ct.c

源文件路径：midware/meter/ct.c 所属模块：midware/meter（CT 采样） 代码行数：1494

1. 文件职责

本文件实现 EMS 主控板上的 CT（电流互感器）交流采样通道：通过 TIM1 触发 ADC2 + DMA1_CH0 以 100Hz×100 点的方式采集电网三相电压/电流与 PV 侧电流，再用 TIM2 + EXTI10_15 的外部中断捕获市电方波下降沿来测量电网频率。采样结果在 task_sampling 任务中做均值（中值）去偏、真有效值（RMS）计算、FIR 滑动平均滤波、分段线性校准，最终写入全局表 g_t_ct（t_grid_ct_info / t_pv_ct_info），并累加电量。它处在数据流的最前端：midware/meter/meter.c 的 ct_handle() 每隔 500ms 调用本文件导出的 ct_read_*() 接口把 CT 数据搬进 g_t_meter.t_grid_info / t_pv_info，logic 层与 modbus 从机再从这里取数，因此本文件是整个 EMS 功率/频率数据的源头。同时它还负责采样异常（fault bit 18）判定与两条调试用的电网波形曲线录制（本地 g_grid_sampling_curve_t 与上报服务器的 g_server_grid_sampling_curve_t）。

2. 关键数据结构与宏

3. 函数清单

4. 核心逻辑解析

4.1 采样链路初始化与三重中断/任务协作

ct_sampling_init()（ct.c:61）一次性配置好整条链路：

• adc2_init() + adc_dma1_channel0_init()：ADC2 规则组走 DMA1 通道 0，共 4 个通道（ADC_CHANNEL=4，hardware/dma/dma.h:21）。
• timer1_init(100, 167)：TIM1 以 100Hz、每周期 167 个计数值触发 ADC，即每 10ms 采一批。
• timer2_init() + exti10_15_init()：TIM2 计时 + EXTI 外部中断捕获市电方波下降沿。

三者的配合方式是：

1. TIM1 每 10ms 触发 ADC2 采样，DMA 按 ADC_DATA_LEN = ADC_CHANNEL * NUM_OF_SAMPLES = 4*250 = 1000 个半字搬运到 g_t_dma_data.t_dma_data[idx].s_s16_samples_value[250][4]。
2. 搬运完成进 DMA 传输完成中断 → adc_regular_data_recv()（ct.c:795）。
3. adc_regular_data_recv() 记录本缓冲区有效点数 s_u16_dma_data_len = (ADC_DATA_LEN - 剩余传输数)/ADC_CHANNEL，置 s_u16_dma_data_flag = TRUE，然后在 t_dma_data[DMA_BUFF_NUM=3] 中找下一个 flag == FALSE 的空缓冲重新配置 DMA 地址与传输数量并启动；若三个缓冲都满则回绕到下标 0（ct.c:809-ct.c:832，i >= DMA_BUFF_NUM 的判断被刻意放在循环最前以防数组越界）。最后 OSSemPost(g_t_ct_sample_sem) 唤醒采样任务。
4. task_sampling() 用 OSSemPend(g_t_ct_sample_sem, 100, &err) 等待（ct.c:883），遍历 3 个 DMA 缓冲，对每个 flag == TRUE 的缓冲做计算并把 flag 清为 FALSE，形成生产者/消费者环形缓冲。

信号量定义在 user/main.c:59（OS_EVENT *g_t_ct_sample_sem），在 user/main.c:114 由 OSSemCreate(0) 创建；采样任务由 user/main.c:277 的 OSTaskCreateExt(task_sampling, ...) 静态创建。

4.2 中值（DC 偏置）计算

task_sampling() 维护 9 个累加器 l_s32_add_value_channel[9] 与中值 l_s32_mid_value_channel[9]，初值 2048（对应 ADC 12bit 中点）。

• 前 FILTER_DEPTH_MID(=200) 个缓冲：只累加 4 个通道的采样值并 l_u16_mid_count++。
• 达到 200 后采用滑窗刷新：acc[i] -= acc[i]/200 再累加本批 4 通道的 Σ sample，中值 = acc[i] / (200 * l_u16_dma_data_len)（ct.c:918-ct.c:954）。

注意：并离网切换时会检测 l_u8_detect_first != s_u8_detect_first（ct.c:886），一旦变化就把累加器清零、中值复位为 2048，重新收敛。这就是文件注释里说的「并离网切换中值初始化」。

