generated from hulk/gd32f4xx_template_cmake_vscode
143 lines
5.2 KiB
C
143 lines
5.2 KiB
C
#include "ntc.h"
|
||
#include "gd32f4xx_adc.h"
|
||
#include "gd32f4xx_rcu.h"
|
||
#include "gd32f4xx_gpio.h"
|
||
#include "board_config.h"
|
||
#include <math.h>
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 配置 NTC 引脚（PC5 模拟输入）与 ADC0 常规通道。
|
||
*/
|
||
static void ntc_gpio_adc_config(void) {
|
||
/* 使能 GPIOC 与 ADC0 时钟 */
|
||
rcu_periph_clock_enable(NTC_GPIO_RCU);
|
||
rcu_periph_clock_enable(NTC_ADC_RCU);
|
||
|
||
/* PC5 模拟输入模式 */
|
||
gpio_mode_set(NTC_GPIO_PORT, GPIO_MODE_ANALOG, GPIO_PUPD_NONE, NTC_GPIO_PIN);
|
||
|
||
/* ADC0 独立模式，常规通道软件触发、单次转换、右对齐 */
|
||
adc_sync_mode_config(ADC_SYNC_MODE_INDEPENDENT);
|
||
adc_special_function_config(NTC_ADC, ADC_CONTINUOUS_MODE, DISABLE);
|
||
adc_special_function_config(NTC_ADC, ADC_INSERTED_CHANNEL, DISABLE);
|
||
adc_external_trigger_config(NTC_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL, EXTERNAL_TRIGGER_DISABLE);
|
||
adc_data_alignment_config(NTC_ADC, ADC_DATAALIGN_RIGHT);
|
||
adc_channel_length_config(NTC_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL, 1U);
|
||
adc_routine_channel_config(NTC_ADC, 0U, NTC_ADC_CHANNEL, NTC_SAMPLETIME);
|
||
|
||
adc_enable(NTC_ADC);
|
||
adc_calibration_enable(NTC_ADC);
|
||
}
|
||
|
||
void ntc_init(void) {
|
||
ntc_gpio_adc_config();
|
||
}
|
||
|
||
/**
|
||
* @brief 触发一次转换并读取 12bit 原始值。
|
||
*/
|
||
static uint16_t ntc_read_raw_once(void) {
|
||
adc_flag_clear(NTC_ADC, ADC_FLAG_EOC);
|
||
adc_software_trigger_enable(NTC_ADC, ADC_ROUTINE_CHANNEL);
|
||
|
||
/* 等待转换完成（EOC） */
|
||
while (SET != adc_flag_get(NTC_ADC, ADC_FLAG_EOC)) {}
|
||
return (uint16_t)adc_routine_data_read(NTC_ADC);
|
||
}
|
||
|
||
float ntc_read_temperature(void) {
|
||
uint16_t samples[NTC_SAMPLE_COUNT];
|
||
uint32_t sum = 0U;
|
||
|
||
/* 采集 NTC_SAMPLE_COUNT 个样本 */
|
||
for (uint8_t i = 0; i < NTC_SAMPLE_COUNT; i++) {
|
||
samples[i] = ntc_read_raw_once();
|
||
}
|
||
|
||
/* 插入排序（16 元素，开销可忽略），为修剪均值做准备 */
|
||
for (uint8_t i = 1; i < NTC_SAMPLE_COUNT; i++) {
|
||
uint16_t key = samples[i];
|
||
int8_t j = (int8_t)(i - 1);
|
||
while (j >= 0 && samples[j] > key) {
|
||
samples[j + 1] = samples[j];
|
||
j--;
|
||
}
|
||
samples[j + 1] = key;
|
||
}
|
||
|
||
/* 修剪均值：去掉每端 NTC_TRIM_COUNT 个极值（野值/毛刺）后取平均 */
|
||
for (uint8_t i = NTC_TRIM_COUNT; i < (NTC_SAMPLE_COUNT - NTC_TRIM_COUNT); i++) {
|
||
sum += samples[i];
|
||
}
|
||
