0x06 (写单), 0x10 (写多), 0x11 (报告 ID)
协议选择	`g_function_mode` bit0 (BLE 设置)

详细寄存器映射见 docs/rs485-modbus-protocol.md。RS485 地址/波特率在 Modbus 侧只读，通过 BLE 小程序修改。

11. Flash 存储布局

地址	宏	大小	内容
0x00	—	4B	魔数 (0x33 0xBB 0xC3 0x3C)
0x04	—	7B	Loop_Cng_Unit 参数
0x10	ADDR_BT_Close_TIMEOUT_Offset	1B	蓝牙空闲超时 (分钟)
0x11	Addr_RS485_Baud_Offset	3B	RS485 波特率 (LE32)
0x14	Addr_RS485_ID_Offset	1B	RS485 从机地址
0x20	Addr_Sens_Array_In	16B	灵敏度进入阈值 (4×uint16_t LE)
0x30	Addr_Sens_Array_Out	16B	灵敏度离开阈值 (4×uint16_t LE)

出厂默认：灵敏度=中(1)，存在模式，延时=500ms，高频，RS485 ID=1，波特率=9600，蓝牙超时=0(不关闭)。

12. 版本历史

版本	日期	说明
V3.00	2026-07-21	项目初始化：从 DLD110SV4 复制基线 + 硬件适配 (CH591R)
V3.01	2026-07-28	光耦输出模式完整实现 (6 种融合逻辑 + 状态机)；LEDA 同步继电器状态

13. 相关文档

文档	路径
产品说明书	`docs/product-manual.md`
硬件资源说明	`docs/DLD154Pro硬件资源.md`
RS485 700BS 协议	`docs/rs485-700bs-protocol.md`
RS485 Modbus 协议	`docs/rs485-modbus-protocol.md`
开发日志	`docs/devlog.md`

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