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# AT32F422KBT7 替换 AT32F421K8T7 —— 固件迁移与硬件适配清单

**文档编号**：MIG-AT32-422-001  
**版本**：V1.0  
**日期**：2026-07-21  
**目标产品**：SenseLoop™ ILD 系列环路车辆检测器（信号处理核）

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## 目录

1. [芯片差异总览](#1-芯片差异总览)
2. [硬件适配 —— PCB 兼容性检查表](#2-硬件适配--pcb-兼容性检查表)
3. [引脚复用配置差异](#3-引脚复用配置差异)
4. [固件迁移 —— 启动与系统时钟](#4-固件迁移--启动与系统时钟)
5. [FPU 编译开关设置](#5-fpu-编译开关设置)
6. [固件迁移 —— 外设驱动检查表](#6-固件迁移--外设驱动检查表)
7. [ALP 分类器 —— 定点化回退到浮点的变更](#7-alp-分类器--定点化回退到浮点的变更)
8. [内存布局调整（Flash + SRAM）](#8-内存布局调整flash--sram)
9. [迁移步骤时间线](#9-迁移步骤时间线)
10. [回归测试清单](#10-回归测试清单)
11. [附录：AT32F421 ↔ AT32F422 寄存器兼容性速查](#11-附录at32f421--at32f422-寄存器兼容性速查)

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## 1 芯片差异总览

### 1.1 关键参数对比

| 参数 | AT32F421K8T7 | AT32F422KBT7 | 变化类型 | 迁移影响 |
|------|:------------:|:------------:|:---------|:---------|
| **内核** | ARM Cortex-M4（无 FPU） | ARM Cortex-M4F（**有 FPU**） | ⭐ 架构级 | 编译选项 + ALP 模型浮点化 |
| **主频** | 120 MHz | **180 MHz** | 时钟树 | PLL 配置变更 |
| **Flash** | 64 KB | **128 KB** | 内存 | 链接脚本 + 分区调整 |
| **SRAM** | 16 KB | **20 KB** | 内存 | 链接脚本调整 |
| **ADC 采样率** | 2.0 M SPS | **2.5 M SPS** | 模拟外设 | 时序参数微调 |
| **高级定时器** | 16位 7通道 | **16位 8通道** | 定时器 | 无影响（只用 4 通道做捕获） |
| **DMA 通道** | 5 通道 | **7 通道** | DMA | 新增通道号可用，旧代码兼容 |
| **CAN 外设** | 无 | **有（CAN 2.0）** | 新增 | 不用则不处理 |
| **备份寄存器** | 5 × 32位 | **20 × 32位** | RTC | 无影响 |
| **GPIO 数量** | 25 个（LQFP32） | **28 个（LQFP32）** | I/O | 多出 3 个 GPIO（见引脚表） |

### 1.2 寄存器兼容性

**✅ 完全兼容（主要外设）**：
- GPIO、USART、SPI、I²C、高级/通用定时器、基本定时器、SysTick、看门狗、RTC/ERTC
- DMA（通道 0~4 与 F421 一致，通道 5~6 为新增）

**⚠️ 有差异（需核对）**：
- ADC：F422 新增 2.5M SPS 模式，采样时间寄存器 T-SMPR 域的取值对应关系有变化
- PLL 配置：F422 最高 180 MHz，VCO 范围不同，PLLMUL/PLLDIV 寄存器值需重新计算
- 电源管理：F422 新增低电压复位（LVR）阈值档位

**✅ 可选启用（F421 没有的）**：
- CAN 外设：如果不使用 CAN，无需配置
- 额外的 DMA 通道 5~6

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## 2 硬件适配 —— PCB 兼容性检查表

### 2.1 封装与引脚

AT32F421K8T7（LQFP32）与 AT32F422KBT7（LQFP32）为**同一封装（7×7mm，LQFP32）**。

**✅ PCB 兼容性结论：PCB 不需要做任何修改。**

- 封装：完全一致（LQFP32，0.8mm pitch，7×7mm）
- 供电：同为 2.6~3.6V（推荐 3.3V），电源去耦电容不变
- 晶振：同为 4~25 MHz 主晶振 + 32.768 kHz RTC 晶振（可选）

