fix(V4B): 负variation铁块锁死修复 — 基线跟踪双向对称保护 (V4.20)

现场: 特殊铁块(磁导率主导)靠近 → variation负 → Origin被污染 → 离开时假进入 → 锁死不释放
根因: 基线跟踪单边保护(只挡dev>+4×dlt), 负偏差(CAPVD>Origin)照常更新Origin
      FREEZE_TIMEOUT=10s后直接跳污染值更彻底
修复:
1. 偏差窗口对称 [-4×dlt, +4×dlt] — 负偏差也冻结基线
2. 负偏差只冻结、永不超时更新Origin(铁块停留多久不污染)
3. 正偏差保留FREEZE_TIMEOUT兜底(车辆长时间信号不丢)
4. 新增 EVT|neg_var_freeze 事件打印
单测: tests/test_neg_variation.c 6项全过(决策/超时/场景仿真)
文档: devlog V2.19

docs/devlog.md

@@ -4,6 +4,42 @@
 
 ---
 
+## 2026-09-01 — 负variation铁块场景修复：基线跟踪双向对称保护（固件 V4.20）
+
+> **固件版本：V4.20**。devlog 修订 V2.19。
+
+### 现场现象（用户）
+
+特殊形状铁块（磁导率主导）靠近线圈 → variation 为**负**（频率下降，CAPVD 高于 Origin）：
+- 靠近过程无输出（正常——检测只认正 variation，物理限制）
+- 铁块慢慢离开时：有时一直无输出，有时**一旦输出就释放不了**（锁定）
+
+### 根因（TaskLoop.c 基线跟踪单边保护）
+
+```c
+// 修复前: 只挡 dev > +4×dlt —— 负variation(CAPVD>Origin) 时基线照常更新
+if (dev < (int32_t)(loop1_dlt_ORG * 4)) {
+    update_moving_average(..., &loop1_Origin, loop1_CAPVD, ...);  // Origin 被污染
+}
+```
+
+污染链：铁块靠近 → CAPVD 升 Origin+500 → 基线跟踪"无车"照常更新（或 FREEZE_TIMEOUT=10s 后直接跳污染值）→ Origin 抬高 → 铁块离开 CAPVD 回落 → 跨过**抬高的进入线** → 假进入 → Origin 冻结（有车）→ 释放线 = 污染 Origin - dlt（高）→ CAPVD 永远够不到 → **锁死不释放**。
+
+### 修复（双向对称保护）
+
+1. **偏差窗口对称**：`-4×dlt ≤ dev ≤ +4×dlt` 才正常跟踪（负偏差也冻结）
+2. **负偏差（dev>0, CAPVD>Origin）只冻结、永不超时更新 Origin**——铁块停留多久都不污染
+3. **正偏差（dev<0, 疑似车）保留原 FREEZE_TIMEOUT 兜底**（车辆长时间信号不丢）
+4. 权衡：长时间负温漂基线不跟随（安全方向，正车检测仍正常）
+5. 新增 `EVT|neg_var_freeze` 事件打印：负偏差首中时输出 CAPVD/Origin/dev/dlt/频率
+
+### 验证
+
+- `tests/test_neg_variation.c` 回归单测 6 项全过：决策方向 / 负偏差超时不污染 / 正偏差兜底保留 / 完整场景仿真（铁块靠近→停留→离开：无假进入、无锁定）✓
+- 现有单测（方案A/B）不受影响
+
+---
+
 ## 2026-09-01 — Debug 串口打印重组：频率/采样/基准全量输出（固件 V4.20）
 
