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SenseLoop ILD V1.2：基于AT32F422+CH32V208双核国产平台全面升级规格书

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2026-07-21 18:08:53 +08:00
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# 环路车辆检测器产品规格书
**文档编号**：SP-ILD-2026-V1.2
**版本日期**：2026年7月21日
**产品系列**：SenseLoop™ ILD 系列
**密级**：商业机密
> **V1.2 修订说明**：基于 AT32F422KBT7（信号处理核）+ CH32V208GBU6（通信管理核）双芯片方案全面重写。
> - 硬件架构从 STM32F4+M0+ 迁移至 **AT32F422（Cortex-M4F）+ CH32V208（RISC-V QingKe V4C）**
> - 新增处理器选型论证与替代推荐
> - 重写软件架构以适应双架构异构通信
> - 更新竞争对比、认证矩阵、产品路线图，确保未来五年全球竞争力
> - V1.1 中关于振荡器 / ASB / 测频模式 / 馈线约束 / LP 限制 / OTA 争用等修订全部保留并适配新平台
---
## 目录
1. [产品概述](#1-产品概述)
2. [产品系列定义](#2-产品系列定义)
3. [处理器选型论证](#3-处理器选型论证)
4. [核心技术特性](#4-核心技术特性)
5. [硬件架构设计](#5-硬件架构设计)
6. [软件架构与算法引擎](#6-软件架构与算法引擎)
7. [性能规格参数](#7-性能规格参数)
8. [通信接口与物联网集成](#8-通信接口与物联网集成)
9. [可靠性工程与质量保证](#9-可靠性工程与质量保证)
10. [全球认证与合规](#10-全球认证与合规)
11. [安装与调试规范](#11-安装与调试规范)
12. [测试与验证体系](#12-测试与验证体系)
13. [竞品对比与竞争优势](#13-竞品对比与竞争优势)
14. [产品路线图](#14-产品路线图)
---
## 1 产品概述
### 1.1 产品定位
SenseLoop™ ILD 系列环路车辆检测器是面向全球智能交通市场的高性能、高可靠车辆感知终端，基于电磁感应原理与数字信号处理技术，实现对车辆的存在检测、速度测量、车型分类与交通流参数采集。
**核心价值主张**：
- **全球标准兼容**：同时满足 NEMA TS2、EN 12675/TLS/BASt、GB/T 26942 三大标准体系
- **100%国产化芯**：信号核 AT32F422（雅特力）+ 通信核 CH32V208（沁恒），全供应链自主可控
- **全场景覆盖**：从停车门禁到高速公路收费，从城市路口到偏远野外
- **极致可靠性**：MTBF ≥ 100,000 小时，工业级环境耐受 -40°C ~ +85°C（含宽温替代选型）
- **智能化闭环**：自适应调谐 + 远程诊断 + 边缘计算 + 云平台管理
### 1.2 双核架构概述
```
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SenseLoop™ 双核异构架构 │
│ │
│ ┌─────────────────────────────────┐ ┌─────────────────────────────┐ │
│ │ 信号处理核 │ │ 通信管理核 │ │
│ │ AT32F422KBT7（雅特力） │◄────UART────►│ CH32V208GBU6（沁恒） │ │
│ │ Cortex-M4F @ 180MHz │ │ RISC-V QingKe V4C @ 144MHz │ │
│ │ FPU + DSP + 128KB/20KB │ │ BLE 5.3 + Eth MAC + 64KB/20KB│ │
│ │ 职责：实时测频 / ALP / 控制 │ │ 职责：云接入 / BLE / OTA / RS485│ │
│ └─────────────────────────────────┘ └─────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 共享资源 │ │
│ │ 三级浪涌防护 | 宽压电源 | 双继电器 | 4通道LC振荡 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 1.3 应用场景
| 场景类别 | 典型应用 | 推荐型号 |
|----------|----------|----------|
| 停车与门禁 | 停车场出入口、工业门控制、屏障系统 | SenseLoop-1（单环路） |
| 城市交通信号 | 交叉路口信号控制、公交车优先通行 | SenseLoop-2（双环路） |
| 高速公路与收费 | 收费站触发、速度执法、交通调查 | SenseLoop-2 / SenseLoop-4 |
| 车型分类与称重 | WIM 称重预筛选、收费站车型分类 | SenseLoop-4（四环路） |
| 智慧交通与 V2I | 路侧感知单元、数字孪生数据源 | SenseLoop-4-IoT |
| 隧道与桥梁 | 隧道流量监控、桥梁载荷监测 | SenseLoop-4 |
### 1.4 产品命名规则
```
SenseLoop-[环路数]-[功能后缀]
├── SenseLoop-1 ：单环路检测器（基础型）
├── SenseLoop-1-LP ：单环路检测器（超低功耗型）
├── SenseLoop-2 ：双环路检测器（标准型）
├── SenseLoop-2-T ：双环路检测器（交通信号型）
├── SenseLoop-4 ：四环路检测器（分类型）
├── SenseLoop-4-IoT ：四环路检测器（物联网增强型）
└── SenseLoop-4-WIM ：四环路检测器（称重预筛选型）
```
---
## 2 产品系列定义
### 2.1 SenseLoop-1（单环路检测器）
**目标市场**：停车管理、门禁控制、工业门
| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 1 通道 |
| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） |
| 输出模式 | 双继电器输出（存在/脉冲可选） |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms |
| 工作频率 | 20 ~ 170 kHz，4 档可调 + 自动选频 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） |
| 安装方式 | DIN 导轨 / 墙面安装 |
| 功耗 | 标准型 ≤ 1.5 W |
| 外形尺寸 | 85 × 55 × 55 mm（DIN 导轨紧凑型） |
**核心功能**：
- 自动调谐与自适应灵敏度提升（ASB）
- 环路开路/短路/匝间短路检测与 LED 故障代码指示
- 防锁定算法（可编程超时：1 ~ 65535 秒）
- 掉电状态记忆与安全恢复
- 前面板 DIP 开关 + BLE 无线配置（通过 CH32V208）
### 2.2 SenseLoop-2（双环路检测器）
**目标市场**：城市交通信号控制、高速公路流量监测
| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 2 通道独立 |
| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） |
| 通信管理核 | CH32V208GBU6（RISC-V @ 144MHz + BLE 5.3） |
