docs(measurement): 测量节拍是区间 —— 周期累积法的窗口量化(用户提出)+ 全仓回灌
- 新文件 docs/measurement-window-quantization.md:窗长 = ⌊BASE/Xn₀⌋·Xn₁ tick(LPCNT 整数除法 + 学习后冻结)
· 标称 BASE/f_cap(10.92/21.85ms)是【上限】,实际 = 标称 ×(BASE−r₀)/BASE × f₀/f_now
· 站点偏差:100kHz −0.39%(PD132T 10.88ms / PD136HA 21.76ms)、60kHz −2.34%、带内最差 −6.20%(Xn₀=2049)
· 深占压(频偏 −5%)窗再 +5.3%;"检测阈值"量级(≤0.46%)可忽略
· ✅ Δf/f 口径不受影响:Value/Origin = Xn₁/Xn₀ 精确(余数完全约掉)—— 灵敏度/交付结论全部保持
· ⚠ 新发现:loop1_LPCNT 为 INT8U(≤255),同族靠 406<Xn<2050 保证 ≤80;
PD136HA 该窗口已注释 ⇒ Xn<129 时 8 位截断 ⇒ 异常线圈可能报"堵车"而非"故障"(建议恢复或加钳位)
- 新增 tools/window_calc.py(内置六型号参数,实跑验证文档全部数字)
- 回灌:cross-model 总表(新增脚注 + 测频路线说明 + 待补证1条)、PD132T↔PD136HA 对比报告(§0/§3.1/§3.2/§4.3)、
两份交付对齐报告("测量窗列 = 标称上限" + 区间脚注)、filter-coefficient 专题(M1H 8.19ms 勘误 + τ 复算 + 脚注)、
README(新增"专题文档"段 + 目录树)
- 表格校验 0 异常
This commit is contained in:
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# 测量节拍不是常数:周期累积法的窗口量化(`floor(BASE/Xn)·Xn`)
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> **2026-09-11** · 起因:指出 `void CAP1_isr()` 里 `loop1_Value = loop1_CapSum`(累加 LPCNT 个 `Xn`)与 `loop1_LPCNT = 32768/loop1_Xn` 的**整数除法** ⇒ **测量节拍是区间,不是定值**。
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> 适用:**PD132T / PD136HA / M1H**(BASE=32768 同族,代码逐行同构);**DLD154V4B / 154Pro 同理**(BASE 不同,误差更小,见 §7)。
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## 0. 结论
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| # | 结论 | 说明 |
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|---|---|---|
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| 1 | **测量窗 = `floor(BASE/Xn₀) · Xn₁ / f_cap`** | `Xn₀` = 学习时算得并**冻结**的周期计数;`Xn₁` = 当前周期计数 |
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| 2 | **标称值 `BASE/f_cap`(10.92 / 21.85ms)是上限,不是真值** | 实际窗 = `BASE − (BASE mod Xn₀)` 个 tick ⇒ **只短不长** |
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| 3 | 站点偏差 = `(BASE mod Xn₀)/BASE` ⇒ 带内 **0 ~ −6.2%** | Xn₀ 越接近带低端(2050)越短;典型 100kHz 线圈(Xn₀=480)为 **−0.39%** |
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| 4 | 另有**频率跟踪分量**:窗时长 ∝ `1/f_now` | 阈值量级(≤0.46%)可忽略;**深占压**(线圈频偏 −5%)时窗变长 +5.3% |
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| 5 | ⭐ **Δf/f 口径完全不受影响** | `Value/Origin = Xn₁/Xn₀` **精确成立**(整除余数 r 在分子分母**完全约掉**)⇒ 既有灵敏度/交付结论全部保持 |
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| 6 | ⚠ **`loop1_LPCNT` 声明为 `INT8U`(≤255)** | 同族靠 `406 < Xn < 2050` 保证 `LPCNT ≤ 80`;**PD136HA 已把该窗口注释掉** ⇒ `Xn < 129`(线圈 >372kHz)会 8 位溢出(§5) |
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## 1. 代码机理(PD132T / PD136HA 逐行同构)
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```c
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/* PD132T main.c:96-105 / PD136HA main.c:163-172 —— 学习期:LPCNT 算一次后冻结 */
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if (loop1_INI_LOOP) {
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if (loop1_LPCNT == 0) {
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if (loop1_CapCnt > 100) {
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loop1_LPCNT = 32768 / loop1_Xn; // ← 整数除法,截断
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if (loop1_LPCNT == 0) loop1_LPCNT = 1; // Xn>32768 时兜底
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loop1_CAPVD = 0; loop1_CapSum = 0; loop1_CapCnt = 0;
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}
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}
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}
