wangfq/vd-analysis
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vd-analysis/models/DLD154V4B/analysis.md
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wangfq 044cb998e6 docs(models/DLD154V4B): 原理图 Ver3.00→Ver4.01 + 硬件变更记录(R19拆/R27补0Ω, 拨码旁路三极管直控电容) 
- 归档 DLD154V4_Ver4.01-20251021_Logic.pdf (用户提供), 删除 Ver3.00
- analysis.md: 原理图引用更新; 修正捕获链路错误口径(计数120MHz+输入DIV_2,
  等效 240M/Xn; V4.27 曾修 4 倍差: 示波器 30.23k vs 打印 7k)
- 测量窗 2.18ms(60M误) → 1.09ms(120M tick)
- 文末追加 2026-09-03 硬件变更: R19 拆 + R27 0Ω 旁路三极管 → C_eff 43→68.4
  (固件 V4.28 43 作废 → V4.29 COIL_CAL_C_NF=68)
2026-09-03 14:58:46 +08:00

8.0 KiB
Raw Blame History

DLD154V4B 车检器分析

型号: DLD154V4B | 固件: V2.8（V2.0 架构）| 平台: AT32F421F8P7（Cortex-M4, 120MHz, FreeRTOS） 源码: vd_detector/DLD154V4B/utilities/at32f421_freertos_demo/（TaskLoop.c 914 行 + main.c） 原理图: models/DLD154V4B/DLD154V4_Ver4.01-20251021_Logic.pdf（本仓附件，2026-09-03 由 Ver3.00 更新） ⚠ 本文为基础分析快照（原固件 V2.8 时代）；固件最新 V4.29（含 V4.27 频率测量修正/V4.29 C_eff 标定 68）见 DLD154V4B 仓 docs/devlog 硬件前端对比: docs/hardware-loop-frontend-pd132t-vs-v4b.md（直连 vs PD132T CD4060 分频） 血缘：M1H 的现代实现——灵敏度表/映射/IIR 系数继承，M4 优化（快 tick/确认/斜率限幅）是 8051 时代做不到的增量。

1. 平台与工程

项 值
MCU AT32F421F8P7（Cortex-M4 @120MHz, 64KB Flash）
RTOS FreeRTOS（loop_task_function 主任务）
工具链 Keil MDK / AT32 标准库
看门狗 IWDT ≈1.64s（V2.10 新增，双保险喂狗）
通信 无 RS485；TTL 调试口 9600 8N1

2. 硬件资源

引脚 功能
PA7 LP 线圈捕获（TIM3_CH2，输入 DIV_2 = 每 2 信号沿捕获一次；计数器 tick=120MHz）
PA0 / PA1 SA1 / SA2 灵敏度拨码
PA2 SW3 存在/脉冲模式
PA3 SW4 离开延时开关
PA4 SW5 安全复位
PA5 / PA6 RLY2 辅助 / RLY1 主继电器
PA9 / PA10 / PB1 LEDA 绿 / LEDC 黄 / 红灯（TMR14 PWM 呼吸）

3. 检测算法

3.1 频率测量

  • TIM3_CH2 输入捕获（PA7）：计数器 tick = 120MHz（sclk，APB1÷1），通道输入 DIV_2（每 2 信号沿捕获 1 次）
  • ⚠ V4.27 修正（2026-09-03）：旧实现 calc_freq 按 60MHz 假设且未补偿 DIV_2 → f 打印/估算低 4 倍（示波器 30.23kHz vs 打印 7kHz）；修正后 Xn 等效采样率 = 240MHz/信号频率，f_kHz = 240000×LPCNT/CAPVD
  • 归一化：LPCNT = MEASUREMENT_BASE(131072) / Xn（BASE=2^17），累加 LPCNT 个周期得 Value ≈ 131072
  • 测量窗 ≈ 131072/(120MHz tick) = 1.09 ms（Value=Σ Xn 计数，1 计数=1/120M s）

3.2 滤波（M4 优化，区别于参考型号）

  • IIR：ALFA_CAP1=79 @10ms → τ≈32ms
  • 斜率限幅：单次变化 >5% 截断（拒绝 EMI/闪电尖峰）
  • 进入确认：连续 3 次低于阈值才判有车（ENTRY_CONFIRM=3）

3.3 基线

  • 正常：WINDOW_ORIGIN=500 滑动平均（500×10ms = 5s），有车冻结
  • 稳定期：100 窗 + STABLE_SAMPLES=128（1.28s），绕过 IIR/斜率限幅直锁
  • 冻结超时：FREEZE_TIMEOUT=1000（10s）+ ±2% 稳定性窗口，持续偏高且稳定才强制更新基线

3.4 进入/离开

  • 进入：CAPVD < Origin − dlt（3 次确认），dlt = Origin×SensTable[SENS]>>16
  • 离开：简单滞回 3 次防抖（V2.9 起默认，(Origin−dlt)<CAPVD 且 cnt_release≥3）；平坦性三条件（CN200910309382）代码保留在 #if USE_FLATNESS_EXIT 内，默认禁用（现场实测不理想，2026-08-28）
  • 离开阈值 dlt = Origin×SensTable_1[SENS]>>16（V2.11 起分档 {60,32,21,14}，对齐 PD132T SENUP 标贴 OFF=出厂默认）

