diff --git a/docs/SenseLoop_ILD_Product_Specification_V1.2.md b/docs/SenseLoop_ILD_Product_Specification_V1.2.md index 0160834..16818d4 100644 --- a/docs/SenseLoop_ILD_Product_Specification_V1.2.md +++ b/docs/SenseLoop_ILD_Product_Specification_V1.2.md @@ -6,11 +6,13 @@ **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 +> V1.2 为独立完整文档，涵盖 V1.0/V1.1 全部实质性内容并适配新硬件平台，无需对照旧版本阅读。 +> 主要变更： +> - 信号处理核从 STM32F4 迁移至 **AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz，FPU）** +> - 通信管理核从 STM32G0 迁移至 **CH32V208GBU6（RISC-V @ 144MHz，BLE 5.3）** +> - 新增处理器选型论证与替代推荐（§3） +> - 100% 国产化平台，双芯片 BOM 降至 ¥10-14 +> - 保留 V1.1 全部技术改进（振荡器振幅调节 / ASB 释放条件 / 测频模式 / 馈线约束 / OTA 资源争用 / 竞品对比 ★ 标记） --- @@ -41,28 +43,27 @@ SenseLoop™ ILD 系列环路车辆检测器是面向全球智能交通市场的 **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 +- **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） +- **极致可靠性**：MTBF ≥ 100,000 小时，工业级环境耐受 - **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│ │ -│ └─────────────────────────────────┘ └─────────────────────────────┘ │ -│ │ +│ SenseLoop™ V1.2 双核异构架构 │ +│ │ +│ ┌─────────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────┐│ +│ │ 信号处理核 │ │ 通信管理核 ││ +│ │ AT32F422KBT7（雅特力） │◄───UART 2Mbps──►│ CH32V208GBU6（沁恒） ││ +│ │ Cortex-M4F @ 180MHz │ │ RISC-V QingKe V4C@144MHz ││ +│ │ FPU + DSP + 128KB/20KB │ │ BLE 5.3 + Eth MAC + USB ││ +│ │ 职责：实时测频 / ALP / 控制输出 │ │ 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 │ │ +│ │ 共享资源：三级浪涌防护 | 宽压电源 | 双继电器 | 4通道LC振荡 │ │ │ └──────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ └──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` @@ -102,23 +103,23 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 参数项 | 规格 | |--------|------| | 检测通道 | 1 通道 | -| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） | +| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz，集成 FPU） | | 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 | +| 响应时间 | 标准型 ≤ 8 ms；LP 型 ≤ 20 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） | +| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时）；≤ 150 m（电感 < 100 µH） | | 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 +- 环路开路/短路/匝间局部短路检测，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） +- BLE 5.3 无线配置 + 串口远程配置 ### 2.2 SenseLoop-2（双环路检测器） @@ -135,7 +136,7 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 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） | +| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH） | | 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） | @@ -147,7 +148,7 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] - 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 +- BLE 5.3 + RS-485 双通道远程配置 ### 2.3 SenseLoop-4（四环路检测器） @@ -156,30 +157,30 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 参数项 | 规格 | |--------|------| | 检测通道 | 4 通道独立 | -| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz） | +| 信号处理核 | AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz，FPU） | | 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 | +| 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） | +| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH） | | 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） +- 高级环路曲线分析（ALP）—— 过车波形特征提取（FPU 浮点加速） - 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） +- 优雅降级运行（单环故障自动切换双环模式） - 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 +- BLE 5.3 无线配置 + Ethernet/4G 远程运维 + FOTA 安全升级 --- @@ -191,19 +192,19 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 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 | +| 厂商 | 雅特力（Artery） | 国产 MCU 头部，ARM 生态成熟，pin2pin 兼容 STM32 | +| 内核 | **Cortex-M4F** | FPU 硬件浮点——ALP 分类器无需定点量化，精度和效率双赢 | +| 主频 | 180 MHz | 相较原方案 120 MHz 提升 50%，测频闸门压至 2.5 ms | +| Flash | 128 KB | 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 + 推理区 4 KB + 余量 4 KB | +| 温度 | -40~+105°C | 满足户外全天候部署 | +| 封装 | LQFP32（7×7mm） | COTs 封装，手工焊接/返修方便 | +| 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 | -|:-------|:-------------------:|:-------------:|:-------------:| +| 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 | ✅ | ✅ | ✅ | @@ -212,16 +213,14 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 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 | +| 需求变化 | 推荐替代 | 封装兼容性 | +|:---------|:---------|:----------| +| 