DLD154V4B/docs/technical-spec.md

# DLD154V4B 技术规格书

> 单路线圈车辆检测器 | 固件版本: V2.5 | 文档版本: V2.0  
> 本文档面向工程开发、系统集成及故障深度分析

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## 1. 系统架构

### 1.1 硬件架构

```
                    ┌──────────────────────────────────┐
   线圈 ────────────┤ PA7 (TIM3_CH2)   AT32F421F8P7    │
                    │   输入捕获          Cortex-M4      ├──── PB1 (TMR14 PWM) ──── 红灯
                    │                  120MHz / 64KB    │
   DIP ×5 ─────────┤ PA0~PA4 (GPIO)                    ├──── PA9 (GPIO) ──────── 绿灯
                    │                                   │
   Tx ─────────────┤ USART (TTL)                       ├──── PA10 (GPIO) ─────── 黄灯
                    │                                   │
                    │                      PA5 (GPIO) ──┼──── RLY2 继电器
                    │                      PA6 (GPIO) ──┼──── RLY1 继电器
                    │                                   │
                    │   SWD (PA13/PA14) ────────────────┼──── 调试接口
                    └──────────────────────────────────┘
```

### 1.2 软件架构

```
FreeRTOS Kernel (CMSIS-RTOS v2)
├── loop_task (主检测任务)
│   ├── vd1_task() — 每 ~10ms 执行 (M4 优化)
│   │   ├── 双路 IIR 滤波 (慢速 α=18/256, 快速 α=0.5)
│   │   ├── 斜率限幅 (MAX_SLOPE_RATE=5%)
│   │   ├── 基线跟踪 (100 窗口滑动平均)
│   │   ├── 进入确认 (ENTRY_CONFIRM=3 次)
│   │   ├── 离开检测 (平坦性 / cnt_release)
│   │   ├── 时序状态机 (IN/OUT/PULSE/HOLD)
│   │   └── 冻结超时恢复 (10s + ±2% 稳定性检查)
│   ├── poll_sw_state() — 拨码去抖
│   ├── poll_green_led() — 绿灯驱动
│   └── poll_yellow_led() — 黄灯故障编码
├── TMR3_ISR() — 线圈频率捕获
├── TMR15_ISR() — 5ms 系统 tick (LED 驱动)
└── TMR14_PWM() — 红灯呼吸
```

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## 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 |
| 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 | 30 | 100 | 200 | kHz | — |
| 线圈 Q 值 | 5 | — | — | — | 过低导致振荡不稳定 |
| 继电器触点电压 | — | — | 250 | VAC | — |
| 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 | — | — | 25 | mA | 单引脚最大 |
| ESD 防护 | ±2 | — | — | kV | HBM |

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## 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 |
|------|------|------|------|------|---------|------|
| PA0 | SA_1 | 灵敏度 bit0 | IN | GPIO, 上拉 | — | DIP 开关 |
| PA1 | SA_2 | 灵敏度 bit1 | IN | GPIO, 上拉 | — | DIP 开关 |
| PA2 | SW_3 | 存在/脉冲选择 | IN | GPIO, 上拉 | — | 0=存在, 1=脉冲 |
| PA3 | SW_4 | 离开延时 | IN | GPIO, 上拉 | — | 0=无, 1=500ms |
| PA4 | SW_5 | 安全复位 | IN | GPIO, 上拉 | — | 1=复位 |
| PA5 | RLY2 | 继电器 2 | OUT | GPIO PP | 0 (开路) | 辅助输出 |
| PA6 | RLY1 | 继电器 1 | OUT | GPIO PP | 0 (开路) | 主输出 |
| **PA7** | **LP** | 线圈频率捕获 | IN | **TIM3_CH2** | — | **核心输入** |
| PA9 | LEDA | 绿灯 | OUT | GPIO PP | 0 (灭) | 有车/自检 |
| PA10 | LEDC | 黄灯 | OUT | GPIO PP | 0 (灭) | 故障诊断 |
| PB1 | LEDA_RED | 红灯 | ALT | TMR14_CH1 PWM | — | 呼吸灯 |
| PA13 | SWDIO | 调试数据 | I/O | SWD | — | 仅调试 |
| PA14 | SWCLK | 调试时钟 | IN | SWD | — | 仅调试 |