float adc_val = (float)sum / (float)(NTC_SAMPLE_COUNT - 2U * NTC_TRIM_COUNT);
|
||
|
||
/* 分压点电压：上拉 R_PULL 在 VREF 侧，NTC 接 GND 侧 */
|
||
float voltage = adc_val * NTC_VREF / NTC_ADC_MAX;
|
||
|
||
/* 开路/短路判定：电压贴近电源轨说明 NTC 支路没有形成分压通路 */
|
||
if (voltage >= 0.97f * NTC_VREF) {
|
||
return -273.15f; /* 开路（PC5 被上拉拉满，NTC 未连通） */
|
||
}
|
||
if (voltage <= 0.03f * NTC_VREF) {
|
||
return -274.15f; /* 短路（PC5 被拉到 GND） */
|
||
}
|
||
|
||
/* 反解 NTC 阻值：V = VREF * R / (R_PULL + R) => R = R_PULL * V / (VREF - V) */
|
||
float r_ntc = NTC_R_PULL * voltage / (NTC_VREF - voltage);
|
||
|
||
/* B 值公式：1/T = 1/T25 + ln(R/R25)/B */
|
||
float t_k = 1.0f / (1.0f / NTC_T25 + logf(r_ntc / NTC_R25) / (float)NTC_B_VALUE);
|
||
return t_k - 273.15f;
|
||
}
|
||
|
||
/******************************************************************************/
|
||
/* 后台采样 + 全局最新值：各消费者（debug 打印 / M1 / M2 上报）共享一次采样 */
|
||
/******************************************************************************/
|
||
|
||
static float s_ntc_last_temp = -273.15f; /* 最新温度（初值 = 开路标记） */
|
||
static uint16_t s_ntc_sample_divider = 0; /* 主循环 10ms 圈分频计数 */
|
||
|
||
/* 滑动中值滤波（V0.1.11）：真机读数毛刺可持续 1.4s+（曾抓到 14 帧连续
|
||
OPEN），会穿透控制环的斜率限幅并触发猛拉。最近 NTC_MEDIAN_N 个样本取
|
||
中值——单点/短串毛刺被完全剔除，滞后仅 ~0.2s（远小于低通滤波）。
|
||
故障标记值（-273/-274）参与排序：偶发 OPEN 被中值滤掉，连续 >=3 帧才
|
||
成为中值（等效又一层去抖），故障判定语义不变。 */
|
||
#define NTC_MEDIAN_N 5U
|
||
static float s_ntc_win[NTC_MEDIAN_N];
|
||
static uint8_t s_ntc_win_idx = 0;
|
||
static uint8_t s_ntc_win_fill = 0;
|
||
|
||
void ntc_sample_task(void) {
|
||
/* 主循环周期 10ms：按 NTC_SAMPLE_PERIOD_MS 分频触发一次采样 */
|
||
if (++s_ntc_sample_divider >= (NTC_SAMPLE_PERIOD_MS / 10U)) {
|
||
s_ntc_sample_divider = 0;
|
||
|
||
float v = ntc_read_temperature();
|
||
s_ntc_win[s_ntc_win_idx] = v;
|
||
s_ntc_win_idx = (uint8_t)((s_ntc_win_idx + 1U) % NTC_MEDIAN_N);
|
||
if (s_ntc_win_fill < NTC_MEDIAN_N) {
|
||
s_ntc_win_fill++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 插入排序后取中值（5 点，开销可忽略） */
|
||
float tmp[NTC_MEDIAN_N];
|
||
for (uint8_t i = 0; i < s_ntc_win_fill; i++) {
|
||
tmp[i] = s_ntc_win[i];
|
||
}
|
||
for (uint8_t i = 1; i < s_ntc_win_fill; i++) {
|
||
float key = tmp[i];
|
||
int8_t j = (int8_t)(i - 1);
|
||
while (j >= 0 && tmp[j] > key) {
|
||
tmp[j + 1] = tmp[j];
|
||
j--;
|
||
}
|
||
tmp[j + 1] = key;
|
||
}
|
||
s_ntc_last_temp = tmp[s_ntc_win_fill / 2U];
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
float ntc_get_temperature(void) {
|
||
return s_ntc_last_temp;
|
||
}
|