需要更大 Flash/SRAM | **AT32F435K8T7**（288MHz, 256KB, 32KB） | 同 LQFP32 pin2pin | +| 需要 CAN-FD | **AT32F426KBT7**（180MHz, 128KB, CAN-FD） | 同 LQFP32 pin2pin | +| 极致成本 | **AT32F421K8T7**（120MHz, 64KB, 无 FPU） | 同 LQFP32 pin2pin | +| 需要 2×ADC 独立采样 | **AT32M412KBT7**（180MHz, 2×ADC, 3×OP） | LQFP32 需引脚核对 | ### 3.2 通信管理核 —— CH32V208GBU6 @@ -229,64 +228,58 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 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 | +| 厂商 | 沁恒微电子（WCH） | 国产 RISC-V 先锋，BLE/Eth/USB 高度集成 | +| 内核 | **RISC-V QingKe V4C** | 自主可控指令集，无 ARM 授权限制 | +| 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** | 单芯片替代"MCU+BLE 模块+串口转以太网" | +| Flash/SRAM | 64KB / 20KB | 通信协议栈 + BLE 栈 + MQTT 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 | 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 +#### 3.2.2 温度范围与替代方案 -> **⚠️ 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） +> **⚠️ CH32V208GBU6 标称温度 -40~+85°C**，AT32F422 为 -40~+105°C。 +> - 荫蔽安装（室内机柜、地下停车场、隧道）：✅ 85°C 够用 +> - 户外暴晒（路侧机箱、高速公路）：85°C 余量偏紧 -**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）。 +| 场景 | 推荐方案 | 温度范围 | 备注 | +|:-----|:---------|:--------:|:-----| +| 标准户外（当前选型） | **CH32V208GBU6** | -40~+85°C | 需环境验证+散热设计 | +| 户外宽温（无 BLE） | **CH32V203K8T6** | **-40~+105°C** ✅ | 外挂 BLE 模块 ¥2-3 | +| 户外宽温（保留 BLE） | CH32V208 + 导热散热 | 85°C + 散热片 | 机箱散热设计 | +| 统一 ARM 架构 | **AT32F415KBT7** | **-40~+105°C** ✅ | 同厂家同工具链，无 BLE/Eth | #### 3.2.3 VS 竞品方案 -| 对比项 | CH32V208（已选） | STM32G0 + BLE模块 | ESP32-S3 | -|:-------|:----------------:|:-----------------:|:---------:| +| 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 | +| 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） | +| 国产化 | **✅ 100%** | ❌ ST | ❌ 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 +### 3.3 双核通信 ``` ┌───────────────────┐ UART 2.0Mbps ┌───────────────────┐ -│ AT32F422KBT7 │◄────────────────────────────►│ CH32V208GBU6 │ -│ 信号处理核 │ 中断握手 + CRC │ 通信管理核 │ +│ AT32F422KBT7 │◄──── SenseLink™协议 ────────►│ CH32V208GBU6 │ +│ 信号处理核 │ 固定帧长+CRC16+重传 │ 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 │ │ -│ └─────────────┘ │ │ └─────────────┘ │ +│ ┌─────────────┐ │────────── 检测事件 ─────────▶│ ┌─────────────┐ │ +│ │ 等精度测频 │ │────────── 波形数据 ─────────▶│ │ BLE 5.3 │ │ +│ │ ALP 浮点 │ │◄───────── 配置参数 ──────────│ │ MQTT 客户端 │ │ +│ │ CAN 2.0 │ │◄───────── OTA 固件 ──────────│ │ RS-485 │ │ +│ └─────────────┘ │ │ │ OTA 下载器 │ │ └───────────────────┘ └───────────────────┘ ``` -**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 +**通信物理层**：USART 3.3V TTL，波特率 2 Mbps +**协议**：SenseLink™（固定帧长 + CRC16 + 重传机制） +**安全**：OTA 固件 AES128 加密 + ECDSA 签名验证 --- @@ -296,103 +289,186 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | # | 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 | +| 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 | AT32F422 定时器+DMA 频率扫描 + 自适应跟踪 | +| 2 | 16 级数字灵敏度与 ASB | 从摩托车到重型车全覆盖 | ΔL/L 分级检测 + 动态阈值 + 强制释放超时 | +| 3 | 硬件 FPU 加速信号处理 | AI 浮点推理 0.7µs，8ms 响应 | AT32F422 Cortex-M4F FPU @ 180MHz | +| 4 | 高级环路曲线分析（ALP） | 7 维特征 + 浮点神经网络，92%+ 准确率 | FPU 浮点推理 + OTA 模型更新 | +| 5 | 三级浪涌防护与电气隔离 | 雷击/浪涌耐受，NEMA TS2 级 | GDT + MOV + TVS + 1500VDC 隔离 | +| 6 | 全维度故障自诊断 | 开路/短路/匝间短路/漂移全覆盖 | 频率+阻抗+Q 值+振幅多参数监测 | +| 7 | BLE 5.3 + 以太网双模 IoT | 现场手机直配 + 云端远程运维 | CH32V208 原生 BLE + 外挂 PHY/4G | +| 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 + 冗余通道切换 | +| 9 | FOTA 双 Bank 安全升级 | 升级失败自动回滚 | 128KB A/B 分区 + 256位签名校验 | +| 10 | 全球三标 + 100% 国产化 | 一机通行全球，供应链自主可控 | 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）* +#### 4.2.1 技术原理 + +传统环路检测器工作在单一固定频率，受温度漂移、湿度变化、路面沉降影响，基线频率缓慢偏移导致灵敏度损失。多车道并行检测时，相邻线圈同频工作产生串扰误触发。 + +**SenseLoop™ 解决方案**： + +``` +工作流程： +┌─────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ 上电初始化 │ +│ ├── 全频段扫描（20~200 kHz，步进 5 kHz） │ +│ ├── 测量各频点信噪比（SNR）与 Q 值 │ +│ ├── 选择最优工作频率（最高 SNR 频点） │ +│ └── 存储基准频率 f₀ │ +│ │ +│ 运行阶段 │ +│ ├── 每 100 ms 采样当前振荡频率 f(t) │ +│ ├── 比率周期偏移计算：Δ = (f(t) - f₀) / f₀ │ +│ ├── 自适应基线更新： │ +│ │ ├── 无车状态持续 ≥ 2 s → 微调 f₀ │ +│ │ ├── Δ < 阈值 → 判定无车，继续跟踪 │ +│ │ └── Δ ≥ 阈值 → 判定有车，冻结基线 │ +│ ├── 多通道避频：相邻通道频率差 ≥ 15 kHz │ +│ └── 定期全频扫描刷新（每 30 分钟或漂移超限） │ +└─────────────────────────────────────────────────────────┘ +``` + +#### 4.2.2 关键参数 + +| 参数 | 规格 | +|------|------| +| 扫描频段 | 20 kHz ~ 200 kHz | +| 频率步进 | 5 kHz（粗扫）/ 0.5 kHz（精扫） | +| 频率选择时间 | ≤ 500 ms（单通道） | +| 基线更新周期 | 连续自适应（无车时每 2 s 微调） | +| 相邻通道频率隔离 | ≥ 15 kHz | +| 频率稳定度 | ≤ 50 ppm/°C | +| 温度补偿范围 | -40°C ~ +85°C 全温段自动补偿 | + +#### 4.2.3 基线更新"跑偏"防护 + +夏季沥青路面温度可达 70°C+，大车慢速通过产生的长时间 ΔL 信号可能被误判为环境漂移。