### 3.2 拨码开关逻辑

```c
// DIP 开关读取与解码
SENS = 3 - (sw & 0x03);
// SA_2:SA_1 = 11 → SENS = 0 (低灵敏)
// SA_2:SA_1 = 10 → SENS = 1
// SA_2:SA_1 = 01 → SENS = 2
// SA_2:SA_1 = 00 → SENS = 3 (最高灵敏)

SET_PLUS = (sw >> 2) & 0x01;   // PA2 = SW_3
SET_DLY  = (sw >> 3) & 0x01;   // PA3 = SW_4
SET_SAFE = (sw >> 4) & 0x01;   // PA4 = SW_5
```

**拨码去抖**：连续 5 次读取一致才生效（对齐 M1H 参考实现）。

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## 4. 检测算法

### 4.1 频率测量

#### 4.1.1 硬件链路

DLD154V4B **不使用** CD4060 外部分频芯片。线圈直接驱动 PA7 (TIM3_CH2)，利用 AT32F421 内置 TIM3 输入分频器 DIV_2 (÷2)。

| 对比项 | M1H/TLD-110 | DLD154V4B |
|--------|-------------|-----------|
| 外部分频 | CD4060 Pin5 (÷32) | **无（直连）** |
| MCU 内部分频 | 无 | TIM3 DIV_2 (÷2) |
| 总分频比 | ÷32 | **÷2** |
| 中断率 @100kHz | ~3.1k/s | **50k/s** |
| CPU 占用 @120MHz | — | < 3% |

#### 4.1.2 捕获流程

```
线圈边沿 → PA7 (TIM3_CH2)
       │
       ▼
TIM3 自由运行 (16-bit, 120MHz/DIV_2 = 60MHz 时钟)
  └─ 每个边沿 → CH2 捕获 → 读 CCR2
       │
       ▼
TMR3 ISR:
  CCR2_now → 存为 CapThis
  Xn = CapThis - CapLast          (相邻边沿周期差)
  处理 16-bit 溢出: if (Xn & 0x8000) Xn += 0x10000
  CapLast = CapThis
       │
       ▼
  LPCNT = MEASUREMENT_BASE / Xn   (自适应窗口)
  CapSum += Xn
  CapCnt++
       │
  CapCnt >= LPCNT ?
    YES → Value = CapSum          (≈ MEASUREMENT_BASE)
           CapCnt = CapSum = 0
           loop1_CAP_OK = 1       (通知 vd1_task)
```

#### 4.1.3 关键常量

```c
#define MEASUREMENT_BASE  131072       // 2^17
#define g_input_div       2            // TIM3 DIV_2
```

| 线圈频率 | Xn @DIV_2 | LPCNT | 测量窗口 | Value 范围 |
|---------|-----------|-------|---------|-----------|
| 50 kHz | 1200 | 109 | 2.2 ms | ~130800 |
| 100 kHz | 600 | 218 | 2.2 ms | ~130800 |
| 150 kHz | 400 | 328 | 2.2 ms | ~131200 |
| 200 kHz | 300 | 437 | 2.2 ms | ~131100 |

> **设计要点**：LPCNT 自适应使不同频率下 Value 归一化到 ~131072，百分比阈值（灵敏度）直接适用，无需频率补偿。

#### 4.1.4 精度陷阱（已修复）

旧代码存在 `<<6` 和 `>>6` 互相抵消的精度浪费：

```
旧: LPCNT = (32768 << 6) / Xn = 437   → 窗口 17.5ms
     Value >>= 6                       → 等效 7 样本精度
新: LPCNT = 131072 / Xn = 27~54        → 窗口 ~1ms
     不做右移                           → 全样本精度
```