第 4 个通道（s_s16_samples_value[count][3]）不是电流/电压，而是 ADC2_IN7 的板温采样，通过 set_adc2_in7_data() 上报：中值收敛后用中值，否则用首个样本（ct.c:1044-ct.c:1051）。

4.3 RMS 与功率计算（关键公式）

对每个有效点 count（ct.c:972-ct.c:1042）：

l_s32_temp[0] = sample[0] - mid[0]        // 电压瞬时值
l_s32_temp[1] = sample[1] - mid[1]        // GRID 侧电流瞬时值
l_s32_temp[2] = sample[2] - mid[2]        // PV   侧电流瞬时值

sum_grid_active_power_a += temp[0]*temp[1]      // 电压×GRID电流
sum_pv_active_power_a   += temp[0]*temp[2]      // 电压×PV电流

temp[0] = temp[0]*992/4096                      // 电压标度
temp[1] = temp[1]*233/4096                      // GRID 电流标度
temp[2] = temp[2]*233/4096                      // PV   电流标度
sum_grid_value_a  += temp[0]*temp[0]            // 电压平方和
sum_grid_curr_a   += temp[1]*temp[1]            // GRID 电流平方和
sum_pv_curr_a     += temp[2]*temp[2]            // PV   电流平方和

一个缓冲处理完后（ct.c:1055-ct.c:1069）：

sum_grid_active_power_a = (sum_grid_active_power_a / 75) / len     // 有功均值
sum_grid_value_a  = sqrt(sum_grid_value_a  * 10000 / len)          // 电压有效值 ×100
sum_grid_curr_a   = sqrt(sum_grid_curr_a   * 10000 / len)          // GRID 电流有效值 ×100
sum_pv_curr_a     = sqrt(sum_pv_curr_a     * 10000 / len)          // PV 电流有效值 ×100

即无功真有效值算法：Xrms = sqrt( (10000/N) · Σ x_i² )，乘 10000 是为了在整数域保留两位小数。/75 是功率的标度转换（魔法数字），全文件仅此一处出现。

随后依次调用 cal_grid_vol()、pv_active_curr_filter()、grid_active_curr_filter()、grid_active_power_filter()、pv_active_power_filter() 完成滤波与落表；并在 ct.c:1091-ct.c:1092 把三相有功相加得到 s32_ct_actpower_t（总有功）。

4.4 滑动平均滤波与分段线性校准

四个 *_filter() 函数使用完全相同的一阶增删法滑动窗口（以 cal_grid_vol() 为例，ct.c:80）：

• 窗口未满（cnt < FILTER_DEPTH_*）：filter += 新值，把新值存入 hist[cnt]，cnt++。
• 窗口已满：filter -= hist[idx]，filter += 新值，均值 = filter / DEPTH；hist[idx] = 新值，idx = (idx+1) % DEPTH。

好处是 O(1) 复杂度、无需每次重新求和，代价是 filter 累加器是 u32/s32，长期运行不会溢出（深度最大 200 × 值域）。

校准采用「分段线性」：把 CT_CALIBRATION_TABLE_T 数组当作多段折线，按输入值落在哪个 s16_calibration_point 区间选择 s16_calibration_coef / s16_calibration_offset：

• 电压/有功（2 点表或有功表的 4 段）：out = in * coef / 10000 + offset（ct.c:138-ct.c:146、ct.c:436-ct.c:452）。
• 电流（5 点表，实际只用前 4 段）：分界点还要乘以 10/23（魔法数字，与采样电路放大倍数相关），且不加 offset，out = in * coef / 10000（ct.c:227-ct.c:243）。

GRID 侧有功校准由 calibration_flag（实参为 s_u8_detect_first）控制——只有在并网稳定后才做校准；PV 侧有功在并网模式下反而传 FALSE（因为此时功率是用 backup_volt * pv_current / 100 反算的，见 4.6）。