### 2.2 供电与去耦

| 供电引脚 | AT32F421 | AT32F422 | 兼容性 |
|:---------|:---------|:---------|:-------|
| VDD / VSS | 2 对（LQFP32） | 2 对（LQFP32） | ✅ 完全一致 |
| VDDA / VSSA | 1 对（pin 13/14） | 1 对（pin 13/14） | ✅ 完全一致 |
| VREF+ / VREF- | 内部参考 | 内部参考 | ✅ |
| 去耦电容 | 0.1µF + 10µF 各引脚 | 同左 | ✅ 不变 |

### 2.3 晶振与时钟

| 元件 | 原设计 | 新设计 | 说明 |
|:-----|:-------|:-------|:-----|
| HEXT 主晶振 | 8 MHz（推荐） | 8 MHz（推荐） | 兼容，F422 推荐 4~16 MHz 配合 PLL 出 180 MHz |
| HEXT 负载电容 | 18 pF × 2 | 18 pF × 2 | ✅ 不变 |
| LEXT RTC 晶振 | 32.768 kHz（可选） | 32.768 kHz（可选） | ✅ 不变 |

**注意**：F422 最高 180 MHz，若主晶振原为 8 MHz：
- PLL 配置：8 MHz × 45 / 2 = 180 MHz（F421 是 8 MHz × 15 = 120 MHz）
- 如果原来用的 16 MHz 晶振：16 MHz × 45 / 4 = 180 MHz（需核对 PLL 分频比）

### 2.4 新增 GPIO 的利用建议

F422KBT7（LQFP32）相比 F421K8T7（LQFP32）**多出 3 个 GPIO**，具体为 F421 没有引出的 NC 脚在 F422 上被赋予了 GPIO 功能。

> **实际增加的 GPIO 引脚号需以官方数据手册（Datasheet）引脚定义表为准**。建议拿到 F422 的 datasheet 后，逐脚对照 F421 的引脚定义，找出多出的 3 个 GPIO。

**推荐用途**（按优先级）：

| 优先级 | 用途 | 理由 |
|:------:|:-----|:-----|
| 1 | **SPI Flash（W25Qxx）时钟线** | 用于存储 ALP 分类模型参数/固件升级包，Flash 256KB→128KB 的冗余 |
| 2 | **外部看门狗触发** | 独立硬件看门狗（如 TPL5010）的 WDI 输入，增强可靠性 |
| 3 | **蜂鸣器/状态音** | 调试/故障时声音提示 |

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## 3 引脚复用配置差异

### 3.1 主要外设的 AFIO 映射对照

以下列出信号处理核**关键外设**的 AFIO 复用功能映射，确认 F422 与 F421 一致：

| 外设功能 | F421 引脚 | F422 引脚 | 兼容性 |
|:---------|:----------|:----------|:-------|
| **USART1_TX** | PA9 (AF7) | PA9 (AF7) | ✅ |
| **USART1_RX** | PA10 (AF7) | PA10 (AF7) | ✅ |
| **USART2_TX** | PA2 (AF7) | PA2 (AF7) | ✅ |
| **USART2_RX** | PA3 (AF7) | PA3 (AF7) | ✅ |
| **TIM1_CH1**（捕获） | PA8 (AF1) | PA8 (AF1) | ✅ |
| **TIM1_CH2**（捕获） | PA9 (AF1) | PA9 (AF1) | ✅ |
| **TIM1_CH3**（捕获） | PA10 (AF1) | PA10 (AF1) | ✅ |
| **TIM1_CH4**（捕获） | PA11 (AF1) | PA11 (AF1) | ✅ |
| **ADC1_IN0** | PA0 | PA0 | ✅ |
| **ADC1_IN1** | PA1 | PA1 | ✅ |
| **ADC1_IN2** | PA2 | PA2 | ✅ |
| **ADC1_IN3** | PA3 | PA3 | ✅ |
| **SWDIO** | PA13 | PA13 | ✅ |
| **SWCLK** | PA14 | PA14 | ✅ |
| **NRST** | NRST | NRST | ✅ |

> **结论**：F421 已使用的所有外设引脚在 F422 上完全一致，**AFIO 编号和复用功能无变化**。原有 GPIO 配置代码无需修改。

### 3.2 复用功能冲突检查

| 潜在冲突点 | F421 配置 | F422 配置 | 结论 |
|:-----------|:---------|:---------|:-----|
| PA9 = USART1_TX vs TIM1_CH2 | 同时使用？ | 同 | AFIO 可配置，不同时使能即可 |
| PA10 = USART1_RX vs TIM1_CH3 | 同时使用？ | 同 | AFIO 可配置，不同时使能即可 |
| PA2 = USART2_TX vs ADC1_IN2 | 分时复用 | 同 | USART 在初始化前禁用 ADC，无冲突 |
| PA3 = USART2_RX vs ADC1_IN3 | 分时复用 | 同 | 同上 |