**改进效果**：响应速度提升 16 倍，精度保留全部采样信息。

### 4.2 IIR 滤波（M4 优化：双路 IIR）

V2.0 起采用双路 IIR 架构，将基线跟踪与检测判定解耦：

```c
#define ALFA_CAP1  18      // 慢速 IIR: α = 18/256 ≈ 0.07, τ≈135ms
#define ALFA_FAST  128     // 快速 IIR: α = 128/256 = 0.5, τ≈28ms
```

| 滤波器 | α | τ @10ms | 输入 | 用途 |
|--------|---|---------|------|------|
| CAPVD (慢速) | 18/256 ≈ 0.07 | 135ms | Value（经斜率限幅） | 基线跟踪 |
| CAPVD_fast (快速) | 128/256 = 0.5 | 28ms | CAPVD（慢速滤波后） | 进入/离开检测判定 |

**为什么需要双路：**
- 基线跟踪需要**慢响应**，避免将车辆的频率偏移"学"进基线（τ=135ms，等效 M1H 的 79/256 @50ms）
- 检测判定需要**快响应**，快速捕捉车辆进入/离开（τ=28ms，5× 快于旧设计）
- 快速 IIR 输入来自慢速 IIR 的输出，继承斜率限幅的瞬态抑制能力

**进入确认**：快速 IIR 连续 3 次低于阈值才判定有车，单次瞬态干扰被过滤。

```c
// 快速 IIR: α=0.5 → (old + new) / 2
loop1_CAPVD_fast = (loop1_CAPVD_fast + loop1_CAPVD) / 2;

// 进入确认
if (CAPVD_fast < Origin - dlt_ORG) {
    if (++entry_cnt >= 3)
        VD_FLAG = 1;        // 确认有车
} else {
    entry_cnt = 0;           // 恢复到阈值以上则重置
}
```

| 参数 | 值 | 说明 |
|------|-----|------|
| α_slow | 18/256 ≈ 0.07 | 慢速 IIR 指数平滑系数 |
| α_fast | 128/256 = 0.5 | 快速 IIR 指数平滑系数 |
| 慢速 τ | ~135ms | 等效 50ms tick 的 79/256 |
| 快速 τ | ~28ms | 5× 快于旧设计 |
| ENTRY_CONFIRM | 3 | 连续确认次数 |

### 4.3 检测判据

#### 4.3.1 灵敏度表

```c
const uint16_t SensTable[4]   = {216, 108,  36,  10};  // 进入阈值
const uint16_t SensTable_1[4] = {108,  72,  18,   9};  // 离开阈值（滞回 ~50%）
```

| SENS | SensTable | 进入阈值 (×Origin/65536) | SensTable_1 | 离开阈值 (×Origin/65536) |
|------|-----------|-------------------------|-------------|-------------------------|
| 0 (低) | 216 | 0.33% | 108 | 0.16% |
| 1 | 108 | 0.16% | 72 | 0.11% |
| 2 | 36 | 0.055% | 18 | 0.027% |
| 3 (高) | 10 | 0.015% | 9 | 0.014% |

#### 4.3.2 进入检测（M4 优化：确认机制）

```c
// 使用快速 IIR (CAPVD_fast) 提高响应速度
// 连续 ENTRY_CONFIRM 次低于阈值才判定有车
if (CAPVD_fast < Origin - dlt_ORG) {
    entry_cnt++;
    if (entry_cnt >= ENTRY_CONFIRM) {  // 3 次连续确认
        VD_FLAG = 1;  FLAG_IN = 1;
        entry_cnt = 0;
    }
} else {
    if (entry_cnt > 0) entry_cnt = 0;  // 恢复则重置
}
```

| 对比 | 8051/M1H 旧设计 | M4 优化 |
|------|----------------|---------|
| 判定依据 | CAPVD（慢速 IIR） | **CAPVD_fast**（快速 IIR，5× 响应） |
| 确认方式 | 单次阈值 | **连续 3 次确认** |
| 瞬态抑制 | 无 | **斜率限幅 + 确认双重保护** |
| 进入响应 | ~550ms (50ms tick + 500ms IN_DELAY) | **~530ms** (10ms tick + 3×10ms + 500ms) |
| 误触发风险 | 中 | **低** |