4.5 频率测量状态机

频率由 grid_freq_sampling_handle()（ct.c:719）在 EXTI10_15 中断中被调用，是一个两状态机：

状态 A：首次下降沿（s_u8_detect_first == FALSE，ct.c:751）

• timer2_start_stop_control(FALSE) → timer2_set_counter(0) → timer2_start_stop_control(TRUE)，从零起计。
• 置 s_u8_detect_first = TRUE。
• 复位采样链路：关 ADC2、关 DMA 完成中断、关 DMA 通道、memset(&g_t_dma_data, 0, ...)。
• 重配 DMA 到 t_dma_data[0]、传输数 ADC_DATA_LEN、使能完成中断与通道、adc_enable(ADC2)。
• 该次 l_u32_ct_frequency_temp 保持 0，因此本次会把频率写成 0。

状态 B：后续每个下降沿（ct.c:724）

• 读 timer2_get_counter()；若 <= 28000 直接返回（去抖/防误触发，28000 是魔法数字）。
• 计数器清零，累加频率：freq_001Hz = 2000000000 / counter - 1（TIM2 计数频率以 2MHz 反推，即 f = 2e9 / ticks，单位 0.001Hz）。
• 若已采满 FILTER_DEPTH_FREQ(=10) 次，用「先减均值再加新值」的方式维护滑动平均：sum = sum - sum/10 + new，freq = sum/10；否则只累加并 cnt++。
• 异常闭锁：若 freq 落在 (42000, 65000)（即 42.00~65.00Hz）区间，说明市电波形正常，关掉 ADC2 与 DMA 通道，停止高频采样；只有检测到不正常才重新由状态 A 打开。
• 最后写 u16_fast_ct_frequent = freq（0.001Hz），并按四舍五入（freq % 10 >= 5 进位）写 u16_ct_frequent（0.01Hz），GRID 与 PV 两张表同时写；s_u32_freq_sampling_tick = OSTimeGet()。

4.6 并/离网模式对采样与功率的影响

task_sampling() 中：

• 若 g_t_meter.t_config_data.u8_gridforming_en == TRUE（并机/并网构网模式，ct.c:1076），PV 侧有功不再来自 CT 的 V×I，而用逆变器输出电压乘 CT 电流反算：

  pv_power_x = g_t_inv_info.t_run_info.u16_backup_volt_x * ct_current_x / 100

并强制 calibration_flag = FALSE（ct.c:1078-ct.c:1081）。

• 否则走正常的 CT 功率通路。

频率丢失检测（ct.c:1113）：若距上次成功测频超过 100ms 且 s_u8_detect_first == TRUE，则把 s_u8_detect_first 置 FALSE，并把 GRID/PV 两张表的电压、电流、三相与总有功、无功、视在、功率因数、频率全部清零（ct.c:1119-ct.c:1147），避免在市电消失时把残值上报给上层。

采样异常检测（ct.c:1095）：条件

(DMA有效点数 < 150 || 电压 < 300) 且 频率 >= 4200 (42.00Hz)
且 板型 != BOARD_EMS3_6_3_E 且 板型 != BOARD_EMS3_6_4_E

成立时，与 s_u32_sampling_anomaly_tick 比较，超过 2000ms 才置 ems_set_fault_bit(18, TRUE)，否则先清；不成立时清故障并把计时基准刷新为当前 tick。这是一个带 2 秒确认的故障上报。

4.7 电量累计算法

grid_ct_energy_statistics()（ct.c:598）与 pv_ct_energy_statistics()（ct.c:656）结构一致，以 GRID 版本说明：

• 每次调用用 OSTimeGet() 求本次调用与上次的时间差 Δt（ms），并做了 tick 回绕处理（ct.c:609-ct.c:619）。
• s_u32Time_sum += Δt 累计到 1 分钟。
• 若 s32_ct_actpower_t > 0，累加到 s_u32_input_temp += |P|·Δt；否则累加到 s_u32_output_temp += |P|·Δt（区分正/反向电量）。
• 当 s_u32Time_sum >= 1000*60 时结算：

  s_u32_input += s_u32_input_temp / (s_u32Time_sum * 60)
  s_u32_input_temp = s_u32_input_temp % (s_u32Time_sum * 60)
  电量 += s_u32_input / 10
  s_u32_input %= 10
  s_u32Time_sum = 0

即把 W·ms 换算成电量单位（综合 /60 与 /10 两步后，1 个 LSB≈10Wh），余数保留到下一分钟，避免整数除法丢精度。写回 u32_ct_energy_input/output。