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/* 测量期:累加 LPCNT 个 Xn */
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loop1_CapSum += loop1_Xn;
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if (loop1_CapCnt >= loop1_LPCNT) {
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loop1_Value = loop1_CapSum; // = Σ(LPCNT 个 Xn)
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loop1_CapSum = 0; loop1_CapCnt = 0;
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}
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关键性质(两条都容易被忽略):
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1. **`LPCNT` 是"一次冻结"**:只在 `LPCNT == 0` 且 `CapCnt > 100` 时计算一次,此后不再重算;只有 `INIT_VD()`(学习/复位)才 `LPCNT = 0` 重新标定。
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2. **`CapCnt++` 发生在累加之前**(PD132T:83 / PD136HA:148)⇒ 判据触发时 `CapSum` 恰好含 **LPCNT** 项 ⇒ `Value = LPCNT × Xn`(Xn 恒定时)✓
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⇒ 因此:**窗长(tick)= `LPCNT × Xn₁` = `floor(BASE/Xn₀) × Xn₁`**,而**不是**恒定 `BASE`。
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## 2. 代数:窗为什么"只短不长",而口径为什么不受影响
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记 `BASE = 32768`,`r₀ = BASE mod Xn₀`,则
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LPCNT = (BASE − r₀) / Xn₀ (整数除法)
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窗长(tick) = LPCNT · Xn₁ = (BASE − r₀) · (Xn₁ / Xn₀) (Xn₁ = 当前值)
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窗时长 = 窗长(tick) / f_cap
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**两条分量**:
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| 分量 | 表达式 | 量级 | 性质 |
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|---|---|---|---|
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| ① 整除余数量化 | `(BASE − r₀)/BASE` | 带内 **0 ~ −6.2%** | **站点确定值**(不抖动;随该站点线圈频率而定) |
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| ② 频率跟踪 | `Xn₁/Xn₀ = f₀/f_now` | 阈值内 ≤ +0.46%;深占压 +5% 量级 | 与频偏**同向**(频率跌 ⇒ 窗变长) |
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**口径为什么不受影响**(最重要):
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Origin = LPCNT · Xn₀ = BASE − r₀ (学习值)
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Value = LPCNT · Xn₁ (当前值)
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Value / Origin = Xn₁ / Xn₀ ← 精确,r₀ 完全约掉 ✓
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⇒ 相对量 `Δf/f = 1 − Value/Origin` **与 r₀、与 BASE、与 f_cap 全部无关** ✓(数值验证:Xn₀ = 406/480/800/2050 四种站点,频偏 0.5% 时 `Value/Origin` 均精确等于 `Xn₁/Xn₀`)。
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唯一残留误差是判据阈值的**截断**:`dlt = Origin × 表值 >> 16` ⇒ 有效阈值 = `表值/65536 ± 1/Origin`,即 **±0.003%**(1/32768)—— 可忽略。
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## 3. 数值表(按站点线圈频率)
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`Xn₀ = C / f_coil`(族内 `C = 32·f_cap/边沿系数 = 4.8×10⁷`,PD132T/PD136HA 通用):
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| 线圈频率 | Xn₀ | LPCNT | 窗长(tick) | PD132T 窗@3MHz | 偏差 | PD136HA 窗@1.5MHz | 偏差 | M1H 窗@4MHz |
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|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
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| 240 kHz | 200 | 163 | 32 600 | 10.867 ms | −0.51% | 21.733 ms | −0.51% | 8.150 ms |
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| **100 kHz(标称)** | 480 | 68 | 32 640 | **10.880 ms** | **−0.39%** | **21.760 ms** | **−0.39%** | 8.160 ms |