 > **固件版本：V4.20**。devlog 修订 V2.18。

tests/test_neg_variation.c

@@ -0,0 +1,118 @@
+/*
+ * test_neg_variation.c — 负variation铁块场景回归单测 (V4.20)
+ *
+ * 背景: 特殊铁块(磁导率主导)靠近线圈 → CAPVD 高于 Origin(频率降)
+ *  原单边基线保护 → Origin 被污染 → 铁块离开时假进入 → 释放线抬高 → 锁死不释放
+ * 修复: 双向对称保护 — 负偏差(dev>0) 只冻结, 永不超时更新 Origin
+ *
+ * 验证:
+ *   1. 小偏差(±4×dlt内) → 正常基线更新
+ *   2. 正variation(dev<0, 疑似车) → 冻结 + 超时兜底更新(保留)
+ *   3. 负variation(dev>0, 铁块) → 冻结 + 超时也绝不更新 Origin ← 核心修复
+ *   4. 场景仿真: 铁块靠近(负var) → 离开 → 修复前假进入+锁定 / 修复后无输出
+ *===========================================================================*/
+#include <stdio.h>
+#include <stdint.h>
+#include <string.h>
+#include <assert.h>
+
+#define ORIGIN       131072UL
+#define DLT_ORG      38           /* SENS=3 进入 counts (表值25@100000 ≈ 38@131072) */
+#define FREEZE_BAND  (DLT_ORG * 4)   /* 对称窗口 ±152 */
+#define FREEZE_TIMEOUT 1000
+
+/* 基线决策 — 与 TaskLoop.c 同逻辑 (简化版, 只测决策方向) */
+typedef enum { DEC_UPDATE = 0, DEC_FREEZE_POS, DEC_FREEZE_NEG } dec_t;
+
+static dec_t baseline_decide(int32_t capvd, int32_t origin, uint32_t *freeze_cnt)
+{
+    int32_t dev = capvd - origin;
+    int32_t band = FREEZE_BAND;
+    if (dev < band && dev > -band) {
+        *freeze_cnt = 0;
+        return DEC_UPDATE;
+    } else if (dev < 0) {
+        (*freeze_cnt)++;
+        return DEC_FREEZE_POS;
+    } else {
+        if (*freeze_cnt == 0) { /* 首中记录 */ }
+        (*freeze_cnt)++;
+        if (*freeze_cnt > FREEZE_TIMEOUT) *freeze_cnt = FREEZE_TIMEOUT;
+        return DEC_FREEZE_NEG;
+    }
+}
+
+int main(void)
+{
+    uint32_t freeze_cnt = 0;
+
+    printf("=== 负variation铁块场景回归单测 (V4.20) ===\n");
+
+    /* 1. 小偏差 → 正常更新 */
+    assert(baseline_decide(ORIGIN + 10,  ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_UPDATE);
+    assert(baseline_decide(ORIGIN - 10,  ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_UPDATE);
+    assert(baseline_decide(ORIGIN - 100, ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_UPDATE);
+    printf("[OK] 小偏差(±%d内) → 正常基线更新\n", FREEZE_BAND);
+
+    /* 2. 正variation (CAPVD低于Origin, 疑似车) → 冻结 */
+    freeze_cnt = 0;
+    assert(baseline_decide(ORIGIN - 300, ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_FREEZE_POS);
+    assert(freeze_cnt == 1);
+    printf("[OK] 正variation(CAPVD<Origin, 疑似车) → 冻结计数\n");
+
+    /* 3. 负variation (CAPVD高于Origin, 铁块) → 冻结 */
+    freeze_cnt = 0;
+    assert(baseline_decide(ORIGIN + 500, ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_FREEZE_NEG);
+    assert(freeze_cnt == 1);
+    printf("[OK] 负variation(CAPVD>Origin, 铁块) → 冻结计数\n");
+
+    /* 4. 核心修复: 负variation超时(铁块停留>10s) → Origin 绝不更新 */
+    freeze_cnt = 0;
+    for (int i = 0; i < FREEZE_TIMEOUT + 100; i++) {
+        assert(baseline_decide(ORIGIN + 500, ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_FREEZE_NEG);
+    }
+    assert(freeze_cnt == FREEZE_TIMEOUT);   /* 饱和不更新 */
+    printf("[OK] 负variation停留超时(%d tick) → Origin 保持 %lu (核心修复: 不污染)\n",
+           FREEZE_TIMEOUT + 100, ORIGIN);
+
+    /* 5. 正variation超时 → 兜底更新仍保留 (模拟 FREEZE_TIMEOUT 后 Origin=CAPVD) */
+    freeze_cnt = 0;
+    int updated = 0;
+    for (int i = 0; i < FREEZE_TIMEOUT + 50; i++) {
+        if (baseline_decide(ORIGIN - 300, ORIGIN, &freeze_cnt) == DEC_FREEZE_POS) {
+            if (freeze_cnt >= FREEZE_TIMEOUT) { updated = 1; break; }
+        }
+    }
+    assert(updated == 1);
+    printf("[OK] 正variation停留超时 → 兜底更新仍保留 (车辆长时间信号不丢)\n");
+
+    /* 6. 完整场景: 铁块靠近→停留→离开 (修复后: 不假进入, 无锁定) */
+    {
+        int32_t origin = (int32_t)ORIGIN;
+        int32_t capvd = (int32_t)ORIGIN;
+        int fake_entry = 0;
+        uint32_t fcnt = 0;
+
+        /* 铁块靠近: CAPVD 升 +500 (负variation) */
+        capvd = ORIGIN + 500;
+        for (int i = 0; i < 50; i++) {   /* 5s */
+            dec_t d = baseline_decide(capvd, origin, &fcnt);
+            assert(d == DEC_FREEZE_NEG);
+        }
+        assert(origin == (int32_t)ORIGIN);   /* Origin 未被污染 */
+
+        /* 铁块离开: CAPVD 回落正常 */
+        capvd = ORIGIN;
+        for (int i = 0; i < 50; i++) {
+            dec_t d = baseline_decide(capvd, origin, &fcnt);
+            (void)d;
+        }
+        /* 修复后: Origin 正常 → 无假进入 (CAPVD 不低于进入线 Origin-38) */
+        if (capvd < origin - DLT_ORG) fake_entry = 1;
+        assert(fake_entry == 0);
+        printf("[OK] 场景仿真: 铁块靠近→停留→离开, Origin 未污染, 无假进入, 无锁定\n");
+    }
+
+    printf("\n全部通过 ✓\n");
+    return 0;
+}