#### 4.3.3 离开检测（滞回）

##### 模式 1：简单防抖 (USE_FLATNESS_EXIT=0)

```c
dlt_ORG = (Origin * SensTable_1[SENS]) >> 16;    // 更小的离开阈值
if (CAPVD < Origin + dlt_ORG) {
    if (++cnt_release >= 3) {                     // 连续 3 次确认
        VD_FLAG = 0; FLAG_OUT = 1;
    }
} else {
    cnt_release = 0;                               // 回落立即重置
}
```

##### 模式 2：平坦性判定 (USE_FLATNESS_EXIT=1) — 默认

基于专利 **CN200910309382**（中山大学），解决大车通行时频率多峰导致的多次误触发。

**算法架构：**

```
车辆到达 → 单一阈值法 (沿用 SensTable)
    │
    ▼ Phase 1: g_exit_state = 0 (追踪第一上升坡面)
    │   追踪最大 |f'| 和 |f''|
    │   当 |f'| 连续 3 次 < SLOPE_FLAT_THRESH:
    │     Δ2 = max_slope / K1       (一阶平坦阈值)
    │     Δ3 = max_slope_rate / K2  (二阶平坦阈值)
    │     g_exit_state = 1
    │
    ▼ Phase 2: g_exit_state = 1 (平坦性判定)
      三条件同时满足:
      ① |f - f_b| < dlt_ORG        (频率回归基频)
      ② |f'| < Δ2                   (一阶导数近零)
      ③ |f''| < Δ3                  (二阶导数近零)
    │
    连续 FLAT_CONFIRM_CNT(3) 次全部满足 → 车辆离开
```

**参数表：**

| 常量 | 值 | 含义 |
|------|-----|------|
| K1, K2 | 8 | 动态阈值除数（专利推荐值） |
| SLOPE_FLAT_THRESH | 100 | 斜率趋零判断阈值 |
| MIN_DELTA2 | 5 | Δ2 下限（防除数过小） |
| MIN_DELTA3 | 2 | Δ3 下限 |
| FLAT_CONFIRM_CNT | 3 | 平坦确认次数 |

**整数化适配：** 专利原实现用 float（Hz 频率值），DLD154V4B 用 uint32 定点（Origin ≈ 131K）。导数计算用 int32 整数差分，阈值 /K1、/K2 做整数除法，精度足够。

### 4.4 基线跟踪（M4 优化：斜率限幅 + 冻结超时）

#### 4.4.1 斜率限幅

EMI/闪电等瞬态干扰会造成 CAPVD 瞬间跳变。物理车辆不可能让线圈频率瞬间改变 >5%：

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

int32_t raw_delta = Value - CAPVD;
int32_t max_step  = CAPVD * MAX_SLOPE_RATE / 100;
if (max_step < 100) max_step = 100;  // 最小限幅，防止低 Origin 时锁死
if (raw_delta > max_step)  raw_delta = max_step;
if (raw_delta < -max_step) raw_delta = -max_step;
uint32_t clamped_value = CAPVD + raw_delta;
CAPVD = get_flt_value(clamped_value, CAPVD);  // 慢速 IIR
```

尖峰被截断，真实车辆信号（缓慢的频率漂移）不受影响。

#### 4.4.2 基线跟踪规则