防护措施： + +- **速率限制**：连续无车 ≥ 2 s **且** ΔL 变化率 < 预设斜率门限，才允许微调 +- **大车锁定**：ΔL 超过阈值（灵敏度级 8 对应值）后，基线冻结 10 s 以上 +- **温度补偿分段线性化**：低温段（-40°C~0°C）与高温段（0°C~+85°C）使用不同补偿系数 ### 4.3 16 级数字灵敏度与 ASB -*（同 V1.1，无变更）* +#### 4.3.1 灵敏度分级 -### 4.4 硬件 FPU 加速信号处理引擎 +| 灵敏度级 | ΔL/L 检测阈值 | 典型检测对象 | 对应标准 | +|:--------:|:-------------:|:-------------|:---------| +| 1 | 0.02% | 微型金属物件 | 超高灵敏度 | +| 2 | 0.04% | 小型摩托车 | NEMA Class 1 | +| 3 | 0.06% | 摩托车 | NEMA Class 1+ | +| 4 | 0.08% | 大型摩托车 | NEMA Class 2 | +| 5 | 0.13% | 标准摩托车 | NEMA Class 2+ | +| 6 | 0.16% | 小型轿车 | — | +| 7 | 0.20% | 标准轿车 | NEMA Class 3 | +| 8 | 0.32% | 中型轿车 | — | +| 9 | 0.40% | SUV/皮卡 | — | +| 10 | 0.50% | 轻型卡车 | — | +| 11 | 0.64% | 中型卡车 | — | +| 12 | 0.80% | 重型卡车 | — | +| 13 | 0.96% | 超重型车辆 | — | +| 14 | 1.04% | 低灵敏度抗干扰 | — | +| 15 | 1.12% | 极低灵敏度 | — | +| 16 | 1.28% | 仅大型金属物 | — | + +#### 4.3.2 ASB 自适应灵敏度提升 + +车辆首次触发后自动提升至最高灵敏度（级 1）确保稳定锁定；车辆离开后自动恢复。 + +``` +ASB 释放条件： +车辆离开判断：条件 A（ΔL/L < 0.02%）∧ 条件 B（持续时间 ≥ 500 ms）→ 恢复 + ∨ 条件 C（ASB 强制释放超时 ≥ 30 s → 强制恢复） +``` + +**大车慢行防护**：ASB 强制释放超时可编程（1~120 s），恢复前确认基线偏差 < 0.1%，防止"跑偏"。 + +### 4.4 高速 DSP 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 │ -└─────────────────────────────────────────────────────────────┘ +信号处理核：AT32F422KBT7 +ARM Cortex-M4F @ 180MHz | FPU + DSP 指令集 + +┌──────────────┐ ┌───────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ +│ TMR1 输入捕获 │ │ ADC1 12bit │ │ CAN 2.0 │ │ USART1 │ +│ 等精度测频 │ │ 2.5M SPS DMA │ │ V2I 预留 │ │ ↔ CH32V208 │ +└──────────────┘ └───────────────┘ └──────────────┘ └──────┬───────┘ +│ │ +└────────────── FPU: ALP 浮点推理 / 特征提取 ──────────────────┘ ``` -#### 4.4.2 等精度测频法（模式 A —— 存在检测） +#### 4.4.2 等精度测频法 —— 两种运行模式 + +**模式 A —— 存在检测模式（默认）**： | 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%） | +| 闸门时间 | **2.5 ms**（AT32F422 @ 180MHz 优化） | | 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%。 +2.5 ms 闸门 @ 200 km/h：车辆移动约 14 cm，存在检测期约 13 个采样点。 -#### 4.4.3 波形采集模式（模式 B —— ALP 分类） +**模式 B —— 波形采集模式（ALP 分类时启用）**： | 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） | +| ADC 采样率 | **2.5 M SPS**（AT32F422 最高速率） | +| 存储深度 | 2048 点/通道（4 通道共 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 +> 存在检测（TMR1）与波形采集（ADC）使用**独立硬件路径**，同时进行互不干扰。 -| 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 | +#### 4.4.3 FPU 加速对比 + +| 对比项 | 无 FPU（F421） | 有 FPU（F422） | 提升 | +|:-------|:------------:|:-------------:|:----:| +| BP 推理时间 | ~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 +2% | | 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）* +#### 4.5.1 技术原理 -### 4.6 BLE + 以太网双模远程运维 +每辆车经过线圈时产生独特的电感变化时间曲线，特征维度 7 维： -基于 CH32V208GBU6 的集成通信能力： +``` +├── 峰值幅度（Peak Amplitude） +├── 上升斜率（Rise Slope） +├── 脉冲宽度（Pulse Width） +├── 波谷深度（Valley Depth）—— 轴间距特征 +├── 波形轮廓（Shape Profile） +├── 对称度（Symmetry Index） +└── 多线圈相关性（Cross-channel Correlation） +``` -| 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 | +#### 4.5.2 分类器架构 + +``` +原始波形 → 特征提取（7 维） → 归一化 → 浮点神经网络 → 车型输出 + │ + 规则引擎 + BP 神经网络（3 层，隐层 15 节点） + │ + 置信度评估（≥ 90% 确认，否则归入"未知"） +``` + +#### 4.5.3 分类等级 + +| 分类标准 | 类别数 | 类别定义 | +|----------|:------:|----------| +| FHWA Schedule F | 13 类 | 摩托车、轿车、皮卡、2~6 轴单车/半挂等 | +| TLS 8+1 | 9 类 | 轻型/中型/重型 + 附加 | +| TLS 5+1 | 6 类 | 轻型/中型/重型/超重型/附加 | +| 2 类 | 2 类 | 小车 / 大车 | +| 自定义 | 用户定义 | 用户通过配置工具自定义 | --- @@ -401,49 +477,45 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] ### 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 │ ││ -│ │ └────────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────┘ └────────────────┘ ││ -│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│ -└──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ +┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ 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 │ → TMR1捕获│ │ │ +│ │ └────────┘ └──┬─────┘ └────────┘ └────────┘ └────┬─────┘ │ │ +│ │ │ADC1_IN0~3 (2.5M SPS DMA) │ │ │ +│ │ │ │ │ │ +│ └───────────────────────────────────────────────────────────┘ │ │ +│ │ │ │ +│ ▼ │ │ +│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────────────┐│ │ +│ │ 信号处理核：AT32F422KBT7（Cortex-M4F @ 180MHz / 