**结论：无新增冲突，原 F421 的 AFIO 配置完好继承。**

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## 4 固件迁移 —— 启动与系统时钟

### 4.1 PLL 配置变更

**F421（120 MHz 配置，8 MHz HEXT）**：

```c
/* AT32F421 PLL: 8MHz × 15 = 120MHz */
Crm pll_init(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, 0, 0, 0, 15);  /* 参数: src, usb_div, pll_div, pll_r, pll_mul */
/* 或直接操作寄存器 */
CRM->PLL_CTRL = CRM_PLL_SOURCE_HEXT | (15 << CRM_PLL_MUL_SHIFT);
```

**F422（180 MHz 配置，8 MHz HEXT）**：

```c
/* AT32F422 PLL: 8MHz × 45 / 2 = 180MHz */
/* 注意 F422 的 PLL 结构有分频器 PLL_div */
Crm pll_init(CRM_PLL_SOURCE_HEXT, CRM_PLL_USB_DIV_2, CRM_PLL_DIV_2, CRM_PLL_R_2, 45);
/* 参数: src, usb_div, pll_div, pll_r, pll_mul */
```

**详细 PLL 寄存器差异**：

| 寄存器域 | F421 | F422 | 说明 |
|:---------|:-----|:-----|:-----|
| PLL_MUL | 2~16（仅整数倍） | 2~63（更精细） | F422 支持非整数？不，是 63 倍以内 |
| PLL_DIV | 无 | 有（/2, /4） | **F422 新增分频级**，关键变化 |
| PLL_USB_DIV | 固定 48MHz | 可配置 /2 等 | USB 时钟源可选 |
| 最大输出 | 120 MHz | 180 MHz | 需确保 HCLK ≤ 180 MHz |

**⚠️ 关键提醒**：
- F422 的 PLL 输出需要经过 `PLL_DIV` 分频后才能达到 HCLK，不能直接倍频到 180 MHz
- 建议使用雅特力 BSP 中的 `system_clock_config()` 函数（BSP 已包含正确的 PLL 配置）

### 4.2 AHB/APB 总线分频

| 总线 | F421 推荐 | F422 推荐 | 说明 |
|:-----|:----------|:----------|:-----|
| **HCLK**（AHB） | 120 MHz | **180 MHz** | CPU 核心供电 |
| **PCLK1**（APB1） | 60 MHz (÷2) | **90 MHz (÷2)** | ≤ 90 MHz 上限 |
| **PCLK2**（APB2） | 120 MHz (÷1) | **180 MHz (÷1)** | ≤ 180 MHz 上限 |
| **ADCCLK** | 14 MHz (÷8) | **14 MHz (÷12)** | ADC 时钟 ≤ 14 MHz (2.5M SPS) |

**代码示例（system_at32f422.c）**：

```c
void system_clock_config(void)
{
    /* 1. 复位 PLL */
    CRM->CTRL &= ~CRM_CTRL_PLLEN;
    while (CRM->CTRL & CRM_CTRL_PLLSTB);
    
    /* 2. 配置 PLL */
    CRM->PLL_CTRL = CRM_PLL_SOURCE_HEXT           /* HEXT 作为 PLL 源 */
                  | CRM_PLL_DIV_2                  /* PLL 分频 ÷2 */
                  | (45 << CRM_PLL_MUL_SHIFT)      /* 倍频 ×45 */
                  | CRM_PLL_USB_DIV_2;             /* USB 时钟分频 */
    
    /* 3. 等待 PLL 锁定 */
    CRM->CTRL |= CRM_CTRL_PLLEN;
    while (!(CRM->CTRL & CRM_CTRL_PLLSTB));
    
    /* 4. 设置总线分频 */
    CRM->CFG = CRM_CFG_AHBDIV_1                   /* AHB = HCLK = 180 MHz (实际是 sysclk/1) */
             | CRM_CFG_APB1DIV_2                   /* APB1 = 90 MHz */
             | CRM_CFG_APB2DIV_1;                  /* APB2 = 180 MHz */
    
    /* 5. ADC 时钟分频（在 ADC 初始化中设置） */
    /* ADC 时钟 = PCLK2 / (ADC 分频系数) = 180 / 12.86 ≈ 14 MHz */
}
```