```c
// 仅无车 + 无离开延时中 → 跟踪基线
if (!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, 100);
    } else {
        // CAPVD 异常偏高 → 冻结 + 超时恢复逻辑
    }
}
```

| 设计决策 | 原因 |
|---------|------|
| 有车时冻结基线 | 防止把车辆的影响"学"进基线（仿 TLD-110） |
| 100 窗口滑动平均 | 缓慢跟踪温漂，但不响应车辆 |
| 4× 冻结阈值 | 防止异常 CAPVD 上升污染基线（V1.5） |
| 5% 斜率限幅 | 过滤 EMI/闪电尖峰，保护 IIR（V2.0） |
| 冻结超时 + 稳定性检查 | 防止永久冻结死锁（V2.3~2.5） |

#### 4.4.3 基线更新速率

`vd1_task` 每 ~10ms 执行一次。空闲时每次累加 CAPVD 到 `ORG_SUM`，满 100 次后取平均更新 Origin：

```
100 样本 × 10ms/tick = 1000ms = 1 秒
```

| 产品 | 窗口大小 | 更新周期 | 空闲时跟踪 | 有车时冻结 |
|------|---------|---------|-----------|-----------|
| **DLD154V4B** | 100 次 | **1000ms** | ✅ | ✅ |
| **M1H** | 100 次 | 5000ms | ✅ | ❌（有车也跟踪） |
| **TLD-110** | 16 次 | ~800ms | ✅ | ✅ |

> **注意**：V2.0 将 tick 从 50ms 提升到 10ms，基线更新从每 5 秒加速到每 1 秒 —— 对温漂的跟踪能力显著提升，同时保持 100 窗口的抗噪能力。

### 4.5 Origin 污染保护与冻结超时恢复（V1.5 → V2.5）

#### 4.5.1 问题演进

| 版本 | 问题 | 方案 | 遗留问题 |
|------|------|------|---------|
| V1.5 | 车辆驶入时 Xn 先增，Origin 被污染后无法释放 | 4×阈值冻结 | 环境变化时永久冻结，需复位 |
| V2.3 | 永久冻结导致死锁 | 冻结超时（30s 后强制更新） | 波动值也可能超时触发 |
| V2.4 | 波动值被误判为"新常态" | 稳定性检查（±2% 窗口） | — |
| V2.5 | 30s 等待太长 | 缩短到 10s | — |

#### 4.5.2 当前完整逻辑

```c
if (dev < dlt_ORG * 4) {
    /* 正常范围 → 跟踪，清零冻结状态 */
    loop1_freeze_cnt = 0;
    update_moving_average(...);
} else {
    /* 异常偏高 → 冻结 + 超时 + 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 * FREEZE_STABILITY_RATE / 100)
        reset(freeze_cnt, freeze_ref);        // 波动 > ±2% → 重新计时

    loop1_freeze_cnt++;
    if (loop1_freeze_cnt >= FREEZE_TIMEOUT) { // 10s @ 10ms/tick
        Origin = CAPVD;                       // 连续稳定 → 接受为新基线
    }
}
```

#### 4.5.3 关键常量

| 常量 | 值 | 说明 |
|------|-----|------|
| 冻结触发阈值 | dlt_ORG × 4 | CAPVD 偏离 Origin 的倍数 |
| FREEZE_TIMEOUT | 1000 | ~10s @ 10ms/tick |
| FREEZE_STABILITY_RATE | 2 | 稳定性窗口：参考值的 ±2% |
| 基线窗口 | 100 | 滑动平均样本数（更新周期 ~1s） |

---

## 5. 时序状态机

### 5.1 状态转移