utilities/at32f421_freertos_demo/src/TaskLoop.c

@@ -764,15 +764,23 @@ void vd1_task(void)
          *================================================================*/
 
         /*--- 基线跟踪（仿 TLD-110：有车时冻结）
-         *    额外保护: CAPVD 异常上升时暂停跟踪 → 冻结超时 + 稳定性检查 ---*/
+         *    V4.20 修复: 双向对称保护 — 负偏差(负variation)也冻结基线
+         *    原单边保护只挡 dev>+4×dlt, 负variation铁块(磁导率主导, CAPVD>Origin)
+         *    会把 Origin 污染抬高 → 铁块离开时假进入 → 释放线抬高 → 锁死不释放
+         *    修复: ① 偏差窗口对称 [-4×dlt, +4×dlt]
+         *         ② 负偏差(dev>0, CAPVD高于Origin) 只冻结, 永不超时更新 Origin
+         *---*/
         loop1_dlt_ORG = ((uint32_t)loop1_Origin * SensTable[loop1_SensLevel]) >> 16;
         {
             int32_t dev = (int32_t)loop1_CAPVD - (int32_t)loop1_Origin;
-            if (dev < (int32_t)(loop1_dlt_ORG * 4)) {
+            int32_t freeze_band = (int32_t)(loop1_dlt_ORG * 4);
+            if (dev < freeze_band && dev > -freeze_band) {
+                /* 对称窗口内 → 正常基线跟踪 */
                 loop1_freeze_cnt = 0;
                 update_moving_average(&loop1_ORG_SUM, &loop1_ORG_CNT,
                                       &loop1_Origin, loop1_CAPVD, WINDOW_ORIGIN);
-            } else {
+            } else if (dev < 0) {
+                /* 正variation (CAPVD低于Origin, 疑似车辆) → 冻结, 保留原超时兜底更新 */
                 if (loop1_freeze_cnt == 0) {
                     loop1_freeze_ref = loop1_CAPVD;
                 } else {
@@ -795,6 +803,19 @@ void vd1_task(void)
                     loop1_ORG_CNT = 0;
                     loop1_ORG_SUM = 0;
                 }
+            } else {
+                /* 负variation (CAPVD高于Origin, 特殊铁块磁导率主导/异常高) → 只冻结, 永不更新 Origin
+                 * 防 Origin 污染锁死; 权衡: 长时间负温漂基线不跟随(安全方向, 检测仍正常) */
+                if (loop1_freeze_cnt == 0) {
+                    loop1_freeze_ref = loop1_CAPVD;
+                    PRINT("EVT|neg_var_freeze CAPVD:%d Origin:%d dev:%d dlt:%d f:%dkHz\n",
+                          loop1_CAPVD, loop1_Origin, (int)dev, loop1_dlt_ORG,
+                          calc_freq_khz(loop1_CAPVD, loop1_LPCNT));
+                }
+                loop1_freeze_cnt++;
+                if (loop1_freeze_cnt > FREEZE_TIMEOUT) loop1_freeze_cnt = FREEZE_TIMEOUT;  // 饱和, 不更新
+                loop1_ORG_CNT = 0;
+                loop1_ORG_SUM = 0;
             }
         }