| 输出模式 | 每通道双继电器 + 方向逻辑输出 |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms |
| 速度测量 | 双线圈速度陷阱法，精度 ±1% @ 20~200 km/h |
| 工作频率 | 20 ~ 170 kHz，4 档可调 + 自动避频 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） |
| 安装方式 | DIN 导轨 / NEMA 机架卡 |
| 功耗 | ≤ 2.5 W |
| 外形尺寸 | 105 × 75 × 55 mm（DIN 导轨型） |
**核心功能**：
- 方向逻辑检测（识别逆行车辆）
- 双线圈速度陷阱（精确速度测量）
- 车长估算（基于速度 × 占用时间）
- 通道间自动避频（消除串扰）
- 尾随检测（区分紧密跟车）
- 占有率与车头时距输出
- BLE + RS-485 双通道远程配置
### 2.3 SenseLoop-4（四环路检测器）
**目标市场**：高速公路收费、车型分类、交通调查、WIM 称重预筛选
| 参数项 | 规格 |
|--------|------|
| 检测通道 | 4 通道独立 |
| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） |
| 通信管理核 | CH32V208GBU6（RISC-V @ 144MHz + BLE 5.3 + Eth MAC） |
| 输出模式 | 每通道独立继电器 + 分类输出 + 方向逻辑 + 速度输出 |
| 灵敏度等级 | 16 级数字可调（0.02% ~ 1.28% ΔL/L） |
| 响应时间 | ≤ 8 ms |
| 速度测量 | 四环路冗余测量，精度 ±0.5% @ 20~250 km/h |
| 车型分类 | 13 类（FHWA F） / 8+1 类（TLS） / 5+1 类 / 自定义 |
| 轴距测量 | 精度 ±0.1 m @ 20~120 km/h |
| 工作频率 | 20 ~ 200 kHz，4 档可调 + 自动避频 + 级联同步 |
| 环路电感范围 | 20 ~ 2500 µH |
| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） |
| 安装方式 | DIN 导轨 / 19" 机架 / NEMA 机架卡 |
| 功耗 | ≤ 3.5 W（基础型）；IoT 型 ≤ 5 W（含 PHY + 4G 模块） |
| 外形尺寸 | DIN 型：140 × 95 × 55 mm；机架型：220 × 44 × 240 mm |
**核心功能**：
- 高级环路曲线分析（ALP）—— 过车波形特征提取（硬件 FPU 加速）
- 轴距与轴数测量（4 环路组合逻辑）
- 多级车型分类（基于波形特征 + 浮点神经网络）
- 方向逻辑检测 + 逆行报警
- 排队长度估计 + 间隙/车头时距统计
- 优雅降级运行（单环故障时自动切换双环模式）
- 级联多设备同步（最多 8 台级联，32 环路协同）
- BLE 无线配置 + Ethernet/4G 远程运维 + FOTA 固件升级
---
## 3 处理器选型论证
### 3.1 信号处理核 —— AT32F422KBT7
#### 3.1.1 选型理由
| 维度 | 选项 | 决策依据 |
|:-----|:-----|:---------|
| **厂商** | 雅特力（Artery） | 国产 MCU 头部厂商，ARM 架构生态成熟，pin2pin 兼容 STM32 系列 |
| **内核** | **Cortex-M4F** | **FPU 硬件支持浮点运算**——ALP 分类器无需定点量化，精度和开发效率双赢 |
| **主频** | 180 MHz | 相较 F421 的 120 MHz 提升 50%，等精度测频闸门可压到 2.5 ms |
| **Flash** | 128 KB | 相较 F421 的 64 KB 翻倍，固件 + ALP 模型 + OTA 双 Bank 空间充裕 |
| **SRAM** | 20 KB | 4 通道波形缓存（8 KB）+ RTOS（4 KB）+ 推理工作区（4 KB）+ 剩余 4 KB |
| **温度** | -40~+105°C | 满足户外全天候部署 |
| **封装** | LQFP32 | COTs 封装，手工焊接/返修方便，供应链成熟 |
| **成本** | ~¥4-6 | 极具竞争力 |
#### 3.1.2 VS 竞品芯片
| 对比项 | AT32F422KBT7（已选） | STM32F401CCU6 | GD32F303CCT6 |
|:-------|:-------------------:|:-------------:|:-------------:|
| 内核 | **M4F @ 180MHz** | M4F @ 84MHz | M4F @ 120MHz |
| Flash/SRAM | **128KB / 20KB** | 256KB / 64KB | 256KB / 48KB |
| FPU | ✅ | ✅ | ✅ |
| 封装 | **LQFP32** | QFN48 | LQFP48 |
| 国产化 | **✅ 100%** | ❌ ST | ✅ 兆易 |
| 成本 | **¥4-6** | ¥15-25 | ¥8-12 |
| 供货 | **稳定** | 受限 | 较稳定 |
> AT32F422KBT7 在性价比和封装便利性上胜出。如果未来需要更大的 Flash（如 V3.0 引入更复杂的 AI 模型），可无缝升级至 AT32F435（288MHz / 256KB / 32KB / LQFP32），同为雅特力同封装 pin2pin。
#### 3.1.3 替代推荐
| 需求变化 | 推荐替代 | 理由 |
|:---------|:---------|:-----|
| 需要更大 Flash/SRAM | **AT32F435K8T7**（288MHz, 256KB, 32KB） | 同封装 pin2pin，Flash 翻倍 |
| 需要 CAN-FD | **AT32F426KBT7**（180MHz, 128KB, CAN-FD） | 同封装，仅 CAN 差异 |
| 极致成本 | **AT32F421K8T7**（120MHz, 64KB, 无 FPU） | 同封装，降级选型 |
| 需要 2×ADC（4 路独立采样） | **AT32M412KBT7**（180MHz, 128KB, 2×ADC） | LQFP32，Motor 系列多 ADC |
### 3.2 通信管理核 —— CH32V208GBU6
#### 3.2.1 选型理由
| 维度 | 选项 | 决策依据 |
|:-----|:-----|:---------|
| **厂商** | 沁恒微电子（WCH） | 国产 RISC-V 先锋，BLE/Ethernet/USB 集成度高 |
| **内核** | **RISC-V QingKe V4C** | 自主可控指令集，无 ARM 授权限制，未来五年持续迭代 |
| **主频** | 144 MHz | 相较原 STM32G0 的 64 MHz 提升 2.25 倍 |
| **集成外设** | **BLE 5.3 + 以太网 MAC + USB FS** | 一颗芯片代替"MCU+BLE模块+串口转以太网"三件套 |
| **Flash/SRAM** | 64KB / 20KB | 通信协议栈 + BLE 协议栈 + MQTT 客户端够用 |
| **温度** | -40~+85°C | **⚠️ 详见注意事项** |
| **封装** | QFN28（4×4mm） | 超小封装，PCB 空间高效 |
| **成本** | ~¥5-8（含 BLE 和 Ethernet） | 性价比远超"MCU+外挂模块"方案 |
#### 3.2.2 温度范围说明与替代推荐
> **⚠️ 重要提示**：CH32V208GBU6 标称温度范围为 **-40~+85°C**，AT32F422KBT7 为 -40~+105°C。