128KB / 20KB） ││ │ +│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────┐ ││ │ +│ │ │TMR1捕获 │ │ ADC1 12b │ │CAN 2.0 │ │ USART1 │ │ 20×BPR │ ││ │ +│ │ │等精度测频│ │ 波形采集 │ │V2I预留 │ │↔ CH32V208│ │掉电记忆 │ ││ │ +│ │ └──────────┘ └──────────┘ └────────┘ └─────┬────┘ └────────────┘ ││ │ +│ │ FPU: ALP推理 7维特征提取 频谱分析 │ ││ │ +│ └─────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┘│ │ +│ │ │ │ +│ ┌─────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┐│ │ +│ │ 通信管理核：CH32V208GBU6（RISC-V@144MHz/BLE5.3/64KB/20KB） ││ │ +│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌───────────────┐ ││ │ +│ │ │ BLE 5.3 │ │ Eth MAC │ │ USB FS │ │ RS-485 │ │ SPI1 Flash │ ││ │ +│ │ │天线匹配 │ │+CH182 PHY│ │ 诊断口 │ │Modbus │ │模型/日志存储 │ ││ │ +│ │ └──────────┘ └──────────┘ └────────┘ └────────┘ └───────────────┘ ││ │ +│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│ │ +│ │ +│ ┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ +│ │ 公共模块 │ │ +│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌────────────────┐ │ │ +│ │ │AC/DC/12V │ │GDT+MOV+ │ │双继电器 │ │PWM状态 │ │温度传感器 │ │ │ +│ │ │10~36VDC │ │TVS │ │隔离输出 │ │NEMA兼容 │ │机箱温度监测 │ │ │ +│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └────────────────┘ │ │ +│ └──────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ +└───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` ### 5.2 检测通道电路详细设计 @@ -456,73 +528,91 @@ SenseLoop-[环路数]-[功能后缀] | 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 | +| 振荡振幅 | ≥ 2 Vpp（方波整形后） | 确保施密特触发器可靠工作 | +| **振幅自适应调节** | ADC 监测正弦波峰值，自动调增益 | ±6 dB 范围，解决宽 Q 值不一致 | + +**振幅自适应调节说明**：线圈 Q 值在 5~30 之间变动时，振荡器输出振幅可能相差 3~5 倍。当振幅 < 1 Vpp 时自动增大前置放大器增益；> 3.5 Vpp 时自动降低。同时标记振幅有效性标志位，低于可靠工作阈值时触发故障诊断。 #### 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） + → 施密特整形（74HC14） → 方波输出 → TMR1_CH1~4 输入捕获（等精度测频，模式A） + └───────────────────────────▶ ADC1_IN0~3 波形采样（模式B，ALP分类） ``` -### 5.3 通信核接口设计 +### 5.3 电源设计 -``` -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 +#### 5.3.1 电源规格 | 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 | +|----------|----------|------|:----:|------| +| 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 +#### 5.3.2 隔离保护设计 -*（同 V1.1，无变更）* +- DC/DC 隔离电源模块：输入输出隔离 > 1500 VDC +- 光耦隔离：继电器 / RS-485 / UART 隔离 +- 环路输入隔离：线圈端与逻辑电路 > 10⁶ Ω，> 1000 Vrms +- 逻辑地与大地分离 -### 5.6 PCB 设计规范 +#### 5.3.3 三级浪涌防护 -| 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 | +``` +外部浪涌 → [GDT 气体放电管] → [MOV 压敏电阻] → [TVS 瞬态抑制管] → 内部电路 + 粗保护 10kA 中保护 5kA 细保护 500A + < 100 ns < 25 ns < 1 ns + +GDT: DC spark 75V, 10kA @ 8/20µs +MOV: V1mA = 270V, 5kA @ 8/20µs +TVS: Vbr = 15V, Vcl = 24V @ 500A, < 1ns +级间退耦电阻：10Ω / 2.2Ω +``` + +| 测试标准 | 测试条件 | 合格判据 | +|----------|----------|----------| +| IEC 61000-4-5 | ±2 kV 线-线，±4 kV 线-地 | 判据 B | +| NEMA TS2 瞬态 | ±1000V / ±2000V @ 8 种波形 × 10 次 | 功能正常 | +| GB/T 17626.5 | ±2 kV / ±4 kV | 判据 B | + +### 5.4 通信核接口设计 + +``` +CH32V208GBU6（QFN28）引脚分配（需逐脚核对数据手册）： + +已分配： +├── PA9, PA10：USART1 ↔ AT32F422（SenseLink™ 2Mbps） +├── PA2, PA3：USART2 → RS-485（Modbus RTU） +├── 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 + +⚠️ QFN28 下以太网 RMII 与 USART1/SPI1 存在引脚冲突： +├── RMII TXD1 ↔ USART1_TX（通往 AT32F422 的关键链路） +├── RMII RXD0 ↔ SPI1_MOSI（Flash 存储） +├── RMII RXD1 ↔ SPI1_NSS +└── RMII REF_CLK ↔ SPI1_SCK +→ 如需 Ethernet，建议 IoT 变型用 QFN48 封装或外挂 4G 模块 +``` + +### 5.5 PCB 设计规范 + +| 编号 | 设计规则 | 说明 | +|:----:|:---------|:-----| +| 1 | **三区隔离布局** | 模拟振荡区 / AT32F422 数字区 / CH32V208 BLE 射频区独立分区 | +| 2 | **振荡电路屏蔽** | LC 回路靠近线圈端子，用地平面包围 | +| 3 | **BLE 天线净空** | 天线区域底层禁止铺铜 | +| 4 | **防护器件紧靠端口** | TVS/GDT 紧靠接线端子，寄生电感 < 5 nH | +| 5 | **电源去耦** | 每颗 IC 近旁 0.1 µF + 10 µF 陶瓷电容 | +| 6 | **地平面完整性** | 避免关键信号跨分割，缝合过孔修补 | +| 7 | **继电器隔离** | 续流二极管 + RC 吸收 + 开槽 | +| 8 | **阻抗控制** | 差分对 100 Ω / 单端 50 Ω | +| 9 | **层叠结构** | ≥ 4 层：信号 → GND → 电源 → 信号 | --- @@ -531,93 +621,98 @@ CH32V208GBU6（QFN28）外设分配： ### 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 ││ -│ └────────────────────────────────────────────────────────────────────┘│ -└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘ +┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ AT32F422KBT7 固件（ARM GCC / Keil MDK） │ +│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ +│ │ 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，TMR1 DMA） │ │ +│ │ ├── 高速 ADC 波形采集引擎（模式B，2.5M