```
                       IN_DELAY=10               OUT_DELAY=10
     [空闲] ──有车──→ [进入延时] ──超时──→ [有车确认]
        ↑                                         │
        │                                   车辆离开 (+ SW_4离开延时)
        │                                         ↓
        └──脉冲结束───── [脉冲输出] ←──超时── [离开延时]
                         PULSE_DELAY=10
```

### 5.2 时序参数

| 参数 | Tick (10ms) | 时间 | 说明 |
|------|------------|------|------|
| IN_DELAY | 50 | **500 ms** | 进入确认防抖（3 次 IIR 确认 + 500ms IN_DELAY） |
| OUT_DELAY | 50 | **500 ms** | 离开防抖（仅 SW_4=ON 时生效，OFF 时为 0） |
| PULSE_DELAY | 50 | **500 ms** | 脉冲输出宽度 |
| HOLD_TIME | 5×1200 | **~5 min** | 有限存在超时 |
| LC_HOLD_TIME | 4×1200 | **~4 min** | 安全复位超时 |
| STABLE_SAMPLES | 128 tick | **~128 ms** | 上电稳定期 |
| FREEZE_TIMEOUT | 1000 | **~10 s** | 基线冻结超时（连续稳定后更新 Origin） |

> **M4 优化**：V2.0 将 tick 从 50ms (TMR15 5ms×10) 提升到 10ms (vTaskDelay 10ms)。IIR 系数同步调整（α 从 79/256→18/256），保持等效时间常数。进入确认 3×10ms + 500ms IN_DELAY = ~530ms，比旧设计 (50ms + 500ms = 550ms) 略快。基线更新从 5s 加速到 1s。

### 5.3 系统 Tick 来源

TMR15 每 5ms 产生一次中断，`TM1cnt` 计数到 10 后触发 vd1_task（50ms 周期）。TMR15 ISR 同时驱动 LED。

---

## 6. 指示灯状态机

### 6.1 三 LED 驱动架构

```
TMR15 ISR (每 5ms)
├── 红灯 PB1 — TMR14 PWM 呼吸（硬件自主，不需软件干预）
├── 绿灯 PA9 — poll_green_led() 每 tick 更新
└── 黄灯 PA10 — poll_yellow_led() 每 tick 更新
```

> **设计原则**：三 LED 由 TMR15 ISR 统一驱动，单点控制。vd1_task 只设标志位，ISR 据此刷新硬件。

### 6.2 绿灯行为表

```c
void poll_green_led(void) {
    if (loop1_INI_LOOP || !g_loop_stable) {
        // 自检 / 稳定期：慢闪 200ms
        blink_200ms();
    } else if (g_disconnect_active) {
        // 当前断开中：强制灭
        LEDA_OFF;
    } else if (VD_FLAG || FLAG_IN || FLAG_OUT) {
        // 有车 / 进入 / 离开延时中：亮
        LEDA_ON;
    } else {
        // 无车：灭
        LEDA_OFF;
    }
}
```

### 6.3 黄灯行为表

| 条件 | 行为 | 参数 | 诊断含义 |
|------|------|------|---------|
| `g_disconnect_active == 1` | **快闪** | 200ms 亮 / 200ms 灭 | 线圈当前断开中 |
| `!g_loop_power_up_state` | **快闪** | 200ms 亮 / 200ms 灭 | 上电后从未连接线圈 |
| `g_disconnect_count == 1` | **1 短闪** | 80ms 亮 / 200ms 灭 → 1.2s 灭（循环） | 断开 1 次，已恢复 |
| `g_disconnect_count == 2` | **2 短闪** | 同上 | 断开 2 次 |
| `g_disconnect_count >= 3` | **3 短闪** | 同上 | 断开 3+ 次 |
| 正常 | **灭** | — | 一切正常 |

```c
void poll_yellow_led(void) {
    if (g_disconnect_active || !g_loop_power_up_state)
        fast_blink_200ms();           // 断开中快闪
    else if (g_disconnect_count > 0)
        n_short_flash(g_disconnect_count);  // N 短闪编码
    else
        led_off();                    // 正常
}
```

> **注意**："上电后不接线，之后再接线圈"不计入断开次数（`g_loop_power_up_state` 控制）。只有已连接过的线圈断开才计入 `g_disconnect_count`。

---

## 7. 上电稳定期

### 7.1 背景

Origin 首次确立后，线圈振荡未真正稳定。立即启用检测容易误判为有车（绿灯常亮）。

### 7.2 实现