### 4.3 Flash 等待周期

| 频率 | F421 等待周期 | F422 等待周期 |
|:----|:-------------|:-------------|
| ≤ 48 MHz | 0 wait | 0 wait |
| ≤ 72 MHz | 1 wait | 1 wait |
| ≤ 120 MHz | 2 wait | 2 wait |
| ≤ 180 MHz | N/A | **3 wait** |

**代码**：

```c
/* F422: 180 MHz 需要 3 个等待周期 */
CRM->CTRL |= 3 << CRM_CTRL_FLASH_WAIT_SHIFT;
```

### 4.4 启动文件（Startup）更换

- F421 启动文件：`startup_at32f421.s`（来自 AT32F421 BSP）
- F422 启动文件：`startup_at32f422.s`（来自 AT32F422 BSP）

**必须更换**，因为中断向量表不同（F422 新增 CAN/额外 DMA 等中断向量）。

**关键变更**：F422 的中断号在 NVIC 中后移了，如果代码中有直接操作 NVIC 优先级分组的固化值，需按新向量表调整。

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## 5 FPU 编译开关设置

### 5.1 编译器设置

#### ARMCC（Keil MDK）

**Step 1：Target 选项卡**

```
Options for Target → Target → Floating Point Hardware: 
  [ ] Not used
  [x] Use Single Precision  ← 选择此项
  [ ] Use Double Precision
```

**Step 2：C/C++ 编译器选项**

在 `C/C++ (AC6)` 选项卡的 Misc Controls 中添加：

```
-mfloat-abi=hard
-mfpu=fpv4-sp-d16
```

或在 `C/C++` 选项卡 Define 中添加：

```
__FPU_PRESENT=1
ARM_MATH_CM4     ← 如果有使用 CMSIS-DSP
```

**Step 3：启动文件**

确保启动文件 `startup_at32f422.s` 中的 `FPU` 初始化代码未被注释掉（通常在 Reset_Handler 开头）：

```asm
; Enable FPU (在 Reset_Handler 中)
LDR     R0, =0xE000ED88
LDR     R1, [R0]
ORR     R1, R1, #(0xF << 20)    ; CP10, CP11 全权限
STR     R1, [R0]
DSB
ISB
```

#### GCC（ARM GCC / AT32 IDE）

**CFLAGS 中添加**：

```makefile
# 打开 FPU 和浮点 ABI
CFLAGS += -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard

# CMSIS-DSP 库（如果使用）
CFLAGS += -DARM_MATH_CM4 -D__FPU_PRESENT=1

# 链接器 flags
LDFLAGS += -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard

# ASM flags（汇编器也需要 FPU 支持）
ASFLAGS += -mcpu=cortex-m4 -mfpu=fpv4-sp-d16 -mfloat-abi=hard
```

#### IAR Embedded Workbench

```
Options → General Options → Target → FPU:
  [ ] None
  [x] Single precision (VFPv4)  ← 选择此项
```

### 5.2 CMSIS-DSP 库启用

如果 ALP 分类器中使用了 CMSIS-DSP 的数学函数（如向量乘加）：

```c
/* 包含 CMSIS-DSP 头 */
#include "arm_math.h"

/* FPU 启用状态下，arm_math.h 会自动使用硬件浮点指令 */
/* 浮点 MAC 示例：*/
float32_t w[15];     /* 神经网络权重 */
float32_t x[7];      /* 输入特征 */
float32_t sum = 0.0f;

/* CMSIS 优化的浮点矩阵乘 */
arm_dot_prod_f32(w, x, 7, &sum);  /* 硬件 FPU 加速 */
```

**对比**：在没有 FPU 的 F421 上，同样的 `arm_dot_prod_f32()` 由软件模拟浮点库完成（~50 周期/次 MAC），在 F422 上的硬件 FPU 单周期完成 MAC——**提速约 50 倍**。

### 5.3 编译后验证

在编译完成后，检查生成的 map 文件或反汇编确认 FPU 指令已启用：

```bash
# 从生成的 .elf 或 .axf 中检查 FPU 指令
arm-none-eabi-objdump -d firmware.elf | grep -E "vldr|vstr|vadd|vmul|vdiv" | head -20
```