> - 在**荫蔽安装**（室内机柜、地下停车场、隧道）：✅ 85°C 完全够用
> - 在**户外暴晒**（路侧机箱、高速公路）：85°C 余量偏紧（机箱夏季内部可达 80~90°C）
**替代方案矩阵**：
| 场景 | 推荐芯片 | 温度范围 | 代价 |
|:-----|:---------|:---------|:-----|
| **户外标准**（当前选型） | **CH32V208GBU6** | -40~+85°C | 若环境验证通过，保留此选型 |
| **户外宽温（无 BLE）** | **CH32V203K8T6** | **-40~+105°C** ✅ | 无 BLE，需外挂 BLE 模块（¥2-3） |
| **户外宽温（全功能）** | **CH32V208GBU6 + 局部散热** | 85°C + 散热设计 | 加散热片/导热垫，成本 ¥1-2 增加 |
| **极致高温（>85°C）** | **AT32F415K8T7**（ARM 通信核） | **-40~+105°C** ✅ | 无 BLE，无 Ethernet，外挂模块 |
| **ARM 统一架构** | **AT32F415KBT7** 替代 CH32V208 | **-40~+105°C** ✅ | 同厂家同工具链，无 BLE/Eth |
> **建议**：优先保留 CH32V208GBU6，针对户外场景增加 **温控散热设计**（导热垫 + 机箱散热片 + 温度监测降频）。批量后如发现温度余量不足，无缝切至 **CH32V203 + 外挂 BLE 模块** 方案（PCB 预留 BLE 模块焊盘）。
#### 3.2.3 VS 竞品方案
| 对比项 | CH32V208（已选） | STM32G0 + BLE模块 | ESP32-S3 |
|:-------|:----------------:|:-----------------:|:---------:|
| 内核 | RISC-V @ 144MHz | M0+ @ 64MHz | Xtensa LX7 @ 240MHz |
| BLE | **内置 5.3** | 外挂模块 | 内置 5.0 |
| 以太网 | **内置 MAC** | 无 | 无 |
| 温度 | -40~+85°C | -40~+85°C | -40~+85°C |
| 国产化 | **✅ 100%** | ❌ ST | ❌ Espressif（台系） |
| BOM 成本 | **¥5-8（单芯片）** | ¥8-15（MCU+模块） | ¥8-12 |
| 工具链 | MounRiver Studio | Keil/IAR | ESP-IDF |
### 3.3 双核通信架构
```
┌───────────────────┐ UART 2.0Mbps ┌───────────────────┐
│ AT32F422KBT7 │◄────────────────────────────►│ CH32V208GBU6 │
│ 信号处理核 │ 中断握手 + CRC │ 通信管理核 │
│ │ │ │
│ ┌─────────────┐ │ 数据流向（USART1 ↔ USART1） │ ┌─────────────┐ │
│ │ 等精度测频 │ │────────── 检测事件 ─────────▶│ │ BLE 协议栈 │ │
│ │ ALP 分类 │ │────────── 波形数据 ─────────▶│ │ MQTT 客户端│ │
│ │ 控制输出 │ │◄───────── 配置参数 ──────────│ │ OTA 下载器 │ │
│ │ 故障诊断 │ │◄───────── OTA 固件 ──────────│ │ RS-485管理 │ │
│ └─────────────┘ │ │ └─────────────┘ │
└───────────────────┘ └───────────────────┘
```
**通信物理层**：USART（3.3V TTL），波特率 2 Mbps
**协议**：SenseLink™ 私有协议（固定帧长 + CRC16 + 重传机制）
**安全机制**：OTA 固件传输时启用 AES128 加密 + 签名验证
---
## 4 核心技术特性
### 4.1 技术特性总览
| # | 核心技术特性 | 竞争优势 | 技术实现 |
|---|-------------|----------|----------|
| 1 | **多频自适应扫描与智能选频** | 消除环境漂移与相邻线圈串扰 | DSP 数字频率扫描 + 自适应跟踪算法 |
| 2 | **16 级数字灵敏度与 ASB 自适应提升** | 从摩托车到重型车全覆盖 | ΔL/L 分级检测 + 动态阈值调整 |
| 3 | **硬件 FPU 加速信号处理** | ≤ 8 ms 响应，浮点精度 ALP | AT32F422 Cortex-M4F @ 180MHz |
| 4 | **高级环路曲线分析（ALP）** | 精确车型分类与轴距测量 | 7 维特征提取 + 浮点神经网络 |
| 5 | **三级浪涌防护与电气隔离** | 雷击/浪涌耐受，NEMA TS2 级 | GDT + MOV + TVS 三级 + 1500VDC 隔离 |
| 6 | **全维度故障自诊断** | 线圈/馈线故障实时感知 | 频率/阻抗/Q 值多参数监测 + LED 编码 |
| 7 | **BLE 5.3 + 以太网双模 IoT** | 远程运维 + 本地无线配置 | CH32V208 集成 BLE + 外挂 PHY |
| 8 | **级联同步与优雅降级** | 32 环路协同 + 故障自动降级 | UART 级联协议 + 冗余切换 |
| 9 | **FOTA 双 Bank 安全升级** | 升级失败自动回滚 | 128KB Flash A/B 分区 + 签名校验 |
| 10 | **全球三标合规 + 100%国产化** | 一款产品通行全球市场 | NEMA TS2 + EN/TLS + GB/T |
### 4.2 多频自适应扫描与智能选频
*（同 V1.1，无变更，该功能由 AT32F422 定时器 + DMA 实现）*
### 4.3 16 级数字灵敏度与 ASB
*（同 V1.1，无变更）*
### 4.4 硬件 FPU 加速信号处理引擎
#### 4.4.1 处理器架构
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 信号处理核：AT32F422KBT7 │
│ ARM® Cortex®-M4F @ 180MHz │
│ │
│ ┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────────────────┐│
│ │ FPU（单精度浮点） │ │ DSP 指令集 ││
│ │ - 1 周期 MAC │ │ - SIMD ││
│ │ - 硬件除法和开平方 │ │ - 饱和运算 ││
│ └─────────────────────┘ └─────────────────────────────────┘│
│ │
│ ┌────────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌───────────────┐ │
│ │等精度测频 │ │FPU加速ALP│ │波形采集 │ │CAN 2.0 │ │
│ │+ 基线跟踪 │ │分类推理 │ │+ 特征提取│ │（V2I 预留） │ │
│ └────────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └───────────────┘ │
│ │
│ 关键外设分配： │
│ ├── TMR1（高级定时器）：CH1~4 输入捕获（4 线圈频率测量） │
│ ├── ADC1：IN0~IN3 波形采样（4 线圈，2.5M SPS） │