SPS，ADC DMA） │ │ +│ │ ├── 自适应基线跟踪（含跑偏防护/大车锁定） │ │ +│ │ ├── ASB 自适应阈值（含强制释放超时/基线一致性检查） │ │ +│ │ ├── 数学形态滤波（开-闭运算，结构元素 3~5 点） │ │ +│ │ ├── 抗锁定算法（可编程超时 1~65535s） │ │ +│ │ ├── ALP 过车曲线分析（FPU 浮点加速，7 维特征） │ │ +│ │ ├── 车型分类器（浮点 BP 神经网络，3 层 15 节点，OTA 可更新）│ │ +│ │ ├── 速度陷阱计算（双/四环冗余，精度 ±0.5%） │ │ +│ │ └── 方向逻辑判断（正向/逆向识别） │ │ +│ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ +│ │ 中间件层 │ │ +│ │ ├── 通道扫描调度器（4 通道 ≤ 10ms 扫描周期） │ │ +│ │ ├── 频率分配协商器（级联设备自动避频） │ │ +│ │ ├── 配置管理器（UART/BLE/远程） │ │ +│ │ ├── 数据缓存与聚合（5 分钟统计） │ │ +│ │ ├── 看门狗与心跳 │ │ +│ │ └── 级联同步协议 │ │ +│ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ +│ │ 驱动 / HAL │ │ +│ │ └── GPIO / TMR1~5 / ADC / DMA / USART / CAN / SPI / I2C │ │ +│ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ +│ │ ∟ FreeRTOS 10.x + AT32F4xx HAL BSP │ │ +│ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ +│ │ +│ ┌────────────────────────────────────────────────────────────┐ │ +│ │ Bootloader（4 KB 独立分区） │ │ +│ │ ├── 安全启动验证（签名校验） │ │ +│ │ ├── 双 Bank Flash（A/B 交替升级） │ │ +│ │ ├── UART 下载（SenseLink™ 协议） │ │ +│ │ └── 升级回滚机制 │ │ +│ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ +└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ + │ UART 2Mbps SenseLink™ + ▼ +┌──────────────────────────────────────────────────────────────────┐ +│ 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（签名校验 + 双 Bank 升级） │ │ +│ │ ├── 数据聚合与缓存（本地统计，定时上报） │ │ +│ │ └── 远程诊断与日志上报 │ │ +│ ├────────────────────────────────────────────────────────────┤ │ +│ │ ∟ CH32V208 BLE Stack + LWIP（可选以太网） + FATFS（SPI Flash）│ │ +│ └────────────────────────────────────────────────────────────┘ │ +└──────────────────────────────────────────────────────────────────┘ ``` -### 6.2 关键算法规格 +### 6.2 OTA 升级与双核协同 -*（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 +#### 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 +CH32V208 通过 BLE/以太网/4G 接收新固件包 + → ECDSA P-256 签名校验 + → 判断目标芯片： + ├── AT32F422 固件 → UART 逐包发送 → AT32F422 写入 Bank B → 校验 → 切换 + └── CH32V208 自固件 → 写入自 Flash Bank B → 校验 → 切换 + → Bootloader 检查 Bank B 有效性 + ├── 有效 → 从 Bank B 启动 + └── 无效 → 回滚 Bank A，上报失败 ``` -#### 6.3.2 升级期间实时性保障 +#### 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） +- **AT32F422**：升级期间测频代码运行在 RAM，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，BLE/Modbus 心跳保持 +- **双 Bank 分区**：AT32F422 共 120 KB 代码空间（60 KB Bank A + 60 KB Bank B，Boot 8 KB 独立） + +### 6.3 关键算法参数 + +| 算法 | 关键参数 | +|:-----|:---------| +| **自适应基线跟踪** | 更新触发：无车 ≥ 2 s；最大漂移容忍：±5% f₀；大车锁定 10 s | +| **数学形态滤波** | 结构元素宽度 3~5 采样点，开-闭组合运算 | +| **抗锁定** | 可编程 1~65535 s，默认 300 s；解锁后 Fail-Safe 输出 | +| **ALP 分类** | 7 维特征，3 层 BP 神经网络（15 隐层节点），置信度 ≥ 90% | +| **速度陷阱** | 双环 ±1%，四环 ±0.5%，间距推荐 3~6 m | --- @@ -628,43 +723,56 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 | 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 | +| 误报率 | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | ≤ 0.01% | 无车 24h 静默 | | 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 | +| 响应时间（脉冲输出） | ≤ 10 ms | ≤ 10 ms | ≤ 10 ms | 车辆进入线圈 | +| 释放延迟 | 0~250 ms | 0~250 ms | 0~250 ms | 可编程 | +| 摩托车检测 | ✓（灵敏度 ≤ 5） | ✓ | ✓ | NEMA Class 1~2 | ### 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 | +| 速度范围 | 5~200 km/h | 5~250 km/h | 双/四线圈 | +| 速度精度 | ±1% @ 20~200 km/h | ±0.5% @ 20~250 km/h | 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 +### 7.3 车型分类性能（SenseLoop-4） | 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 | +| 分类准确率 | ≥ 95%（5+1 类）；**≥ 92%（13 类）** | FPU 浮点推理 | | 轴距测量精度 | ±0.1 m @ 20~120 km/h | 四环路组合 | +| 轴数识别 | 2~8 轴 | 四环路 + 波形分析 | | 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）* +| 参数 | 规格 | 标准 | +|------|------|------| +| 电感范围 | 20 ~ 2500 µH | NEMA: 50~700 µH; 超出标准 | +| 品质因数 Q | ≥ 5（正常）；≥ 10（推荐） | NEMA TS2 | +| 馈线长度 | ≤ 300 m（环路电感 ≥ 100 µH 时） | — | +| 最小检测 ΔL/L | 0.02%（灵敏度级 1） | 超越 NEMA Class 1 | +| 同路段线圈匹配误差 | ≤ ±5% | GB/T 26942 | +| 多通道隔离度 | > 10⁶ Ω / > 1000 Vrms | NEMA TS2 | +| 串扰抑制 | 频率隔离 ≥ 15 kHz + 屏蔽 | — | ### 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） | — | +| 参数 | 规格 | +|------|------| +| 工作温度（整机） | -40°C ~ **+85°C**（受限于 CH32V208；可选 +105°C 方案） | +| 信号核温度（AT32F422） | -40°C ~ +105°C | +| 存储温度 | -40°C ~ +90°C | +| 湿热耐受 | 95% RH @ 50°C，96 h | +| 正弦振动 | 10~150 Hz / 2 g，每轴 10 循环 | +| 随机振动 | 5~500 Hz / 2.4 g RMS | +| 机械冲击 | 30 g / 11 