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| 60 kHz | 800 | 40 | 32 000 | 10.667 ms | −2.34% | 21.333 ms | −2.34% | 8.000 ms |
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| 40 kHz | 1200 | 27 | 32 400 | 10.800 ms | −1.12% | 21.600 ms | −1.12% | 8.100 ms |
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| 23.4 kHz(带低端) | 2050 | 15 | 30 750 | 10.250 ms | **−6.16%** | 20.500 ms | −6.16% | 7.688 ms |
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| (带内最差) | 2049 | 15 | 30 735 | 10.245 ms | **−6.20%** | 20.490 ms | −6.20% | 7.684 ms |
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**读法**:`10.92 ms` / `21.85 ms` 是**标称上限**;具体站点按上表由**线圈频率**决定(偏差随 `LPCNT` 变小而变大 —— 低频线圈的窗更短、量化更粗)。
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**积分深度**(每窗平均的有效线圈周期数)同样按此缩放:PD132T ≈ `16·LPCNT`、PD136HA ≈ `32·LPCNT`(100kHz 站点:1088 / 2176 个线圈周期)。
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## 4. 频率跟踪分量(窗随时间"伸缩")
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因为 `LPCNT` 冻结、而窗累加的是**当前**周期,所以:
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窗时长(t) = 窗长(tick)/f_cap = (BASE − r₀)/f_cap × (f₀ / f_now)
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| 线圈频偏 | 窗时长变化 | 现场含义 |
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|---|---|---|
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| −0.032%(PD132T 档 3 阈值) | +0.032% | 可忽略 |
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| −0.458%(PD132T 档 0 阈值) | +0.460% | 可忽略 |
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| −1% | +1.01% | 温度漂移量级 |
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| **−5%** | **+5.26%** | **大车/拖车深占压**:窗变长 ⇒ 恢复更慢 |
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⇒ 结论:**在"检测阈值"量级上可忽略(≤0.5%),在"深占压"场景下会把响应/恢复时间再拉长百分之几**。这也解释了为什么"深占压后基线跟踪慢"的代码设计(冻结 + `LC_HOLD` 重学)是必要的。
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## 5. ⚠ 位宽与窗口检查(本轮新发现)
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| 变量 | 类型 | 上限 | 约束 | 风险 |
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|---|---|---|---|---|
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| `loop1_LPCNT` | `INT8U`(PD132T main.h:37 / PD136HA main.h:64) | **255** | `LPCNT = 32768/Xn ≤ 255` ⇒ 需 `Xn ≥ 129` | ⚠ 见下 |
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| `loop1_CapCnt` | `INT8U` | 255 | 需 `LPCNT ≤ 255`(同上) | 同上 |
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| `loop1_CapSum` / `Value` / `CAPVD` | `INT16U` | 65 535 | 标称 32 768(**余量 2×**) | 频率下漂 >100%(Xn 翻倍)才溢出 ⇒ 现实不可达 |
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**同族靠频率窗口保护 8 位 LPCNT**:`406 < Xn < 2050` ⇒ `LPCNT ≤ 80` ✓(PD132T main.c:85、M1H 同构)。
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**PD136HA 已把该窗口注释掉**(`// if(loop1_Xn>400 && loop1_Xn<2030)`,main.c:150,V3.14 去环路 LED 时一并屏蔽)⇒ **保护消失**:
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- 若 `Xn < 129`(等效线圈 > 372 kHz,例如线圈断线/短路的异常振荡、或强干扰产生的窄脉冲)⇒ `LPCNT` 真值 >255 ⇒ **8 位截断**(如 327 → 71)⇒ 窗长骤降(71×Xn)而 `Origin ≈ 32768` ⇒ `Value ≪ Origin − dlt` ⇒ **判为"持续有车"** ⇒ 继电器吸合 → HOLD 300s 超时 → 整机复位。
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- 对比 **PD132T**:同样的异常会走 `LOOP_OK = 0` + LED 快闪(**故障指示**,不产生有车输出)。
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- ⇒ **行为差异**:同一种线圈异常,PD132T 报"故障",PD136HA 可能报"堵车"。
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- **建议**(固件侧,待评估):PD136HA 恢复窗口检查,或至少加 `if (loop1_LPCNT > 80) → 判故障` 的兜底钳制。