│ ├── DMA1_CH1~4：定时器 + ADC + USART 自动传输 │
│ ├── USART1：↔ CH32V208 通信核（2Mbps） │
│ ├── USART2：调试串口（可复用） │
│ ├── CAN：V2I/C-V2X 预留接口 │
│ └── GPIO：4×继电器输出 + 3×LED + 2×备用 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
#### 4.4.2 等精度测频法（模式 A —— 存在检测）
| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 闸门时间 | **2.5 ms**（得益于 180MHz 主频，比 V1.1 的 4ms 缩短 37.5%） |
| 测频精度 | ≤ 0.01% |
| 采样周期 | ≤ 2.5 ms（单通道） |
| 通道扫描周期 | ≤ 10 ms（4 通道顺序扫描） |
| 频率分辨率 | ≤ 0.3 Hz @ 100 kHz |
| 适用场景 | 存在/脉冲检测、速度陷阱、基础流量计数 |
**2.5 ms 闸门 vs 200 km/h**：车辆移动约 14 cm，存在检测期间（~32 ms）获取约 13 个采样点，相比 V1.1 的 8 个样本提升 62%。
#### 4.4.3 波形采集模式（模式 B —— ALP 分类）
| 参数 | 规格 |
|------|------|
| 采样方式 | ADC1 独立采样，DMA 自动搬移 |
| ADC 采样率 | **2.5 M SPS**（F422 最高速率） |
| 存储深度 | 2048 点/通道（4 通道总计 8 KB SRAM） |
| 触发方式 | TMR1 捕获上升沿触发 ADC 启动 |
| 位宽 | 12 位 |
| 适用场景 | ALP 过车曲线分析、7 维特征提取、浮点神经网络分类 |
#### 4.4.4 FPU 加速的 ALP 推理
| 对比 | F421（无 FPU） | F422（有 FPU） | 提升 |
|:-----|:-------------:|:--------------:|:----:|
| BP 推理单次时间 | ~50 µs @ 120MHz | **~0.7 µs @ 180MHz** | **71×** |
| 权重格式 | Q15 定点（精度损失 ~0.1%） | float32 浮点（无损） | 精度提升 |
| 开发复杂度 | 手动量化 + 移位校验 | 原生 C 浮点运算 | 大幅降低 |
| 分类准确率（13 类） | ≥ 90% | **≥ 92%** | +2% |
### 4.5 高级环路曲线分析（ALP）
*（与 V1.1 一致，FPU 加速后推理时间从 50µs 降至 0.7µs，特征提取和分类器架构不变）*
### 4.6 BLE + 以太网双模远程运维
基于 CH32V208GBU6 的集成通信能力：
| 通信模式 | 优势 | 典型场景 |
|:---------|:-----|:---------|
| **BLE 5.3** | 无需布线，手机直连 | 现场调试、配置、波形查看 |
| **以太网（外挂 PHY）** | 稳定可靠，支持 PoE | 机柜安装，云端接入 |
| **4G 蜂窝（外挂模块）** | 偏远地区覆盖 | 野外/路口无网环境 |
| **RS-485** | 工业组网标准 | 多设备级联，Modbus 协议 |
---
## 5 硬件架构设计
### 5.1 整体架构框图
```
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SenseLoop™ V1.2 硬件系统架构 │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 环路通道 1~4（模拟前端） │ │
│ │ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌───────────────┐ │ │
│ │ │Colpitts│→│前置放大│→│带通滤波│→│施密特 │→│ 方波输出 │ │ │
│ │ │LC振荡器│ │LMV721 │ │10-200k │ │74HC14 │ │ TIM1_CH1~4捕获 │ │ │
│ │ └────────┘ └──┬─────┘ └────────┘ └────────┘ └───────┬───────┘ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ ▼ ADC1_IN0~3 (2.5M SPS) │ │ │
│ │ ┌─────────────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│
│ │ 信号处理核：AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） ││
│ │ ┌──────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌──────────────┐ ││
│ │ │ TMR1 输入捕获 │ │ ADC1 12位 2.5M │ │ CAN 2.0 │ │ USART1 │ ││
│ │ │ 等精度测频 │ │ 波形采集 DMA │ │ V2I 预留 │ │ ↔ CH32V208 │ ││
│ │ └──────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘ └──────┬───────┘ ││
│ │ FPU: ALP 浮点神经网络推理 / 7 维特征提取 / 频谱分析 │ ││
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ ┌───────────────────────────────────────┤
│ │ UART │ │
│ │ 2Mbps │ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│
│ │ 通信管理核：CH32V208GBU6（RISC-V QingKe V4C @ 144MHz） ││
│ │ ┌────────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────┐ ┌───────┐ ││
│ │ │ BLE 5.3 │ │ 以太网 │ │ USB FS │ │ RS-485 │ │ SPI │ │ UART │ ││
│ │ │ 天线匹配 │ │ RMII PHY │ │ 诊断口 │ │ Modbus │ │ Flash │ │ debug │ ││
│ │ └────────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └────────┘ └───────┘ ││
│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│
│ │ 公共模块 ││
│ │ ┌────────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐ ┌────────────────┐ ││
│ │ │ 电源模块 │ │ 三级浪涌 │ │ 双继电器 │ │ PWM 状态输出 │ │ 温度传感器 │ ││
│ │ │ AC/DC/宽压 │ │GDT+MOV+ │ │ 隔离输出 │ │ NEMA 兼容 │ │ 机箱温度监测 │ ││
│ │ │ 10~36VDC │ │ TVS │ │ │ │ │ │ CH32V208散热 │ ││
│ │ └────────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘ └────────────────┘ ││
│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 5.2 检测通道电路详细设计