4.8 波形曲线录制（两条独立通道）

在 RMS 累加循环内（ct.c:978-ct.c:1032）并行录制两条互斥的曲线：

1. 本地曲线 g_grid_sampling_curve_t（u8_sampling_curve_en == TRUE 时）：双缓冲结构，u8_sampling_curve_buf_flag == FALSE 时填 curve1_buf，每点占 2 个 u16（电压、电流），计数满 SAMPLING_CURVE_NUM(=1000) 就置 u8_sampling_curve1_send_flag；buf_flag == TRUE 时填 curve2_buf，满则置 u8_sampling_curve2_send_flag。两个 flag 置位即切换缓冲，形成「边采边发」的双缓冲。
2. 服务器曲线 g_server_grid_sampling_curve_t（u8_server_sampling_curve_en == TRUE 时）：单缓冲，满 SERVER_SAMPLING_CURVE_NUM(=5000) 时置 u8_server_sampling_curve_send_flag = TRUE、计数清 0、关掉使能，并打上 SYSTEM_DATETIME 时间戳（ct.c:1019-ct.c:1025）。上层由 net/ems.c 的 STATUS_SEND_GRID_CT_SAMPLING_DATE 状态机负责发送。

两条曲线由外部（hmi / 服务器命令）设置 _en 标志后开始录制。

4.9 CT 数据回灌电表表（与 meter 模块的耦合）

采样任务末尾（ct.c:1154-ct.c:1164）调用 meter.c 的 ct_handle(u8 site, METER_RUN_TABLE_T *, u8 negate, u8 *hw_ver, u16 hw_ver_len)：

• 当 meter_get_meter_or_ct(GRID_METER) == CT_SAMPLING 时，把 CT 数据当作 GRID 电表数据写入 g_t_meter.t_grid_info，同时带上取反标志与硬件版本号。
• 当 PV 侧不是电表采样（meter_get_meter_or_ct(PV_METER) != METER_SAMPLING）且 g_t_meter.t_pv_info.u8_detect_flag == TRUE 时，把 CT 数据写入 g_t_meter.t_pv_info。
• 两个调用都排除 BOARD_EMS3_6_3_E / BOARD_EMS3_6_4_E 板型。
• ct_handle() 内部自带 500ms 节流（midware/meter/meter.c:4386），所以不必担心这里调用过于频繁。

4.10 对外读接口与桩函数

ct_read_*() 系列全部是纯查表函数，直接读 g_t_ct 并做 site/phase 分支；default 分支统一返回 0。只有 ct_read_frequent() 支持 FAST_GRID_CT（返回 0.001Hz 分辨率的 u16_fast_ct_frequent）。ct_read_reactpower()（ct.c:1367）与 ct_read_factor()（ct.c:1392）所有分支都赋 0，是未实现的桩函数——目前 CT 方案不计算无功与功率因数。

ct_energy_clear()（ct.c:1476）除清零电量外，还会去写 dsp_meter_calibration_data.u16_clear_cmd = 7 并置 u8_send_calibration_mode_flag，即顺带向 DSP 发送「林内电表数据清零」命令；然后 save_job_post(CT_ENERGY_PAGE)（CT_ENERGY_PAGE = 4081，data/system_config/system_config.h:33）投递持久化作业。

5. 对外接口

本文件导出（供外部调用）

本文件调用的外部函数/变量

6. 依赖关系

依赖（本文件 include / 使用）

ct.h、dma.h、adc.h、timer1.h、timer2.h、math.h、main.h、system_aux.h、system_config.h、board_init.h、meter.h、inverter.h、exti.h、gpio.h、data.h、alphaess_comm_can.h（ct.c:13-ct.c:28）。

被依赖（哪些文件会用到它）

• midware/meter/meter.c（ct_handle() 读 CT 数据；meter.c 亦处理 CT 采样与电表采样的互斥选择）
• data/data.c（ct_energy_clear）
• data/system_config/system_config.c（读写并持久化 g_t_ct.t_ct_energy、t_ct_config）
• midware/interface/modbus/modbus.c（Modbus 从机寄存器映射到 ct_read_*）
• logic/dispatch.c（用 ct_read_frequent 做频率越限判断）
• net/ems.c（服务器波形曲线上报）
• user/main.c / user/main.h（创建采样任务与信号量）
• hmi/（菜单界面显示 CT 数据、下发曲线录制命令）