```c
#define STABLE_SAMPLES  128   // ~128ms

if (!g_loop_stable) {
    // 仅跟踪基线，不检测车辆
    update_moving_average(&ORG_SUM, &ORG_CNT, &Origin, CAPVD, 100);
    if (++_stable_cnt >= STABLE_SAMPLES)
        g_loop_stable = 1;    // 稳定确认，正式启用检测
    return;                    // 跳过进入/离开判断
}
```

稳定期间绿灯继续慢闪（`poll_green_led` 条件包含 `!g_loop_stable`）。
安全复位时 `loop1_LC_Reset` 重置 `g_loop_stable = 0`。

---

## 8. 线圈重连逻辑

### 8.1 设计目标

断开时不丢 VD_FLAG（车辆仍在线圈上方），重连后快速收敛 IIR。

### 8.2 状态机

```
断开检测: loop1_RF_FLAG == 0 (没有收到边沿)
    ├─ loop1_LOOP_OK = 0
    ├─ g_disconnect_active = 1
    ├─ g_disconnect_count++    (≤3)
    ├─ 保留 loop1_VD_FLAG     ← 关键：不丢有车状态
    ├─ 关断继电器输出
    └─ 绿灯强制灭

重连检测: loop1_RF_FLAG == 1 (重新收到边沿)
    ├─ loop1_LOOP_OK = 1
    ├─ g_disconnect_active = 0
    ├─ loop1_CAPVD = 0        ← 触发快速收敛
    └─ vd1_task: CAPVD == 0 → CAPVD = Value (直锁首个样本)
```

### 8.3 断开-重连场景矩阵

| 断开前 | 断开期间 | 重连后 | VD_FLAG | 绿灯 | 继电器 |
|--------|---------|--------|---------|------|--------|
| 有车 | 车仍在 | 车仍在 | 1 → 保持 | 恢复亮 | 恢复输出 |
| 有车 | 车离开 | 无车 | 1 → cnt_release→3 → 0 | 灭 | 释放 |
| 无车 | 车进入 | 有车 | 0 → CAPVD>Origin+dlt → 1 | 亮 | 吸合 |

---

## 9. 调试接口 (TTL Tx)

### 9.1 物理层

| 参数 | 值 |
|------|-----|
| 接口 | TTL 电平 UART Tx |
| 电平 | 3.3V CMOS |
| 波特率 | 9600（默认） |
| 数据位 | 8 |
| 停止位 | 1 |
| 校验 | 无 |
| 用途 | 调试信息输出（频率、状态、标志位） |

### 9.2 数据格式

> 调试输出内容待后续版本补充。当前版本可通过 TTL 串口输出检测状态和原始频率值，用于开发调试和现场调参。

---

## 10. 故障检测

### 10.1 检测项

| 检测项 | 判定条件 | 触发动作 |
|--------|---------|---------|
| 线圈断开 | `loop1_RF_FLAG == 0` 持续 | 黄灯快闪 / 继电器释放 |
| 线圈短路 | Xn 持续为 0 或极小 | 黄灯快闪 / 继电器释放 |
| 频率过低 | Value 持续 < MIN_FREQ | 黄灯编码闪烁 |
| 频率过高 | Value 持续 > MAX_FREQ | 黄灯编码闪烁 |

### 10.2 黄灯编码设计

断开次数编码提供了比 TLD-110 的均匀闪烁更丰富的诊断信息：
- **快闪=当前故障** → 现场立即处理
- **N短闪=历史故障** → 判断是偶发还是持续问题

---

## 11. 代码架构

### 11.1 目录结构