3.5 灵敏度表（M1H 继承，V2.8/V2.11 调整）

SensTable[4]   = {300,  60, 32, 21}   // 进入 (Δf/f: 0.46%…0.032%, V2.11 全档与 PD132T 完全一致)
SensTable_1[4] = { 60,  32, 21, 14}   // 离开分档（V2.11 与 PD132T SensTable1 完全一致；原 {108,72,18,14}）
  • SENS = 3-(sw&0x03)（拨码反码，与 M1H 一致）
  • ⚠ V2.8（2026-08-27）：SENS=3 最高档 10→20、9→14——现场广告杆落杆误触发（落杆机械/电磁扰动越过 0.015% 阈值）
  • ⚠ V2.11（2026-08-28）：① 进入表 216/108/36/20→300/60/32/21（0.33%/0.16%/0.055%/0.031%→0.458%/0.092%/0.049%/0.032% Δf/f）——PD132T 客户现场替换，全档完全一致；② 离开表 {108,72,18,14}→{60,32,21,14}（与 PD132T SensTable1 完全一致，SENUP 标贴 OFF=出厂默认态；若现场 SENUP 拨 ON 需改恒 14 表）

4. 时序/速率/周期速查（2026-08-27）

V4B 是混合节拍架构，与所有参考型号的单节拍不同：

量 值 说明
检测主循环 10 ms FreeRTOS vTaskDelay(10)，vd1_task 由 CAP_OK 门控
测量窗 1.09 ms 131072/120MHz（CAPVD 原始值节拍；V4.27 修正自 60MHz 误口径）
CAPVD 更新节拍 10 ms IIR 消费节拍（vd1_task 在 10ms 循环跑）
基线更新周期 5 s（500 窗） 稳定期 1s（100 窗）
IIR 时间常数 τ 32 ms 10ms × 256/79
时序状态机 tick 50 ms TMR15 ISR 5ms×10（进入/离开/脉冲/超时）
进入确认 3×10ms = 30ms + 时序 IN_DELAY 500ms
离开判定 简单滞回 3 次防抖（平坦性 #if 禁用，V2.9 起） + OUT_DELAY 500ms（SW4=ON）
脉冲宽 500 ms PULSE_DELAY=10 @50ms
有限存在 300 s HOLD_TIME=6000 @50ms
安全复位 240 s LC_HOLD_TIME=4800 @50ms
上电稳定 1.28 s STABLE_SAMPLES=128 × 10ms
看门狗 IWDT ≈1.64s（V2.10） TMR15 ISR 计数 + 主循环 poll_wdg 500ms 喂狗

5. 拨码与配置

DIP 引脚 ON=1 OFF=0
SA_1/SA_2 PA0/PA1 灵敏度低位/高位 SENS = 3-(sw&0x03)
SW_3 PA2 脉冲输出 存在输出
SW_4 PA3 离开延时 500ms 无延时
SW_5 PA4 安全复位 正常运行

拨码去抖：连续 5 次一致才生效。

6. 与 M1H 的血缘对比（同血统两代）

特征 M1H (2008) DLD154V4B
平台 STC12C5202 (8051, ~12MHz) AT32F421 (M4, 120MHz) + FreeRTOS
归一化基数 32768 131072（2^17，快 4 倍精度）
测量窗 32.8ms 2.18ms（快 15×）
CAPVD 节拍 32.8ms 10ms（快 3.3×）
基线 100 窗 3.28s（有车也跟踪） 500 窗 5s（有车冻结 + 冻结超时）
灵敏度表 {216,108,36,10}/{108,72,18,9} {300,60,32,21}/{60,32,21,14}（V2.11 全档与 PD132T 一致）
IIR ALFA 79 @32.8ms τ=106ms ALFA 79 @10ms τ=32ms（快 3.3×）
进入 单次越线 3 次确认 + 斜率限幅
离开 简单阈值 简单滞回 3 次防抖（平坦性 #if 禁用，V2.9 起）
看门狗 WDT_CONTR IWDT ≈1.64s（V2.10 双保险）
时序 tick 50ms 检测 10ms + 时序 50ms（混合）

7. 设计特点

  1. 混合节拍是本型号最大特色：检测（IIR/基线/判据）在 10ms 快循环，时序状态机（进入/离开/脉冲/超时）在 50ms tick——两者解耦，响应快且时序参数与 M1H 直接对齐
  2. 基线三重保护：有车冻结 + 冻结超时（10s）+ 稳定性检查（±2%）——比参考型号多一层环境自适应
  3. 看门狗 V2.10 补齐：此前"无看门狗"是全产品线例外项；V2.10 新增 IWDT（超时≈1.64s，TMR15 ISR 计数 + 主循环 poll_wdg 双保险喂狗，对齐 154Pro WWDG 方案）——与 154Pro 的 WWDG 558ms / 960 的 IWDG 策略对齐
  4. 平坦性离开判定（专利 CN200910309382）曾用于解决大车多峰频率曲线误触发，是参考型号没有的——V2.9 起默认关闭（现场实测不理想），切回简单滞回 3 次防抖（与 154Pro 一致），代码保留可开

2026-09-03 硬件变更：拨码电容开关旁路三极管（原理图 Ver4.01）

准确改动（用户确认）：

  • R19 取下（拆除）
  • R27 补焊 0Ω（原空贴）
  • 效果 = 拨码开关不再经过三极管电路，通过 0Ω 电阻直接控制第二颗 33nF 电容

原因/效果（2026-09-03 现场标定）：

  • 原电路（拨码经三极管控电容）：低频档（66nF 名义）实测等效谐振电容 C_eff≈43nF（2 台 5 组反推），第二颗 33nF 只等效并入 ~8.6nF
  • 旁路后（0Ω 直控）：C_eff=68.1~68.9nF（均值 68.4）≈ 名义 66nF，电容全量并入
  • 固件关联：DLD154V4B V4.28 COIL_CAL_C_NF=43 作废 → V4.29 COIL_CAL_C_NF=68
  • 33nF（高频）档标定 34（旧板数据），0Ω 板待复测
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