7. 备注与风险点

1. B/C 相功率恒为 0：在 task_sampling() 的累加循环里只累加了 l_s32_sum_grid_active_power_a（ct.c:1034）与 l_s32_sum_pv_active_power_a（ct.c:1035），_b/_c 三个变量虽被声明和清零（ct.c:965-ct.c:970）但从未累加，随后却被除以 75 和点数（ct.c:1056-ct.c:1060）传给滤波器。这与 DMA 只采 4 个通道（V、GRID_I、PV_I、温度）、硬件仅单相 CT 的现状相符，但对三相 CT 硬件来说这是明确的遗漏。
2. l_s32_mid_value_channel[4..8] 是死数据：初始化、复位（ct.c:873-ct.c:876、ct.c:896-ct.c:899）都只覆盖下标 0-3，其余 5 个从未被使用，属于可清理的冗余（原调试打印 ct.c:1175-ct.c:1178 曾用到，现已注释）。
3. abs() 作用于无符号量：cal_grid_vol() 中 abs(l_u16_grid_v_temp[i]) < l_pt_cal[i][0].s16_calibration_point（ct.c:138）以及 cv.c 的功率死区判断（ct.c:459）中 abs() 的实参来自可能已溢出为负值的 u16，函数式宏 abs 对无符号取绝对值无意义，建议改为有符号中间变量。
4. 校准系数写入 u16/溢出风险：l_u16_grid_v_temp[i] = (... )/10000 + offset（ct.c:140、ct.c:144）右侧可为负，回写无符号变量会回绕，随后才在 ct.c:154-ct.c:156 用 < 0 判断（该判断永远为假）。
5. 大量魔法数字：/75（功率标度，ct.c:1055）、*992/4096、*233/4096（电压/电流标度，ct.c:1036-ct.c:1038）、*10000（RMS 扩位，ct.c:1061）、28000（TIM2 计数器下限，ct.c:728）、2000000000（频率换算常数，ct.c:736、ct.c:741）、*10/23（电流校准分界点标度，ct.c:227）、300（电压异常阈值）、150/238（DMA 点数有效窗口，ct.c:910）、42000/65000（频率有效区间）、4200（频率异常阈值，ct.c:1095）、2000（异常确认窗口）、100（频率丢失窗口）。这些常量没有命名宏，改动风险高。
6. FILTER_DEPTH_FREQ 收敛前的频率是 0：l_u32_ct_frequency_temp 只在 s_u8_freq_sampling_cnt >= 10 时才被赋值（ct.c:733-ct.c:743），前 10 个周期它一直是 0，却被无条件写到 u16_ct_frequent / u16_fast_ct_frequent（ct.c:773-ct.c:785）。上层若在此期间读频率会拿到 0。
7. 首次下降沿分支会重配 DMA 但不清 e_dma_buff_idx：ct.c:764 只 memset 了 g_t_dma_data（会顺带清零 e_dma_buff_idx），但在 adc_regular_data_recv() 正在中断中操作 DMA 时重配同样的寄存器，存在并发风险（中断优先级关系中未见屏蔽）。
8. 电量统计依赖任务周期：grid_ct_energy_statistics() 用两次调用之间的 OSTimeGet() 差值估算 Δt，若采样任务被长时间阻塞（例如 ct_handle() 内部的电表通讯），Δt 会被合并成一个大值一次结算，短时功率尖峰可能被平均掉。
9. ct_read_einput/eoutput 读的是持久化副本 t_ct_energy，而累加写入的是运行表 t_ct_data.u32_ct_energy_input。两者由 data/system_config/system_config.c:1633-system_config.c:1636（上电加载）与 system_config.c:3044-system_config.c:3047（保存）同步；若保存作业延迟或失败，ct_read_einput() 的读数会与实时累加值不一致（存在最长一个保存周期的滞后）。
10. DMA_BUFF_NUM 循环上界与越界防护：for (size_t i = 0; i <= DMA_BUFF_NUM; i++)（ct.c:809）用了 <= 而非 <，靠循环体内 i >= DMA_BUFF_NUM 提前 break 兜底；写法脆弱，若后人调整循环体顺序就会越界。
11. DEBUG_SAMPLING == 1 时才有中断计数（ct.c:797-ct.c:799、ct.c:1181-ct.c:1183）；ct.c:1166-ct.c:1179 是整块被注释的调试打印代码，属于遗留。