如果有 `vldr`、`vstr`、`vadd.f32`、`vmul.f32` 等指令输出，说明 FPU 已正确启用。

### 5.4 浮点性能对比（F421 vs F422）

| 运算 | F421（无FPU，软件浮点） | F422（FPU 启用） | 加速比 |
|:----|:----------------------:|:----------------:|:------:|
| float32 加法 | ~45 周期 | **1 周期** | **45×** |
| float32 乘法 | ~50 周期 | **1 周期** | **50×** |
| float32 MAC（乘加） | ~80 周期 | **1 周期** | **80×** |
| BP 推理（3×15 网络） | ~6000 周期 @ 120MHz = 50µs | **~120 周期 @ 180MHz = 0.67µs** | **75×** |

> ALP 分类时间从 50µs 降到 0.67µs，对整个检测周期来说可以忽略不计。

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## 6 固件迁移 —— 外设驱动检查表

### 6.1 DMA 通道映射变更

| DMA 请求 | F421 通道 | F422 通道 | 兼容性 |
|:---------|:---------:|:---------:|:------|
| TIM1_UP | DMA1_CH1 | DMA1_CH1 | ✅ |
| ADC1 | DMA1_CH2 | DMA1_CH2 | ✅ |
| USART1_TX | DMA1_CH3 | DMA1_CH3 | ✅ |
| USART1_RX | DMA1_CH4 | DMA1_CH4 | ✅ |
| USART2_TX | DMA1_CH5 | **DMA1_CH5** | ✅（F421 也有 CH5，只是 F422 扩展了） |
| SPI1_TX | — | **DMA1_CH6（新增）** | ✨ 可选启用 |

**⚠️ 注意**：原 F421 代码中如果使用了 DMA_CH5，请确认此通道的硬件请求映射在 F422 上是否有变化（建议查阅 F422 DMA 请求映射表）。

### 6.2 定时器

| 定时器 | F421 | F422 | 差异 |
|:-------|:----:|:----:|:-----|
| **TMR1（高级）** | 1 个（7 通道 PWM） | 1 个（**8 通道 PWM**） | +1 通道，但不影响现有代码 |
| **TMR2~TMR5（通用）** | 4 个 | 4 个 | ✅ 相同 |
| **TMR6/7（基本）** | 1 个 | 1 个（TMR6） | ✅ |
| **TMR14** | 1 个 | 1 个 | ✅ 相同 |

**结论**：原 F421 使用 TIM1_CH1~4 做输入捕获，TIM2~5 做其他用途，移到 F422 无任何差异。

### 6.3 ADC

| ADC 参数 | F421 | F422 | 迁移操作 |
|:---------|:----:|:----:|:---------|
| ADC 通道数 | 15 | 15 | ✅ 无变化 |
| ADC 分辨率 | 12/10/8/6 位 | 12/10/8/6 位 | ✅ 无变化 |
| 最大采样率 | 2.0 M SPS | **2.5 M SPS** | 若需要更高速率，调整采样时间 |
| ADC 时钟源 | PCLK2 分频 | PCLK2 分频 | PCLK2 由 120 变为 180 MHz，分频系数需调整 |
| 采样时间寄存器 | 相同 | 相同 | ✅ |
| 转换序列 | 相同 | 相同 | ✅ |

**ADC 时钟调整示例**：

```c
/* F421: PCLK2 = 120 MHz, 14 MHz ADCCLK = 120/8.57 */
CRM->ADC_CLK_CTRL = CRM_ADC_DIV_8;

/* F422: PCLK2 = 180 MHz, 14 MHz ADCCLK = 180/12.86 */
CRM->ADC_CLK_CTRL = CRM_ADC_DIV_12;  /* 或 DIV_14，需最接近 14MHz 的值 */
```

### 6.4 USART

| 参数 | F421 | F422 | 兼容性 |
|:-----|:----:|:----:|:-------|
| USART 数量 | 2 | 2 | ✅ |
| USART1 基址 | 0x4001_3800 | 0x4001_3800 | ✅ |
| USART2 基址 | 0x4000_4400 | 0x4000_4400 | ✅ |
| 寄存器结构 | 相同 | 相同 | ✅ |

**结论**：USART 驱动代码零修改。

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## 7 ALP 分类器 —— 定点化回退到浮点的变更

### 7.1 背景

AT32F421（无 FPU）上，ALP 分类器的 BP 神经网络权重从 float32 手工量化为 **Q15 定点格式**，用整数乘加 + 移位模拟浮点运算。

