wangfq/vd-analysis
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vd-analysis/models/DLD154V4B/analysis.md
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wangfq 4b70958796 docs(models/DLD154V4B): analysis.md 全面刷新至 V4.29 快照 
- 固件 V2.8→V4.29; TaskLoop.c 914→1339 行
- 新增: 3.6 线圈电感量监视(20~120k, C_eff 68/34 标定), 3.7 指示逻辑(呼吸/判稳/黄灯5模式链)
- 基线章节补 V4.24 环境重校准(10s学习/30s预算) + V4.25 黄灯预判锁存
- 时序速查补: 环境恢复 ~21s, 电感防抖 1s, DBG 2s(L字段)
- 对比表补产品自诊断行; 设计特点补 5/6
- 保留 R19/R27 硬件变更记录(文末)
2026-09-03 15:02:25 +08:00

12 KiB
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DLD154V4B 车检器分析

型号: DLD154V4B | 固件: V4.29（2026-09-03 刷新；此前快照 V2.8）| 平台: AT32F421F8P7（Cortex-M4, 120MHz, FreeRTOS） 源码: vd_detector/DLD154V4B/utilities/at32f421_freertos_demo/（TaskLoop.c 1339 行 + main.c 303 行） 原理图: models/DLD154V4B/DLD154V4_Ver4.01-20251021_Logic.pdf（本仓附件，2026-09-03 由 Ver3.00 更新） 硬件变更: 见文末（2026-09-03：R19 拆 + R27 补焊 0Ω → 拨码旁路三极管直控第二颗 33nF） 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，TMR15 ISR + 主循环 poll_wdg 双保险喂狗）
通信 无 RS485；TTL 调试口 9600 8N1（DBG 周期 2s + EVT 事件）

固件演进（2026-09-03 一日内）：V4.23 判稳/呼吸 → V4.24 环境重校准 → V4.25 黄灯预判锁存 → V4.26 电感量监视+补偿提速 → V4.27 频率测量 4 倍修正 → V4.28/29 C_eff 标定（43→68）。 详细见 DLD154V4B 仓 docs/devlog.md。

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）

振荡回路（原理图 Ver4.01）：固定 33nF + 拨码经 R27 0Ω（2026-09-03 前经三极管电路/R19） 接通第二颗 33nF → 两级频率（名义 66nF 低频 / 33nF 高频）。⚠ 固件无法读档位（拨码不引 IO）。

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 f_kHz = 240000×LPCNT/CAPVD（等效 240MHz/Xn）
  • 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
  • 上电判稳（V4.23 重写，vd960Loop V1.03 同构）：窗口 100 样本≈1s，窗口均值漂移 ≤ 0.1%（STABLE_ORIGIN_PPT=1）连续 2 窗 → settle_cnt++；判稳 =（≥128 样本 && ≥2 窗）|| ≥500 样本兜底；退出/重新初始化清零 → 杜绝二次稳定期 1 样本瞬判
  • 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
  • 环境重校准（V4.24，受控替换）：dev > +4×dlt 高位判定为疑似环境变化后：
    1. 冻结等待 ENV_RESYNC_WAIT=1000（10s，V4.26 自 60s 缩短；回摆清零）
    2. 学习窗 200tick（2s）空闲均值 ×3 + settle 语义（漂移 ≤0.1%），预算 ENV_LEARN_MAX_TICKS=3000（30s）放弃
    3. 空闲原子替换 Origin（env_resync_apply）+ 清冻结三件套
  • 黄灯预判锁存（V4.25）：高位连续 ENV_WARN_WAIT=500（5s）→ g_env_warn 锁存常亮；回摆/目标靠近不灭；环境回对称窗且 dev > -dlt（真空闲）连续 ENV_RECOVER_WAIT=500（5s）才解除
  • 时序参考：A 拿走 → 5s 黄灯预判 → 10s 学习 → ~16s 原子替换 → 空闲 5s 确认灭 → ~21s 恢复（V4.26 提速后）

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）

3.6 线圈电感量监视（V4.26，coil_monitor）

  • 判据（拍板规格）：默认低频档口径，空场频率合理窗 20~120kHz；f<20k → L 偏大、f>120k → L 偏小（不做档位判定/灰带）
  • 条件：仅稳定 + 无车 + 未断开时判（无车主路径调用，Origin 反推空场 f；车压/自检不判）；越界/恢复均 1s 防抖（100×10ms）
  • 诊断：EVT|coil_fault f:xx kHz L~xxx uH ... too_large/too_small、EVT|coil_ok ...
  • L 估算标定（V4.28/29）：L_uH = 2.533e7/(f_kHz² × COIL_CAL_C_NF)
    • 低频档（名义 66nF）实测等效谐振电容 C_eff=68.1~68.9 → 宏 68（V4.29；V4.28 的 43 为 5.1K 旧板带病特性作废）
    • 高频档（名义 33nF）实测 C_eff≈34.4 → 宏参考 34（0Ω 板待复测；拨 33nF 档需改主宏）
    • 标定法：LCR 实测 L → C=2.533e7/(f²×L)，多颗平均

3.7 指示逻辑（V4.23/V4.26 状态）

  • 红灯：TMR14 PWM 呼吸（PB1，暗→暗 2520ms，60ms/步；V4.23 呼吸节奏以 vd960Loop 为参照）
  • 绿灯：上电自检判稳（见 3.3）——基准稳定才停快闪；二次稳定期有判稳语义铁律保护
  • 黄灯优先级链（V4.26 拍板）：线圈断开快闪(1) > 故障补偿/学习常亮(4) > 电感量不合理一长一短(5: 200/100/100/800ms) > 断开史 N 短闪(3) > 灭

4. 时序/速率/周期速查（2026-09-03 V4.29 刷新）

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 ~2s 判稳（100 样本窗×2 + 漂移 ≤0.1%）
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
环境重校准 5s 预判 → 10s 学习 → ~21s 恢复 ENV_WARN/RESYNC/RECOVER_WAIT 500/1000/500 + 学习 3×200tick，预算 30s
线圈监视防抖 1 s 100×10ms（coil_monitor，仅稳定无车判）
DBG 周期打印 2 s 含 f_kHz + L_uH（C_eff 标定后）
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。 频率档位（33/66nF）不在 DIP 内，由板载拨码直控电容（不引 MCU IO）→ 固件按默认低频档标定。

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 1.09ms（快 30×；V4.27 修正 120M tick 口径）
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 + V4.24 环境重校准）
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）
产品自诊断 无 线圈断开编码 / 电感量范围监视（20~120kHz）+ L 粗估（C_eff 标定）
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. 基线多重保护：有车冻结 + 冻结超时（10s）+ 稳定性检查（±2%）+ V4.24 受控环境重校准（10s 等待学习、空闲原子替换、30s 放弃防死锁）——比参考型号多两层环境自适应
  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
  5. 黄灯人机接口完整（V4.23~V4.26）：断开快闪 > 环境学习/预判锁存 > 电感一长一短 > 断开史 N 短闪 > 灭——现场 10s 级可判故障类型
  6. 自诊断带校准（V4.26~V4.29）：线圈电感量监视基于真实频率（V4.27 修正 4 倍测量差）+ 标定等效谐振电容（C_eff=68，0Ω 板）——打印 L 与 LCR 实测偏差 ≤1.5%

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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