ms / 6 方向 | +| 盐雾 | 5% NaCl / 35°C / 96 h | +| 防护等级 | IP54（标准）；IP65（可选增强型） | --- @@ -675,19 +783,51 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 | 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） | +| **BLE 5.3** | CH32V208 内置 | -95dBm 灵敏度，≤ 30 m | SenseConfig™ App 配置 | +| **以太网** | CH32V208 MAC + CH182 PHY（可选） | 10/100M RMII | 远程管理（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） | +| **4G 蜂窝** | 外挂模块（EC200 等） | 全网通 | 野外部署（IoT 变型） | +| **CAN 2.0** | AT32F422 内置 | 1 Mbps | V2I 车路协同预留 | +| **级联 UART** | AT32F422 USART | 2 Mbps | 多检测器级联同步 | -### 8.2 数据协议格式 +### 8.2 Modbus RTU 寄存器映射 -*（同 V1.1，Modbus RTU 寄存器映射 + MQTT 主题设计不变）* +| 寄存器地址 | 类型 | 内容 | 说明 | +|:----------:|:----:|:-----|:-----| +| 0x0001~0x0004 | UINT16 | 通道 1~4 状态 | 0=无车, 1=有车, 2=故障 | +| 0x0005~0x0008 | UINT16 | 通道 1~4 当前频率 | Hz | +| 0x0009~0x000C | UINT16 | 通道 1~4 ΔL/L | ×10⁴（0.02%=200）| +| 0x000D~0x0010 | UINT16 | 通道 1~4 灵敏度级 | 1~16 | +| 0x0011~0x0014 | UINT16 | 通道 1~4 故障代码 | 0=正常, 1=开路, 2=短路, 3=漂移, 4=匝间短路 | +| 0x0020 | UINT16 | 车辆速度 | km/h × 10 | +| 0x0021 | UINT16 | 车型分类码 | 0~13 | +| 0x0022 | UINT16 | 方向标志 | 0=正向, 1=逆向 | +| 0x0023 | UINT16 | 车头时距 | ms | +| 0x0024 | UINT16 | 占有率 | ×10⁴ | +| 0x0100~0x01FF | — | 统计数据区 | 流量/速度分布/分类统计 | +| 0x0200~0x02FF | — | 历史波形缓存 | 最近 16 条过车曲线 | -### 8.3 云平台集成 +### 8.3 MQTT 主题设计 -*（同 V1.1，SenseCloud™ 架构不变）* +| 主题 | 方向 | 内容 | +|:-----|:----:|:-----| +| `senseloop/{id}/status` | 发布 | 设备在线状态、心跳 | +| `senseloop/{id}/detect` | 发布 | 检测事件（有车/速度/分类） | +| `senseloop/{id}/waveform` | 发布 | 过车波形数据 | +| `senseloop/{id}/fault` | 发布 | 故障告警 | +| `senseloop/{id}/stats` | 发布 | 5 分钟聚合统计 | +| `senseloop/{id}/config` | 订阅 | 远程配置下发 | +| `senseloop/{id}/ota` | 订阅 | 固件升级指令 | + +### 8.4 云平台集成 + +``` +SenseCloud™ → 设备管理 / 数据分析 / 故障运维 / OTA升级 / API网关 + ▲ + MQTT / HTTPS / Modbus TCP + │ + SenseLoop™ 检测器集群 +``` --- @@ -698,34 +838,75 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 | 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 | +| 计算方法 | Arrhenius 加速寿命试验 | +| 加速因子 | AF = e^(0.7/8.623e-5 × [1/323 - 1/358]) ≈ 11.5 | +| 验证试验 | 40 台 @ 85°C / 1000 h / 连续无故障 | +| 出厂老化 | 48 h @ 70°C 动态老化 | +| **电解电容降额** | ≥ 105°C / 5000 h 品级，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）* +#### 诊断功能矩阵 + +| 诊断项 | 检测方法 | 响应动作 | LED 指示 | +|:-------|:---------|:---------|:---------| +| 线圈开路 | 振荡器振幅=0 或频率超上限 | 通道禁用 → 降级 | 绿 1 Hz 闪烁 | +| 线圈短路 | 频率超上限 + Q 值 < 3 | 通道禁用 → 降级 | 红常亮 | +| 匝间局部短路 | Q 值连续监测 + Δf/Δt 异常 | 故障上报（代码 4） | 红 2 Hz 闪烁 | +| 频率漂移超限 | 基线漂移 > ±5% f₀ | 自动重调谐 | 红闪烁 | +| 电感超范围 | 电感 < 20 µH 或 > 2500 µH | 通道禁用 | 红+绿交替 | +| 电源欠压 | Vcc < 10 V（NEMA） | 系统复位 | 全部 LED 灭 | +| 内部硬件故障 | POST 自检 + Watchdog | 系统复位 | 红+绿交替 | +| 级联链路断开 | 心跳超时 | 自主选频（独立模式） | 通信 LED 灭 | +| 浪涌事件记录 | TVS 导通计数 | 记录时间戳 | 串口/远程查询 | +| 振幅有效性 | ADC 监测振幅 < 1 Vpp | 通道标记不可靠 | 黄 1 Hz 闪烁 | + +#### 降级运行策略 + +``` +正常（4 环）：速度 ±0.5%，分类 13 类，轴距 +↓ +1 环故障：速度 ±1%，分类 5+1 类 +↓ +2 环故障：速度 ±2%，分类 2 类（小车/大车） +↓ +3 环故障：仅存在检测 + 占有率 +↓ +4 环故障：全部禁用，故障输出激活 +``` ### 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 | +|:-------|:---------| +| 双 Bank Flash | A/B 交替，升级失败回滚；升级期间测频代码 RAM 驻留 | +| 双继电器输出 | 主 + 备，单路故障不影响 | | 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 | +| 掉电记忆 | AT32F422 20 × 32b BPR 备份寄存器（比 F421 多 15 个）| +| **通信链路独立** | **CH32V208 故障时 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 > 75°C → 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 +环境温度 > 85°C → 低功耗模式，仅 RS-485 通信 + → AT32F422 独立维持检测控制 + → 温度降至 80°C 以下自动恢复 ``` +### 9.5 质量保证体系 + +| QA 项目 | 规范 | +|:--------|:------| +| 来料检验 | IQC 100% 关键器件（MCU、电容、继电器） | +| 过程检验 | IPQC 在线检测：振荡频率、功耗、绝缘电阻 | +| 成品检验 | OQC 全检：功能 + EMC 快速扫描 + 老化 48h | +| 可靠性试验 | ALT + HALT | +| 环境试验 | 温度/湿热/振动/冲击/盐雾全项 | +| EMC 试验 | CE / FCC / CCC 全项 | +| 软件质量 | MISRA C:2012 + 单元/集成/系统测试 | + --- ## 10 全球认证与合规 @@ -733,60 +914,175 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 ### 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 | +|:----------|:----:|:----:|:------| +| **NEMA TS 2-2003 (R2016)** | 北美 | ✅ 目标 | 交通控制器标准，北美准入基础 | +| **FCC Part 15 Subpart B** | 美国 | ✅ 目标 | Class A 无意辐射体 | +| **FCC Part 15.247（BLE）** | 美国 | ✅ 目标 | CH32V208 BLE 需 FCC 认证 | +| **CE（EMC 2014/30/EU）** | 欧盟 | ✅ 目标 | EN 55032 / 55035 | +| **CE（RED 2014/53/EU）** | 欧盟 | ✅ 目标 | CH32V208 BLE 需 RED 认证 | +| **EN 12675:2017** | 欧洲 | ✅ 