#### 5.2.1 LC 谐振振荡电路
| 设计参数 | 规格 | 说明 |
|----------|------|------|
| 拓扑结构 | Colpitts 型 | 配合软件基线跟踪，全温段稳定 |
| 振荡频率范围 | 20 kHz ~ 200 kHz | 覆盖全部 NEMA / EN 标准频段 |
| 谐振电容 | 10 nF ~ 100 nF（电容阵列） | 数字开关选择，适配 20~2500 µH |
| 起振时间 | ≤ 50 ms | 上电快速启动 |
| 振幅自适应调节 | ADC 监测振幅，自动调增益 | ±6 dB 调节范围，解决宽 Q 值不一致 |
#### 5.2.2 信号调理链路
```
线圈 → LC振荡器 → 前置放大（LMV721, 增益20dB） → 带通滤波（10~200kHz）
→ 施密特整形（74HC14） → 方波输出 → TMR1_CH1~4 输入捕获（等精度测频）
└───────────────────────────▶ ADC1_IN0~3 波形采样（ALP 分类模式）
```
### 5.3 通信核接口设计
```
CH32V208GBU6（QFN28）外设分配：
┌────────────────────────────────────────────────────┐
│ CH32V208GBU6 引脚分配（QFN28，建议逐脚核对数据手册） │
│ │
│ 已分配： │
│ ├── PA9, PA10：USART1 ↔ AT32F422（2Mbps） │
│ ├── PA2, PA3：USART2 → RS-485（Modbus） │
│ ├── PB10~PB13：SPI1 → SPI Flash（W25Q32 模型存储） │
│ ├── PB5, PB6：I2C1 → 温度传感器 │
│ ├── BLE_ANT：片上天线（或 PCB 天线） │
│ ├── USB_DP/DM：USB 2.0 FS 诊断口 │
│ ├── SWDIO/SWCLK：调试接口 │
│ └── NRST, VDD/VSS × 4 │
│ │
│ 若启用以太网 RMII（需要 CH182 PHY）： │
│ ├── PA1：ETH_TX_EN │
│ ├── PA8：ETH_TXD0 │
│ ├── PA9：ETH_TXD1 ← 与 USART1_TX 冲突！ │
│ ├── PB11：ETH_RXD0 ← 与 SPI1_MOSI 冲突！ │
│ ├── PB12：ETH_RXD1 ← 与 SPI1_NSS 冲突！ │
│ └── PB13：ETH_REF_CLK ← 与 SPI1_SCK 冲突！ │
│ │
│ ⚠️ QFN28 下以太网 RMII 与 USART1/SPI1 引脚冲突！ │
│ 如需同时启用 Ethernet + BLE + RS-485，建议： │
│ 方案①：隔离 SPI Flash，启用 RMII（失去模型存储） │
│ 方案②：用 4G 模块替代以太网（推荐 IoT 变型） │
│ 方案③：换 CH32V208 的 QFN48 封装（更多引脚） │
└────────────────────────────────────────────────────┘
```
> **⚠️ 重要提醒**：CH32V208GBU6（QFN28）在启用以太网 RMII 时，会与 USART1（通往 AT32F422 的关键链路）和 SPI1（Flash 存储）产生引脚冲突。**产品设计时建议以 BLE + RS-485 为主通信通道**，以太网功能在 IoT 变型中使用 QFN48 封装或外挂 4G 模块实现。
### 5.4 电源设计
| 电源类型 | 输入范围 | 输出 | 效率 | 适用 |
|----------|----------|------|------|------|
| **AC 供电模块** | 100~240 VAC ±20%, 50/60 Hz | 3.3V/5V/12V | ≥ 85% | 标准安装 |
| **DC 宽电压模块** | 10~36 VDC | 3.3V/5V | ≥ 90% | NEMA TS2 / 车载 |
| **DC/DC 隔离模块** | 12 VDC 输入 | 隔离 3.3V | ≥ 80% | 电气隔离 |
### 5.5 三级浪涌防护
*（同 V1.1，无变更）*
### 5.6 PCB 设计规范
| 规范项 | 要求 | 说明 |
|--------|------|------|
| PCB 层数 | ≥ 4 层 | 信号 / GND / 电源 / 信号 |
| 模拟/数字分区 | **三区隔离**：模拟振荡区 | AT32F422 模拟区 / 数字逻辑区 / CH32V208 BLE 射频区 |
| BLE 天线区域 | 净空区，底层禁止铺铜 | CH32V208 RF 性能关键 |
| 隔离带/开槽 | AT32F422 与 CH32V208 数字区域之间 | 防止数字噪声耦合 |
| 防护器件位置 | TVS/GDT 紧靠接线端子 | 寄生电感 < 5 nH |
---
## 6 软件架构与算法引擎
### 6.1 双核软件架构
```
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SenseLoop™ V1.2 双核软件架构 │
│ │
│ ┌───────── AT32F422KBT7 固件（ARM GCC / Keil）───────────────────┐ │
│ │ │ │
│ │ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ 应用层 │ │ │
│ │ │ ├── 检测逻辑（存在/脉冲/方向/速度/分类） │ │ │
│ │ │ ├── 输出管理（继电器/PWM/故障输出） │ │ │
│ │ │ ├── 故障管理（自诊断/报警/降级） │ │ │
│ │ │ ├── 跨车道识别（相邻线圈波形相关性分析） │ │ │
│ │ │ └── SenseLink™ 通信代理（↔ CH32V208） │ │ │
│ │ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │
│ │ │ 算法层 │ │ │
│ │ │ ├── 等精度测频引擎（模式A / 2.5ms 闸门） │ │ │
│ │ │ ├── 高速 ADC 波形采集引擎（模式B / 2.5M SPS DMA） │ │ │
│ │ │ ├── 自适应基线跟踪（含"跑偏"防护） │ │ │
│ │ │ ├── 自适应阈值（ASB + 强制释放超时） │ │ │
│ │ │ ├── 数学形态滤波 │ │ │
│ │ │ ├── 抗锁定算法 │ │ │
│ │ │ ├── ALP 过车曲线分析（FPU 浮点加速） │ │ │
│ │ │ ├── 车型分类器（浮点神经网络，偏置/权重 OTA 可更新） │ │ │
│ │ │ ├── 速度陷阱计算 │ │ │
│ │ │ └── 方向逻辑判断 │ │ │
│ │ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │
│ │ │ ∟ FreeRTOS 10.x + AT32F4 HAL │ │ │
│ │ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ UART 2Mbps │
│ │ SenseLink™ Protocol │
│ ▼ │
│ ┌───────── CH32V208GBU6 固件（MounRiver Studio / RISC-V GCC）─────┐ │
│ │ │ │
│ │ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ │
│ │ │ 应用层 │ │ │
│ │ │ ├── BLE 5.3 配置服务（SenseConfig™ App 直连） │ │ │