AT32F422（有 FPU）上，可以直接使用 **float32** 原值，精度更高，代码更简单。

### 7.2 变更清单

| 文件/函数 | F421 定点版本 | F422 浮点版本 | 改动量 |
|:----------|:--------------|:--------------|:------|
| `model_weights.h` | Q15 量化数组 | **float32 数组** | 全量替换 |
| `model_forward()` | 手工定点乘加移位 | **arm_dot_prod_f32()** | 函数重写 |
| `feature_extract()` | Q15 输出 | **float32 输出** | 类型变换 |
| `classify()` | Q15 比较阈值 | **float32 比较阈值** | 类型变换 |

### 7.3 定点 → 浮点代码对比

```c
/* ============ F421 定点版本（Q15） ============ */

#define Q15_ONE 32768
#define Q15_HALF 16384

/* 量化权重（在训练时生成） */
const q15_t w_hidden[7*15] = {
    0x1234, 0x5678, /* ... */   /* Q15 格式 */
};

/* 手工定点 MAC */
int32_t sum = 0;
for (int i = 0; i < 7; i++) {
    sum += (int32_t)x_q15[i] * w_hidden[j * 7 + i];
}
/* 移位恢复 */
q15_t out = (q15_t)(sum >> 15);
```

```c
/* ============ F422 浮点版本（FPU） ============ */

const float32_t w_hidden[7*15] = {
    0.5678f, 0.1234f, /* ... */  /* float32 原值 */
};

/* CMSIS-DSP 浮点 MAC */
float32_t sum;
arm_dot_prod_f32(x_f32, &w_hidden[j * 7], 7, &sum);

/* 或直接用 C 编译器内置浮点（编译器会生成 FPU 指令） */
sum = 0.0f;
for (int i = 0; i < 7; i++) {
    sum += x_f32[i] * w_hidden[j * 7 + i];
}
```

### 7.4 精度对比

| 指标 | F421 Q15 定点 | F422 float32 浮点 |
|:-----|:-------------:|:-----------------:|
| 权重精度 | ~15 位有效位 | ~23 位有效位 |
| 累积误差 | 157 次 MAC 后误差 ≈ Q15_LSB | 无累积误差 |
| 分类准确率（13 类） | ≥ 90% | **≥ 92%**（预计提升 1~2%） |
| 推理时间 @ 对应主频 | ~50 µs | **~0.7 µs** |

---

## 8 内存布局调整（Flash + SRAM）

### 8.1 Flash 分区（链接脚本变更）

**F421（64KB Flash）—— 原版**：

```
MEMORY
{
    FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 64K
    SRAM (rw)   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 16K
}
```

典型占用（以 F421 全功能固件为例）：

| 分区 | 大小 | 用途 |
|:-----|:----:|:-----|
| Bootloader | 8 KB | OTA 升级引导 |
| App 固件 | ~48 KB | 信号处理 + ALP + 通信 |
| 配置参数 | 4 KB | EEPROM 模拟页 |
| 模型权重 | 4 KB | Q15 量化 BP 权重 |
| **总占用** | **~64 KB** | **100% 填满** |

**F422（128KB Flash）—— 新版**：

```
MEMORY
{
    FLASH (rx)  : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 128K
    SRAM (rw)   : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 20K
}
```

建议分区：

| 分区 | 大小 | 用途 | 备注 |
|:-----|:----:|:-----|:-----|
| Bootloader | 8 KB | OTA 升级引导 | 不变 |
| **更新缓冲** | **32 KB** | OTA 双 Bank 升级 | 新分区 |
| App 固件 | 64 KB | 信号处理 + ALP + 通信 | 空间翻倍 |
| 配置参数 | 8 KB | EEPROM 模拟页 | 翻倍 |
| 模型权重 | 8 KB | float32 BP 权重 + 备选模型 | 翻倍 |
| OTP（硬件） | 1 KB | 设备序列号/密钥 | F422 新增硬件 |
| **总占用** | **~120 KB** | **还剩 8 KB** | 不再紧张 |

### 8.2 SRAM 使用规划

**F421（16KB SRAM）—— 原版**：

| SRAM 使用 | 大小 | 说明 |
|:----------|:----:|:-----|
| FreeRTOS 堆 + 任务栈 | 6 KB | 4 个任务 |
| 波形缓冲区（4ch 循环） | 4 KB | 1 KB/通道 × 4 |
| ALP 推理工作区 | 2 KB | Q15 运算中间变量 |
| 通信缓冲区 | 2 KB | Modbus / UART 收发 |
| 其他 | 2 KB | 全局变量/调试 |
| **总计** | **16 KB** | **100% 填满** |