目标 | 交通信号控制器功能安全 | +| **EN 50293** | 欧洲 | ✅ 目标 | 交通信号系统 EMC | +| **TLS/BASt 认证** | 德国 | ✅ 目标 | 分类检测器准入 | +| **RoHS + REACH** | 欧盟 | ✅ 目标 | 有害物质限制 | +| **CCC 认证** | 中国 | ✅ 视品类 | 含无线需 SRRC + CCC | +| **SRRC** | 中国 | ✅ 含无线强制 | CH32V208 BLE 需 SRRC | +| **GB/T 26942-2011** | 中国 | ✅ 目标 | 环形线圈车辆检测器国标 | +| **GB/T 17626 系列** | 中国 | ✅ 目标 | EMC 兼容性 | +| **UL 认证** | 北美 | ⬜ 可选 | 部分客户采购要求 | +| **ISO 9001:2015** | 全球 | ✅ 质量体系 | 生产线质量管理 | ### 10.2 EMC 测试规格 -*（同 V1.1）* +| 测试项 | 标准 | 等级 | 判据 | +|:-------|:-----|:----:|:----:| +| 传导发射 | EN 55032 / FCC §15.107 | Class A | 限值内 | +| 辐射发射 | EN 55032 / FCC §15.109 | Class A | 限值内 | +| ESD | IEC 61000-4-2 | ±4kV 接触 / ±8kV 空气 | A | +| 射频抗扰 | IEC 61000-4-3 | 10 V/m (80M~6G) | A | +| EFT | IEC 61000-4-4 | ±2 kV（电源） | A | +| Surge | IEC 61000-4-5 | ±2 kV 线-线 / ±4 kV 线-地 | B | +| 传导抗扰 | IEC 61000-4-6 | 10 V (150k~80M) | A | +| 工频磁场 | IEC 61000-4-8 | 30 A/m | A | +| NEMA 瞬态 | NEMA TS2 | ±1000V / ±2000V × 80 次 | 功能正常 | --- ## 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 线圈设计规范 -### 11.1 调试工具 +| 参数 | 推荐值 | 允许范围 | 说明 | +|:-----|:-------|:---------|:-----| +| 线圈形状 | 1.8 m × 1.2 m | 长宽比 ≤ 1.5:1 | 标准车道 | +| 线圈匝数 | 4 匝 | 3~5 匝 | 4 匝最优 Q 值 | +| 角部处理 | 45° 倒角 | ≥ 30° | 防止线缆损伤 | +| 导线 | AWG #14 XLPE（1.6 mm²） | AWG 14~18 | IMSA 50-2 | +| 切缝宽度 | 3~5 mm | ≤ 6 mm | GB/T 26942 | +| 切缝深度 | 40~60 mm | 30~80 mm | 沥青推荐 50 mm | +| 填充材料 | 环氧树脂（弹性模量 > 1.2 MPa） | 聚氨酯/沥青胶 | 需 24h 固化 | +| 线圈电感 | 100~300 µH（4 匝标准） | 50~1000 µH | NEMA TS2 | +| 线圈 Q 值 | ≥ 10 | ≥ 5 | NEMA 最低 5 | + +### 11.2 馈线规范 + +| 参数 | 推荐值 | 说明 | +|:-----|:-------|:-----| +| 线缆类型 | 屏蔽双绞线（每对+整体） | IMSA 51-1 / BS 6195 | +| 导线规格 | AWG #14~18 | 与线圈一致 | +| 扭绞密度 | ≥ 20 扭/m | 抑制共模 | +| 屏蔽接地 | 单端接地（检测器端） | 防地环路 | +| 最大长度 | ≤ 300 m（电感 ≥ 100 µH） | 低于 100 µH 建议 ≤ 150 m | +| 接头 | 连续无接头 | 焊接需防水密封 | +| 绝缘电阻 | > 10 MΩ @ 500 VDC | 线圈+馈线整体 | + +**300 m 约束说明**：300 m 屏蔽双绞线分布电容约 10~15 nF，与谐振电容（10~100 nF）同量级。20 µH 小电感场景下寄生电容可使频率降至 100 kHz 以下，因此 300 m 时需环路电感 ≥ 100 µH。 + +### 11.3 多环路布局 + +#### 同车道双线圈（速度陷阱） + +``` +行车方向 ────▶ +┌─────────┐ 3~6m ┌─────────┐ +│ 线圈 A │间距 │ 线圈 B │ +│（前置） │ │（后置） │ +└─────────┘ └─────────┘ +v = d / (t_B - t_A) +``` + +#### 四环路分类检测布局 + +``` +行车方向 ────▶ +┌─────────┐ 3~4m ┌─────────┐ +│ 线圈 1 │ │ 线圈 2 │ +│（前置A）│ │（前置B）│ +└─────────┘ └─────────┘ + 2~3m +┌─────────┐ 3~4m ┌─────────┐ +│ 线圈 3 │ │ 线圈 4 │ +│（后置A）│ │（后置B）│ +└─────────┘ └─────────┘ +功能：前置+后置双速度陷阱加权平均，横排测轴距 +``` + +#### 相邻车道防串扰 + +``` +车道 1（f=60kHz） 车道 2（f=80kHz） +┌─────────┐ ≥2m ┌─────────┐ +│ 线圈 1 │ 间距 │ 线圈 2 │ +└─────────┘ └─────────┘ +频率差 ≥ 15 kHz + 独立屏蔽 + 电气隔离 > 10⁶ Ω +``` + +### 11.4 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 | +| **SenseTool™ PC 软件** | Windows（USB 2.0） | 波形显示、频率趋势、FPU 利用率 | +| **SenseLoop™ CLI** | 串口终端（RS-485 / USB） | 命令行配置 | +| **SenseCloud™ Web** | 浏览器 | 远程管理：批量配置、状态监控、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 +### 12.1 功能验证测试 | 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 | +|:---------|:---------|:---------| +| 基本检测 | 标准轿车 @ 5~200 km/h | 通过率 ≥ 99.9% | +| 摩托车检测 | 大型摩托车 @ 20~80 km/h | 灵敏度 ≤ 5 级可靠 | +| 误触发 | 无车静默 24 h | 误触次数 = 0 | +| 响应时间 | 车辆进入至输出激活 | ≤ 8 ms | +| 释放延迟 | 车辆离开至输出释放 | 0~250 ms 编程范围 | +| 抗锁定 | 车辆持续占用 10 min | 超时后自动解锁 | +| 速度精度 | 双/四线圈 @ 20~200 km/h | ±1%（双环）/ ±0.5%（四环） | +| 分类精度 | BASt 标准测试车辆集 | ≥ 95%（5+1）/ ≥ 92%（13 类） | +| 方向逻辑 | 正向/逆向 | 正确识别 | +| 尾随检测 | 间距 ≤ 0.5 s | 正确区分 | -### 12.2 新增测试 —— CH32V208 温度验证 +### 12.2 环境可靠性测试 -| 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 | +| 测试项目 | 标准 | 条件 | 判据 | +|:---------|:-----|:-----|:-----| +| 低温工作 | IEC 60068-2-1 | -40°C, 16 h | 功能正常 | +| 高温工作 | IEC 60068-2-2 | +85°C, 16 h | 功能正常 | +| 恒定湿热 | IEC 60068-2-78 | 40°C / 93% RH, 96 h | 绝缘 ≥ 10 MΩ | +| 交变湿热 | IEC 60068-2-30 | 25~55°C / 95% RH, 6 循环 | 功能正常 | +| 正弦振动 | IEC 60068-2-6 | 10~150 Hz / 2 g | 无松动 | +| 随机振动 | IEC 60068-2-64 | 5~500 Hz / 2.4 g RMS | 功能正常 | +| 机械冲击 | IEC 60068-2-27 | 30 g / 11 ms / 6 方向 | 功能正常 | +| 盐雾 | IEC 60068-2-11 | 5% NaCl / 35°C / 96 h | 无腐蚀 | +| 温度循环 | IEC 60068-2-14 | -40⇄+85°C, 50 循环 | 功能正常 | + +### 12.3 双核通信专项测试 + +| 测试项目 | 测试方法 | 合格判据 | +|:---------|:---------|:---------| +| UART 链路 | AT32F422 发 10⁶ 帧 | 误帧率 ≤ 10⁻⁶ | +| OTA 升降级 | 3 通道各 10 次 | 成功率 100% | +| CH32V208 故障独立运行 | 断开通信核供电 | AT32F422 保持检测输出 | +| BLE 连接距离 | 空旷环境 | ≥ 20 m 稳定连接 | + +### 12.4 CH32V208 温度验证 + +| 测试项目 | 条件 | 判据 | +|:---------|:-----|:-----| +| 高温通信 | +85°C 4 h, BLE+RS485 | 无断连 | +| 高温极限 | +90°C 2 h | 降频不丢数据 | +| 低温启动 | -40°C 冷启动 | 1s 内建立 UART 通信 | + +### 12.5 加速寿命试验 + +``` +40 台样品 @ 85°C / 1000 h +AF ≈ 11.5（Ea=0.7eV, Tn=50°C, Ta=85°C） +等效正常使用：40 × 1000 × 11.5 = 460,000 总等效小时 +预期失效数：0（验证 MTBF ≥ 100,000 h，60% 置信度） +``` --- @@ -795,49 +1091,51 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 ### 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) | +|:-----|:----------------:|:----------------:|:-----------------:|:---------------:| +| 环路数 | 1/2/4 | 1/2 | 4 | 2/4 | +| 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% | +| 分类等级 | **13 / 8+1 / 5+1** | — | 8+1 / 5+1 | 5+1 | +| 分类准确率 | **≥92%（13 类）** | — | ≥90%（BASt）★ | ≥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（+105°C 可选）| -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) | +| 双芯片 BOM | **¥10-14** | — | — | — | -> **★ 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。 +> **★ 标记说明**：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 | +| # | 优势 | 说明 | +|:-:|:-----|:-----| +| 1 | **100% 国产化 + 全球三标** | AT32F422 + CH32V208 全部国产，通过 NEMA/CE/CCC/BASt | +| 2 | **硬件 FPU 浮点 ALP** | 浮点推理 0.7µs，分类准确率 92%+ | +| 3 | **BLE 5.3 内置无线配置** | 手机 App 直连，无需额外模块 | +| 4 | **IoT 内生 + OTA 双 Bank** | CH32V208 原生 BLE+Eth，AT32F422 双 Bank 安全升级 | +| 5 | **优雅降级 + 级联扩展** | 单环故障自动降级，32 环路协同 | +| 6 | **体系成本优势** | 双芯片 BOM ¥10-14，对比进口方案节约 50-70% | ### 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 | +| 时间维度 | 竞争力保障 | 对应平台能力 | +|:---------|:-----------|:-------------| +| 现在（2026） | 全球认证 + 全天候 + 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 接口预留，CH32V208 空余算力 | +| +3 年（2029） | AI 自学习 + 预测性维护 | FPU 浮点 + OTA 更新 + 波形大数据 | +| +5 年（2031） | C-V2X 5G-A + 数字孪生 | 双核架构可扩展 5G 模组 + 边缘 AI | --- @@ -846,53 +1144,53 @@ Step 4：Bootloader 检查 Bank B 的有效性 ### 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 +2026 Q3 ─── V1.2 工程样机 +├── AT32F422 + CH32V208 原型验证 +├── SenseLink™ 双核通信协议 +├── FPU 加速 ALP 分类（定点→浮点） +├── BLE 5.3 无线配置 App +└── 温度验证 + 降额策略 + +2027 Q1 ─── V1.5 量产定型 +├── EMC 认证 + SRRC/FCC/RED 无线认证 +├── SenseCloud™ 云平台 V1.0 +├── CH32V208 温度降额策略部署 +├── OTA 双 Bank 安全升级 +└── RS-485 Modbus 组网 + +2027 Q3 ─── 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 ─── V2.5 智能进化 +├── AI 自学习分类器（在线学习） +├── 预测性维护（故障历史数据库） +├── 数字孪生实时数据流 +└── IP65 全防护型 + +2028 Q3 ─── V3.0 下一代 +├── 可选 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） +### 14.2 处理器升级路径 ``` - 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 + AT32F422KBT7（V1.2 首发） + M4F @ 180MHz / 128KB / 20KB / LQFP32 + │ + ┌─────────┼─────────┐ + ▼ ▼ ▼ +AT32F435 AT32F426 AT32M416 +288MHz 180MHz 180MHz +256KB/32KB 128KB/20KB 128KB/16KB +LQFP32 CAN-FD 2xADC+OP - 全部 LQFP32 pin2pin 兼容 - 同一块 PCB 可焊接不同算力等级芯片 +全部 LQFP32 pin2pin，同一 PCB 可焊不同算力等级 ``` --- @@ -902,45 +1200,41 @@ LQFP32 pin2pin CAN-FD 2xADC + OP + CMP ### 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） | +| FPU | 浮点运算单元 | | 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 +### 附录 B：关键芯片数据手册 -| 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 | +| 芯片 | 文档 | 获取方式 | +|:-----|:-----|:---------| +| AT32F422 | Datasheet + Reference Manual | 雅特力官网 | +| CH32V208 | Datasheet + Reference Manual | 沁恒官网 / MounRiver Studio | +| CH182 | 以太网 PHY | 沁恒官网 | -### 附录 C：SenseLoop™ V1.2 硬件变更小结（vs V1.0） +### 附录 C：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% | +|:-------|:----------------:|:------------------------:|:-----| +| 信号核 | STM32F405 @ 168MHz | **AT32F422 @ 180MHz + FPU** | 更快 + FPU | +| 通信核 | STM32G070 @ 64MHz | **CH32V208 @ 144MHz + BLE 5.3** | 更快 + BLE | +| Flash | 512KB + 64KB | 128KB + 64KB | 较小但双 Bank 够用 | +| SRAM | 192KB + 16KB | 20KB + 20KB | 目标优化后够用 | +| BLE | 无（需外挂模块） | **内置 BLE 5.3** | ✅ 省模块 | +| 温度（通信核） | -40~+105°C | **-40~+85°C** | ⚠️ 需关注 | +| 工具链 | 同一套 Keil | **ARM Keil + RISC-V MRS** | 两套 | +| BOM 成本 | ¥30-50 | **¥10-14** | ✅ 省 60-70% | | 国产化率 | 0% | **100%** | ✅ | --- **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。* +*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。V1.2 为独立完整文档，涵盖 V1.0/V1.1 全部实质性内容并基于 AT32F422KBT7 + CH32V208GBU6 双芯片方案全面适配。* -*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）* +*版本历史：V1.0 / 2026-07-18 → V1.1 / 2026-07-21（工程评审修订）→ V1.2 / 2026-07-21（双核国产平台全面升级，独立完整版）*