│ │ │ ├── MQTT 客户端（对接 SenseCloud™ / AWS IoT / 阿里云） │ │ │
│ │ │ ├── Modbus RTU 从机（RS-485 工业组网） │ │ │
│ │ │ ├── OTA 下载管理器（双 Bank A/B 签名校验） │ │ │
│ │ │ ├── 数据聚合与缓存（本地 5 分钟统计） │ │ │
│ │ │ └── 远程诊断与日志上报 │ │ │
│ │ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ │
│ │ │ ∟ CH32V208 BLE Stack + LWIP（可选以太网） + FATFS（SPI Flash）│ │
│ │ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│
│ │ OTA 升级流程 ││
│ │ ││
│ │ CH32V208 通过 BLE/以太网/4G 下载固件 → 校验签名 ││
│ │ │ ││
│ │ ├─ AT32F422 固件 → UART 传输到 AT32F422 → 写入 Bank B → 切换启动 ││
│ │ └─ CH32V208 自固件 → 写入 Bank B → 切换启动 ││
│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
```
### 6.2 关键算法规格
*（同 V1.1，基线跟踪/形态滤波/抗锁定/ALP 算法参数不变）*
### 6.3 OTA 升级与双核协同
#### 6.3.1 OTA 升级流程
```
Step 1：CH32V208 通过 BLE/Ethernet/4G 接收新固件包
Step 2：校验固件签名（ECDSA P-256）
Step 3：判断固件目标
├── AT32F422 固件 → 通过 UART 逐包发送至 AT32F422
│ ├── AT32F422 写入 Flash Bank B（双 Bank 120KB + 8KB 配置）
│ ├── 校验完整性（CRC32）
│ └── 设置启动标志后复位
└── CH32V208 固件 → 写入自 Flash Bank B
├── 校验完整性
└── 设置启动标志后复位
Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性
├── 有效 → 从 Bank B 启动
└── 无效 → 回滚至 Bank A，上报升级失败
```
#### 6.3.2 升级期间实时性保障
- **AT32F422**：升级期间核心测频代码运行在 RAM（IRAM），Flash 写操作不影响 2.5ms 测频周期
- **CH32V208**：升级期间暂停非关键服务（日志、统计聚合），BLE/Modbus 心跳保持
- **双 Bank 设计**：A/B 分区各 60 KB（AT32F422 共 120 KB 可用代码空间，Bootloader 8 KB 独立分区）
---
## 7 性能规格参数
### 7.1 检测性能
| 性能参数 | SenseLoop-1 | SenseLoop-2 | SenseLoop-4 | 测试条件 |
|----------|:-----------:|:-----------:|:-----------:|----------|
| 通过检测精度 | ≥ 99.9% | ≥ 99.9% | ≥ 99.9% | 标准轿车 @ ≤ 200 km/h |
| 误报率 | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | 无车静默 24 小时 |
| 漏报率 | ≤ 0.05% | ≤ 0.05% | ≤ 0.03% | 含摩托车混合车流 |
| 响应时间（存在检测） | ≤ 8 ms | ≤ 8 ms | ≤ 8 ms | 灵敏度 7 |
| 释放延迟 | 0 ~ 250 ms | 0 ~ 250 ms | 0 ~ 250 ms | 可编程 |
| 测频闸门 | 2.5 ms | 2.5 ms | 2.5 ms | 180MHz 优化 |
### 7.2 速度测量性能
| 性能参数 | SenseLoop-2 | SenseLoop-4 | 测试条件 |
|----------|:-----------:|:-----------:|----------|
| 速度范围 | 5 ~ 200 km/h | 5 ~ 250 km/h | 双/四线圈速度陷阱 |
| 速度精度 | ±1% | ±0.5% | BASt 认证级 |
| 速度分辨率 | 0.1 km/h | 0.05 km/h | — |
### 7.3 车型分类性能
| 性能参数 | 规格 | 测试条件 |
|----------|------|----------|
| 分类类别 | 13 类（FHWA F）/ 8+1（TLS）/ 自定义 | — |
| 分类准确率 | ≥ 95%（5+1 类）；≥ 92%（13 类） | 浮点神经网络，FPU 加速 |
| 轴距测量精度 | ±0.1 m @ 20~120 km/h | 四环路组合 |
| 分类延迟 | ≤ 200 ms | 车辆离开检测区后 |
| 推理平台 | AT32F422 FPU @ 180MHz | 单次推理 < 1 µs |
### 7.4 环路适配性能
*（同 V1.1，无变更）*
### 7.5 环境性能
| 参数 | 规格 | 备注 |
|------|------|------|
| 工作温度（信号核） | -40°C ~ +105°C | AT32F422 |
| 工作温度（通信核） | **-40°C ~ +85°C** | CH32V208，>85°C 场景需散热设计或换 CH32V203 |
| 工作温度（整机） | -40°C ~ +85°C | 受限于通信核，>85°C 换选型 |
| 湿热耐受 | 95% RH @ 50°C，96 h | — |
| 防护等级 | IP54（标准）；IP65（可选） | — |
---
## 8 通信接口与物联网集成
### 8.1 通信接口规格
| 接口 | 芯片 | 规格 | 用途 |
|------|------|------|------|
| **RS-485** | CH32V208 USART2 → SP3485 | 差分平衡，≤ 1200 m，256 节点 | Modbus RTU 工业组网 |
| **BLE 5.3** | CH32V208 内置 | -95dBm 灵敏度，≤ 30 m | SenseConfig™ App 无线配置 |
| **以太网** | CH32V208 MAC + CH182 PHY（可选） | 10/100M RMII | 远程管理、数据上报（IoT 变型） |
| **USB 2.0 FS** | CH32V208 内置 | 12 Mbps | 本地诊断、固件升级 |
| **4G 蜂窝** | 外挂模块（EC200 等） | 全网通 | 野外/偏远路口部署 |
| **CAN 2.0** | AT32F422 内置 | 1 Mbps | V2I 车路协同预留（IoT 变型） |
### 8.2 数据协议格式
*（同 V1.1，Modbus RTU 寄存器映射 + MQTT 主题设计不变）*
### 8.3 云平台集成
*（同 V1.1，SenseCloud™ 架构不变）*
---
## 9 可靠性工程与质量保证
### 9.1 MTBF 目标与验证
| 项目 | 规格 |
|------|------|
| MTBF 目标值 | ≥ 100,000 小时（~11.4 年） |
| 加速因子 | AF ≈ 11.5（85°C vs 50°C，Ea=0.7eV） |
| 出厂老化 | 48 小时 @ 70°C 动态老化 |
| **电解电容降额** | 选型 ≥ 105°C/5000h，纹波 ≤ 80% 额定 |
### 9.2 故障自诊断体系
*（同 V1.1，诊断功能矩阵 + 降级策略不变）*
### 9.3 冗余设计
| 冗余项 | 设计方案 |