**F422（20KB SRAM）—— 新版**：

| SRAM 使用 | 大小 | 说明 |
|:----------|:----:|:-----|
| FreeRTOS 堆 + 任务栈 | 6 KB | 不变（够用） |
| 波形缓冲区（4ch 独立） | **8 KB** | **翻倍，2 KB/通道 → 更高采样深度** |
| ALP 推理工作区 | 4 KB | 浮点运算 + 中间变量 |
| 通信缓冲区 | 2 KB | 不变 |
| **剩余** | **4 KB** | 可用于更精细的波形分析 |
| **总计** | **20 KB** | **有 4 KB 余量** |

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## 9 迁移步骤时间线

```
阶段 1：环境准备（1 天）
├── 获取 AT32F422 BSP + Datasheet + Reference Manual
├── 安装/更新 Keil/GCC Pack for AT32F422
├── 确认 AT32F422 样品到货
└── 创建新工程目录（复制 F421 工程，修改 target 为 F422）

阶段 2：时钟与启动移植（0.5 天）
├── 更换启动文件 startup_at32f422.s
├── 修改 PLL 配置（8MHz × 45 / 2 = 180MHz）
├── 修改 Flash 等待周期（3 wait）
├── 修改总线分频（AHB=1, APB1=2, APB2=1）
└── 验证：LED 闪烁（确认系统时钟正确）

阶段 3：FPU 启用 + 最小验证（0.5 天）
├── 打开 FPU 编译开关（-mfloat-abi=hard -mfpu=fpv4-sp-d16）
├── 编写浮点计算测试（如 float a = 1.1f * 2.2f）
├── 反汇编确认 FPU 指令生成
└── 验证：FPU 运算结果正确

阶段 4：外设驱动验证（1.5 天）
├── GPIO → LED 测试
├── USART1/2 → 回环测试
├── 定时器（TIM1_CH1~4 捕获）→ 信号源测试
├── ADC1（4 通道）→ 波形采集测试
├── DMA → USART + ADC 传输测试
└── 验证：各外设功能与 F421 一致

阶段 5：应用层迁移（1 天）
├── 替换链接脚本（128KB + 20KB 内存映射）
├── 调整 Flash 分区（增加 OTA 双 Bank 分区）
├── ALP 模型：Q15 → float32 浮点回退
├── 定点 MAC → arm_dot_prod_f32() 或原生 C 浮点
└── 验证：与 F421 输出的检测结果一致（±0.1% 以内）

阶段 6：整机回归测试（2 天）
├── 功能测试（见第 10 章回归测试清单）
├── 运行 48 小时老化
├── 对比 F421 与 F422 的检测结果一致性
└── 确认迁移完成

预计总耗时：6.5 人·天
```

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## 10 回归测试清单

### 10.1 功能测试

| 测试项 | 通过条件 | F421 基准 | F422 实测 |
|:-------|:---------|:---------:|:---------:|
| 存在检测（标准轿车） | 通过率 ≥ 99.9% @ 5~200 km/h | ✅ | ☐ |
| 摩托车检测 | 灵敏度 ≤ 5 级可靠触发 | ✅ | ☐ |
| 响应时间 | ≤ 8 ms @ 灵敏度 7 | ✅ | ☐ |
| 速度测量精度 | ±1%（双环）/ ±0.5%（四环） | ✅ | ☐ |
| ALP 分类准确率 | ≥ 95%（5+1）/ ≥ 90%（13 类） | ✅ | ☐ |
| 方向逻辑 | 正反向正确识别 | ✅ | ☐ |
| 尾随检测 | 间距 ≤ 0.5s 正确区分 | ✅ | ☐ |
| 抗锁定 | 超时后自动释放 | ✅ | ☐ |
| 连续 48h 运行 | 无死机/误触发 | ✅ | ☐ |

### 10.2 功耗测试

| 测试项 | 规格 | F421 基准 | F422 实测 |
|:-------|:----:|:---------:|:---------:|
| 运行功耗（180MHz / 120MHz） | ≤ 2 W | 1.8 W | ☐ |
| 待机电流 | ≤ 10 mA | 8.5 mA | ☐ |
| 睡眠模式 | ≤ 500 µA | 420 µA | ☐ |

> F422 在 180 MHz 全速运行的理论功耗会比 F421 120 MHz 高 30~50%。需要实测确认是否超出 ≤ 2W 的规格上限。若超标，可考虑降频到 120 MHz 运行，同时保留 FPU 优势。