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> 同类检查也适用于 M1H(同 8 位 `LPCNT` + 无窗口检查 ⇒ 同风险)。**注意**:PD132T 的窗口检查同时承担"线圈异常 → 故障"的职责,恢复/删除前要确认异常语义有替代路径。
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## 6. 受影响 / 不受影响(既有数值的正确读法)
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| 类别 | 项目 | 处置 |
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|---|---|---|
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| ✅ **不受影响** | `Δf/f = 表值/65536` 口径、灵敏度表换算、跨型号档位对比、进入/离开判据、滞回语义 | 保持不动(§2 代数保证) |
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| ⚠️ **同一因子缩放** | 测量节拍、基线更新周期、IIR 时间常数 τ、进入/离开响应时间、最小可检占压、积分深度 | 表中数值标注"**标称(上限)**",实际 = 标称 × `(BASE−r₀)/BASE` × `f₀/f_now` |
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**修正后的表述模板**(建议全仓沿用):
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> 测量节拍 **≈10.88 ms**(标称上限 10.923 ms = 32768/3MHz;实际 = `floor(32768/Xn₀)·Xn₀/f_cap`,100kHz 站点 −0.39%,带内最差 −6.2%)
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例:PD132T 基线更新周期 = 100 × 10.88ms = **1.088 s**(标称上限 1.092s);PD136HA = 256 × 21.76ms = **5.571 s**(标称上限 5.593s)。
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## 7. 跨型号意义:BASE 越大量化误差越小
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站点量化误差上限 = `Xn₀/BASE`(= `1/LPCNT`):
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| 型号 | BASE | 100kHz 站点 Xn₀ | LPCNT | 窗量化误差上限 |
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|---|---|---|---|---|
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| M1H / PD132L / PD132T / PD136HA | 32 768 | 480(PD132T/136HA) | 68 | **≤1.46%**(带低端 ≤6.25%) |
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| DLD154V4B | 131 072 | 1200 | 109 | ≤0.92% |
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| DLD154Pro | 524 288 | 600 | 873 | ≤0.11% |
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⇒ **大基数的第二个好处**(除既有"绝对分辨率高 4×"之外):**同比降低窗量化误差** —— 因为 `LPCNT` 更大,"`floor` 截断"的相对损失更小。V4B 的 1.09ms 窗实际为 ≈1.09ms(−0.9% 上限),154Pro 的 8.74ms 窗几乎无量化损失。
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## 8. 验证与复算方法
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1. **纯计算**(现场 5 分钟):量出线圈频率 `f_coil` ⇒ `Xn₀ = C/f_coil`(`C = 4.8×10⁷`,PD132T/PD136HA 通用)⇒ `LPCNT = ⌊32768/Xn₀⌋` ⇒ 窗长 = `LPCNT·Xn₀` tick ⇒ 窗时长 = 窗长/`f_cap`。可算到 0.1% 以内。
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2. **固件侧**:把 `loop1_LPCNT` / `loop1_Value` 引到可用观测(PD132T 无 UART ⇒ 需临时改 LED 或 ISP 读 RAM;PD136HA 有 SWD ⇒ 直接在线看变量最省事)。
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3. **回归验证**:若实测"基线更新时间"与 `窗长×100(256)` 不符,说明 `LPCNT` 被二次重算过 —— 检查是否存在第二处 `LPCNT = 0`(PD132T `INIT_VD()`、PD136HA main.c:411;其 430 行为注释状态)。
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4. **台架**:信号发生器替代 CD4060 输出已知 f_in ⇒ 交替改频率 0.1%/0.5%/2%,观察继电器翻转窗口数与理论 `dlt` 是否一致(验证 §2 的"口径精确"结论)。
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## 相关文档
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- 双型号对比:`docs/pd132t-vs-pd136ha-comparison.md`(§3 测量与归一化)
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- 跨型号总表:`docs/cross-model-comparison.md`(测量节拍/基线周期行)
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- 滤波系数专题:`docs/filter-coefficient-79-vs-64.md`(τ 口径)
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||||
- 交付对齐:`docs/pd136ha-to-dld154v4b-delivery-alignment.md`、`docs/pd132t-to-v4b-delivery-alignment.md`
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