|--------|----------|
| 双 Bank Flash | A/B 交替，升级失败自动回滚 |
| 双继电器输出 | 主 + 备，单路故障不影响系统 |
| 独立 Watchdog | AT32F422 硬件 WDT + CH32V208 独立 WDT |
| 掉电记忆 | AT32F422 片上 20×32b BPR（备份寄存器） |
| **通信链路冗余** | 控制逻辑：即使 CH32V208 故障，AT32F422 独立维持检测与继电器输出 |
### 9.4 CH32V208 高温降额策略
```
环境温度 > 75°C → CH32V208 降频至 96 MHz（-33%）
环境温度 > 80°C → 关闭 BLE 发射（仅保持监听）
环境温度 > 85°C → 进入低功耗模式，仅保持 RS-485 通信
→ 控制逻辑由 AT32F422 独立维持
→ 温度回落到 80°C 以下自动恢复
```
---
## 10 全球认证与合规
### 10.1 认证矩阵
| 认证/标准 | 地区 | 状态 | 说明 |
|-----------|------|------|------|
| **NEMA TS 2-2003 (R2016)** | 北美 | ✅ 目标合规 | 交通控制器标准 |
| **FCC Part 15 Subpart B** | 美国 | ✅ 目标合规 | Class A |
| **FCC Part 15.247（BLE）** | 美国 | ✅ 目标合规 | **CH32V208 BLE 需 FCC 认证** |
| **CE（EMC 2014/30/EU）** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | EN 55032 / 55035 |
| **CE（RED 2014/53/EU）** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | **CH32V208 BLE 需 RED 认证** |
| **EN 12675:2017** | 欧洲 | ✅ 目标合规 | 功能安全 |
| **TLS/BASt 认证** | 德国 | ✅ 目标合规 | 分类检测器准入 |
| **RoHS + REACH** | 欧盟 | ✅ 目标合规 | 有害物质限制 |
| **GB/T 26942-2011** | 中国 | ✅ 目标合规 | 环形线圈车辆检测器 |
| **SRRC** | 中国 | ✅ 含无线时强制 | **CH32V208 BLE 需 SRRC** |
| **CCC 认证** | 中国 | ✅ 视品类 | 含无线则 SRRC + CCC |
### 10.2 EMC 测试规格
*（同 V1.1）*
---
## 11 安装与调试规范
*（同 V1.1，线圈/馈线/多环路布局规范不变）*
### 11.1 调试工具
| 工具 | 平台 | 功能 |
|------|------|------|
| **SenseConfig™ App** | Android / iOS（BLE 5.3） | 无线配置：灵敏度/频率/延迟/ASB/模型更新 |
| **SenseTool™ PC 软件** | Windows（USB 2.0） | 高级诊断：实时波形、频率趋势、FPU 利用率 |
| **SenseLoop™ CLI** | 串口终端（RS-485 或 USB） | 命令行配置 |
| **SenseCloud™ Web** | 浏览器 | 远程管理：批量配置、OTA 升级 |
---
## 12 测试与验证体系
*（同 V1.1，增加以下项目）*
### 12.1 新增测试 —— 双核通信
| 测试项目 | 测试方法 | 合格判据 |
|----------|----------|----------|
| UART 链路可靠性 | AT32F422 发 10⁶ 帧，CH32V208 接收验证 | 误帧率 ≤ 10⁻⁶ |
| OTA 升/降级 | BLE / 以太网 / RS-485 三种通道各 10 次 | 成功率 100% |
| CH32V208 故障独立运行 | 断开 CH32V208 供电，模拟通信核故障 | AT32F422 保持检测输出 |
| BLE 连接距离 | 空旷环境，手机直连 | ≥ 20 米稳定连接 |
### 12.2 新增测试 —— CH32V208 温度验证
| 测试项目 | 条件 | 合格判据 |
|----------|------|----------|
| 高温通信 | +85°C 运行 4 小时，BLE + RS-485 持续工作 | 无断连 |
| 高温极限 | +90°C 2 小时 | 降频不丢数据，恢复后功能正常 |
| 低温启动 | -40°C 冷启动 | 上电后 1 秒内建立 UART 通信 |
---
## 13 竞品对比与竞争优势
### 13.1 核心竞品横向对比
| 特性 | **SenseLoop™ V1.2** | **EDI LMA-1800** | **SWARCO CD3224** | **ClairLup-V4** |
|:------|:----------------:|:-----------------:|:-----------------:|:---------------:|
| **环路数** | 1/2/4 | 1/2 | 4 | 2/4 |
| **信号处理器** | **AT32F422 M4F 180MHz** | 专用 ASIC | ASIC + MCU | MCU |
| **FPU 加速** | **✅ 硬件 FPU** | ✗ | ✗ | ✗ |
| **灵敏度级** | **16 级** | 10 级 | 8 级 | 8 级 |
| **最小 ΔL/L** | **0.02%** ★ | 0.02% ★ | 0.13% | 0.08% |
| **响应时间** | **≤ 8 ms** | ≤ 10 ms | ≤ 10 ms | **≤ 8 ms** ★ |
| **速度精度** | **±0.5%（4 环）** | — | ±0.5% ★ | ±1% |
| **分类准确率** | **≥92%（13 类）** | — | ≥90% ★ | ≥85% |
| **馈线长度** | **≤ 300 m** | ≤ 150 m | ≤ 300 m ★ | ≤ 200 m |
| **电感范围** | **20~2500 µH** ★ | 20~2500 µH ★ | 50~1000 µH | 50~1000 µH |
| **工作温度** | -40~+85°C（可选 +105°C） | -40~+85°C | -40~+85°C | -40~+85°C |
| **MTBF** | **≥100,000 h** ★ | ≥ 50,000 h | ≥100,000 h ★ | ≥ 50,000 h |
| **BLE 配置** | **✅ 内置 BLE 5.3** ★ | ✗ | ✗ | ✗ |
| **物联网** | **✅ 4G/Eth/MQTT/OTA** ★ | ✗ | ✗ | ✗ |
| **降级运行** | **✅ 优雅降级** ★ | ✗ | ✓ | ✗ |
| **级联同步** | **✅ 32 环路** ★ | ✗ | ✗ | ✓ |
| **浪涌防护** | **3 级** | 2 级 | 内置模块 ★ | 2 级 |
| **全球认证** | **NEMA+CE+CCC+BASt** ★ | NEMA+UL | BASt+CE | CE |
| **国产化率** | **100%** ★ | 0% | 0% | 0% |
| **实时波形** | **✅ 远程 BLE + 本地 USB** ★ | ✗ | ✓ (LoopMaster) | ✓ (本地) |
> **★ 标记说明**：★ 表示在该指标上处于领先或与最优竞品持平的水平。
### 13.2 SenseLoop™ V1.2 六大差异化优势
| # | 优势 | 说明 | 对应竞品短板 |