### 10.3 EMC 快速扫描

| 测试项 | 等级 | F421 基准 | F422 实测 |
|:-------|:----:|:---------:|:---------:|
| 辐射发射（30~230 MHz） | Class A 限值 | 余量 ≥ 6 dB | ☐ |
| 传导发射（150 kHz~30 MHz） | Class A 限值 | 余量 ≥ 4 dB | ☐ |

> 主频升到 180 MHz 后，辐射发射可能比 120 MHz 增大（E ∝ f²，理论上辐射增加约 3~4 dB）。需确认 PCB 布局已做好 EMC 设计后再投产。

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## 11 附录：AT32F421 ↔ AT32F422 寄存器兼容性速查

### 11.1 相同寄存器（零修改）

| 外设 | 基址 | 寄存器结构 | 兼容性说明 |
|:-----|:----:|:----------|:----------|
| **GPIOA~C** | 0x4001_0800~ | 相同 | ✅ |
| **USART1** | 0x4001_3800 | 相同 | ✅ |
| **USART2** | 0x4000_4400 | 相同 | ✅ |
| **SPI1** | 0x4001_3000 | 相同 | ✅ |
| **I2C1** | 0x4000_5400 | 相同 | ✅ |
| **TMR1** | 0x4001_2C00 | 相同（F422 多 1 通道） | ✅ |
| **TMR2~5** | 0x4000_0000~ | 相同 | ✅ |
| **TMR6** | 0x4000_0400 | 相同 | ✅ |
| **WDT** | 0x4000_3000 | 相同 | ✅ |
| **WWDT** | 0x4000_2C00 | 相同 | ✅ |
| **SysTick** | 0xE000_E010 | 相同 | ✅ |
| **NVIC** | 0xE000_E100 | 相同（中断号多 16 个） | ⚠️ 若硬编码中断号需调整 |

### 11.2 有差异的寄存器（需核对/修改）

| 寄存器 | 地址 | F421 | F422 | 修改操作 |
|:-------|:----:|:-----|:-----|:---------|
| **CRM_CTRL** | 0x4002_1000 | 含 PLLEN、HICKEN | 新增 LVR 控制位 | 检查 LVR 配置 |
| **CRM_CFG** | 0x4002_1004 | AHBDIV[3:0], APB1/2DIV | 同位，域宽可能不同 | 确认分频值 |
| **CRM_PLL_CTRL** | 0x4002_1008 | PLL_MUL[3:0] 等 | **新增 PLL_DIV 位域** | **必须修改 PLL 配置** |
| **CRM_ADC_CLK_CTRL** | 0x4002_101C | 8 分频 | **更多分频选项** | 选择最接近 14 MHz 的分频 |
| **ADC1_SMPR** | 0x4001_240C | 采样时间域 | 相同位域，但 2.5M SPS 对应的 SMP 值不同 | 核对 SMP 取值 |
| **IVT（中断向量表基址）** | 0x0800_0000 | 60 个中断 | **76 个中断**（+16 个新增） | 更换启动文件即可 |

### 11.3 新增寄存器（可选使用）

| 外设 | 基址 | 说明 |
|:-----|:----:|:-----|
| **CAN** | 0x4000_6400 | F421 无，F422 新增 CAN 2.0 |
| **DMA1_CH5~6** | 0x4002_00B0~ | F421 只有 CH1~5，F422 扩展了 CH 配置 |

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## 附录：快速决策树

```
开始迁移
   │
   ├─ PCB 是否需要修改？         → ❌ 不需要（pin2pin 兼容）
   ├─ 启动文件和 PLL 是否需要改？ → ✅ 是（更换 startup + PLL 配置 + Flash wait）
   ├─ FPU 是否需要启用？         → ✅ 强烈建议（编译 + startup 修改）
   ├─ ALP 模型是否需要重写？     → ✅ 定点 → 浮点回退（推荐，精度更高）
   ├─ 链接脚本是否需要改？       → ✅ 是（FLASH 64K→128K, SRAM 16K→20K）
   ├─ ADC 时钟是否需要调？       → ✅ 是（PCLK2 120→180MHz，分频变）
   ├─ USART/定时器/DMA 需要改？  → ❌ 不需要（寄存器兼容）
   ├─ CAN 外设需要配置？         → ⬜ 可选（不使用则跳过）
   └─ EMC 是否需要重测？         → ✅ 建议（主频升 50% 辐射可能增大）
```

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*文档版本：V1.0 / 2026-07-21*  
*目标芯片：AT32F421K8T7 → AT32F422KBT7 迁移*