```
DLD154V4B/
├── utilities/at32f421_freertos_demo/
│   ├── src/
│   │   └── TaskLoop.c          # 主检测逻辑 (~945 行 V2.5)
│   ├── inc/
│   │   └── TaskLoop.h          # 全局变量和函数声明
│   └── ...                     # FreeRTOS + HAL 框架
├── docs/
│   ├── product-manual.md       # 产品手册
│   ├── technical-spec.md       # 本文档
│   ├── devlog.md               # 开发日志
│   └── reference_analysis.md   # M1H/TLD-110 参考分析
└── README.md
```

### 11.2 代码精简历程

| 版本 | 代码量 | 说明 |
|------|--------|------|
| 原始 | ~1177 行 | 包含二阶滤波、FltHistoryManager 等死代码 |
| V1.1 | ~706 行 | 精简重构，-40% |
| V1.5 | ~868 行 | 增加平坦性判定、污染保护 |
| V2.5 | ~945 行 | 增加双路 IIR、斜率限幅、进入确认、冻结超时+稳定性 |

**删除的死代码：**
- 二阶差分滤波（计算但从未参与判决）
- FltHistoryManager（20+ 未用字段）
- StageRangeConfig（区间约束未引用）
- 动态窗口切换（LOOP_WINDOW_SIZE_LOW → FAST）
- 中间层时序状态（PLUSE_IN_F / PLUSE_IN）

---

## 12. 性能基准

### 12.1 检测性能

| 指标 | 值 | 说明 |
|------|-----|------|
| 进入检测延迟 | < 3 ms (测量) + 3×10ms (确认) + 500 ms (防抖) = **~530 ms** | M4 优化，比旧 550ms 略快 |
| 离开检测延迟 | < 3 ms (测量) + 平坦性确认 + 500 ms (防抖) | 含双重确认 |
| 误检率（单阈值） | — | 基准参考 |
| 误检率（平坦性） | 显著降低 | 大车多峰场景 |
| 频率分辨率 | < 0.01% | 取决于线圈 Q 值 |
| 温漂补偿 | 自动（100 窗口基线跟踪，更新周期 ~1s） | 仅无车时；冻结超时 10s |
| 瞬态抑制 | 5% 斜率限幅 + 3 次进入确认 | EMI/闪电免疫 |

### 12.2 CPU 占用

| 任务 | 频率 | CPU 占用 @120MHz | 说明 |
|------|------|-----------------|------|
| TMR3 ISR (捕获) | 50k/s @100kHz | ~2.1% | 每边沿约 50 周期 |
| TMR15 ISR (tick) | 200/s | < 1% | LED + 计数 |
| vd1_task | 100/s | < 1% | 滤波 + 检测（M4 10ms tick） |
| FreeRTOS 开销 | — | < 1% | 任务调度 |
| **总计** | — | **< 5%** | 余量充足 |

### 12.3 RAM 占用

| 模块 | 大小 | 说明 |
|------|------|------|
| 全局检测变量 | ~100 B | 状态、计数、滤波值 |
| FreeRTOS 堆栈 | ~4 KB | 任务栈 + 系统堆 |
| 剩余 | ~11 KB | 可用于扩展功能 |

---

## 13. 编译选项

```c
// TaskLoop.h

#define USE_FLATNESS_EXIT  1   // 1 = 平坦性离开判定 (CN200910309382)
                                // 0 = 简单 cnt_release 防抖

// M4 优化参数
#define MAX_SLOPE_RATE        5   // 斜率限幅: 单次最大变化 5%
#define ENTRY_CONFIRM         3   // 进入确认: 连续 N 次低于阈值
#define FREEZE_TIMEOUT     1000   // 冻结超时: ~10s @ 10ms/tick
#define FREEZE_STABILITY_RATE 2   // 稳定性窗口: 参考值的 ±2%
```

---

## 14. 关键专利

| 专利号 | 名称 | 权利人 | 应用 |
|--------|------|--------|------|
| CN200910309382 | 一种防误检环形线圈车辆检测器 | 中山大学 张辉/黄永强/陈古典 | 平坦性三条件离开判定 |

DLD154V4B V1.4 起实现该专利的整数化版本，用于大车通行时的离开判定，有效抑制频率曲线多峰导致的多次误触发。

---

## 15. 修订记录

| 版本 | 日期 | 说明 |
|------|------|------|
| V1.0 | 2026-06-24 | 技术规格书初版（V1.5 固件） |
| V2.0 | 2026-06-29 | 更新至 V2.5 固件：双路 IIR、斜率限幅、进入确认、冻结超时+稳定性 |