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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
  2. 产品系列定义
  3. 处理器选型论证
  4. 核心技术特性
  5. 硬件架构设计
  6. 软件架构与算法引擎
  7. 性能规格参数
  8. 通信接口与物联网集成
  9. 可靠性工程与质量保证
  10. 全球认证与合规
  11. 安装与调试规范
  12. 测试与验证体系
  13. 竞品对比与竞争优势
  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% ✅

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）

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