|---|------|------|:------------|
| 1 | **100% 国产化 + 全球三标** | AT32F422 + CH32V208 全部国产，通过 NEMA/CE/CCC/BASt | 竞品全部依赖进口芯片 |
| 2 | **硬件 FPU 浮点 ALP** | 浮点神经网络推理 0.7µs，分类准确率 92%+ | 竞品定点方案推理慢、精度低 |
| 3 | **BLE 5.3 内置无线配置** | 手机 App 直连，无需额外模块 | EDI/SWARCO 靠 DIP 开关或串口线 |
| 4 | **IoT 内生 + OTA 双 Bank** | CH32V208 原生 BLE+Eth，AT32F422 双 Bank 安全升级 | 竞品大多无远程能力 |
| 5 | **优雅降级 + 级联扩展** | 单环故障自动降级，32 环路协同 | 竞品故障时整机失效居多 |
| 6 | **体系成本优势** | 双芯片 BOM ¥10-14，对比进口方案节约50-70% | 进口品牌 ¥30-60 |
### 13.3 未来五年竞争力展望
| 时间维度 | 竞争力保障 | 对应的平台能力 |
|:---------|:-----------|:--------------|
| **现在** | 全球认证 + 全天候稳定 + BLE 无线运维 | AT32F422 + CH32V208 当前能力 |
| **+2 年（2028）** | V2I + 边缘计算 + 在线模型优化 | CAN 接口已预留，CH32V208 空余算力 |
| **+3 年（2029）** | AI 自学习分类器 + 预测性维护 | FPU 浮点 + OTA 模型更新 + 波形大数据 |
| **+5 年（2031）** | C-V2X 5G-A + 数字孪生原生数据源 | 双核架构可扩展 5G 模组 + 边缘 AI |
---
## 14 产品路线图
### 14.1 版本演进计划
```
2026 Q3 ─── SenseLoop V1.2（工程样机）
│ ├── AT32F422KBT7 + CH32V208GBU6 原型验证
│ ├── 双核通信协议（UART SenseLink™）
│ ├── FPU 加速 ALP 分类（定点→浮点回退）
│ └── BLE 5.3 无线配置（SenseConfig™ App）
│
2027 Q1 ─── SenseLoop V1.5（量产定型）
│ ├── 完成全部 EMC 认证 + 无线 SRRC/FCC/RED
│ ├── SenseCloud™ 云平台 V1.0
│ ├── CH32V208 温度验证 + 降额策略部署
│ ├── OTA 双 Bank 安全升级
│ └── RS-485 Modbus 组网
│
2027 Q3 ─── SenseLoop V2.0（IoT 增强）
│ ├── SenseLoop-4-IoT：Ethernet PHY + 4G 模组
│ ├── 边缘计算：本地 5 分钟流量聚合
│ ├── C-V2X CAN 接口对接 RSU
│ └── ALP 模型 OTA 更新
│
2028 Q1 ─── SenseLoop V2.5（智能进化）
│ ├── AI 自学习分类器（在线学习 + 特征反馈）
│ ├── 预测性维护（基于故障历史数据库）
│ ├── 数字孪生实时数据流
│ └── IP65 全防护户外型
│
2028 Q3 ─── SenseLoop V3.0（下一代）
│ ├── 可选升级 AT32F435（288Mhz / 256KB / 32KB）
│ ├── 5G-A / RedCap 蜂窝直连
│ ├── 多模态融合 API（雷达 / 视觉 / 磁力）
│ └── SenseLoop-4-WIM：称重预筛选
```
### 14.2 处理器升级路径（未来五年保障）
```
AT32F422KBT7（V1.2 首发）
M4F @ 180MHz / 128KB / 20KB / LQFP32
│
┌────────────┼────────────┐
▼ ▼ ▼
AT32F435K8T7 AT32F426KBT7 AT32M416KBT7
M4F@288MHz M4F@180MHz M4F@180MHz
256KB/32KB 128KB/20KB 128KB/16KB
LQFP32 pin2pin CAN-FD 2xADC + OP + CMP
全部 LQFP32 pin2pin 兼容
同一块 PCB 可焊接不同算力等级芯片
```
---
## 附录
### 附录 A：术语表
| 术语 | 含义 |
|------|------|
| ILD | Inductive Loop Detector |
| ΔL/L | 电感变化比率 |
| FPU | 浮点运算单元（ARM Cortex-M4F 单精度） |
| BLE | 蓝牙低功耗 5.3 |
| RMII | Reduced Media Independent Interface |
| PHY | 以太网物理层收发器 |
| FOTA | Firmware Over-The-Air |
| RISC-V | 开源指令集架构（QingKe V4C） |
| SenseLink™ | AT32F422 ↔ CH32V208 双核通信协议 |
### 附录 B：关键芯片数据手册清单
| 芯片 | 文档 | 版本 | 获取方式 |
|:-----|:-----|:----:|:---------|
| AT32F422 | Datasheet + Reference Manual | 最新版 | 雅特力官网 |
| CH32V208 | Datasheet + Reference Manual | 最新版 | 沁恒官网 / MounRiver |
| CH182 | 以太网 PHY 数据手册 | — | 沁恒官网 |
### 附录 C：SenseLoop™ V1.2 硬件变更小结（vs V1.0）
| 变更项 | V1.0（STM32F4+G0） | V1.2（AT32F422+CH32V208） | 影响 |
|:-------|:------------------:|:-------------------------:|:-----|
| 信号核 | STM32F405 @ 168MHz | AT32F422 @ **180MHz** | 更快 + FPU + 国产化 |
| 通信核 | STM32G070 @ 64MHz | CH32V208 @ **144MHz** | 更快 + BLE + Eth |
| FLASH | 512KB+64KB | **128KB(共享)+64KB** | 稍小但 OTA 双 Bank 够用 |
| SRAM | 192KB+16KB | **20KB+20KB** | 小但够用（目标优化） |
| FPU | ✅ M4F | ✅ M4F | 相同 |
| BLE | 无（需外挂模块） | **内置 BLE 5.3** | ✅ 省模块省 BOM |
| 以太网 | 无 | **内置 MAC（需外挂 PHY）** | ✅ 可选 |
| 温度（通信核） | -40~+105°C | **-40~+85°C** | ⚠️ 需注意（见 3.2.2） |
| 工具链 | 同一套 Keil | ARM Keil + **RISC-V MRS** | 两套工具链 |
| BOM 成本（双芯片） | ¥30-50 | **¥10-14** | ✅ 节省 60-70% |
| 国产化率 | 0% | **100%** | ✅ |
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**文档结束**
*本规格书定义了 SenseLoop™ ILD V1.2 系列环路车辆检测器的完整产品要求，基于 AT32F422KBT7（信号核）+ CH32V208GBU6（通信核）双芯片方案。*
*版本历史：V1.0 / 2026-07-18 → V1.1 / 2026-07-21 → V1.2 / 2026-07-21（双核国产平台全面升级）*