ARSNAV · PFG100 角速度感測器

專案規格整理與核心演算法說明 — 由韌體 repo（H743VIT6）最新主線、上位機 repo（ARSnav-2405-graph-file）與 reference-doc 規格 PDF 交叉考證而成。

基準：韌體 origin/STM32-Diff-Mode-v2310-#G26 @ 1f0d654「G008 latest」(2026-06-16)　·　上位機 origin/STM32-H7-SingleEnded @ 4140e38「add latest 4019 commands」(2026-06-16)　·　規格 PFG100 Embedded Table v7.3 (26-0603)。
本文件所有技術結論皆標註 commit SHA 或 檔案:行 佐證；無法由程式碼證實者標 待確認。

1專案總覽

PFG100 是一具 角速度感測器（Angular Rate Sensor / gyro）。其讀出原理為：一顆受控光源（透過外部 DAC 調功率）照射感測元件，光電差動訊號經 24-bit ΔΣ ADC 取得差壓 Vd（Pdi），再由 STM32H743（H7）韌體做溫度補償、scale-factor 多項式換算，輸出角速度 W（deg/s, dps）與累積角度 A（°）。一具 Faulhaber 直流馬達（IE3-1024 編碼器 / MCDC3006 控制器）作為轉動/激勵源，由 PC 上位機透過 Faulhaber MCL 腳本控制。

韌體：C / STM32 HAL上位機：C# WinForms通訊：USB-CDC / UART(4.5 Mbaud) / CAN / RS232 / RS422 / MIL1553輸出：W、角度 A、診斷多訊號串流

2G001–G009 是「平行模型」（必讀）

G001…G009 是 ARSNAV 並行維護的一組 模型（models / modules），彼此平行、並列存在，不是時間先後的「世代」。每個模型是一套獨立的訊號處理 / 參數模型（含校正係數 a/b/c/k/Szc、RmOff 等旗標），各自編成獨立的韌體 hex-files/<日期>/G00X.hex，可分別燒到單元上比較或選用。

3系統架構與資料流

一句話：sensor → MCP3561 讀單一 Pdi(=Vd) ＋ STM32 內建 ADC 掃輔助電壓/三溫度 → WCalculating() 溫補(a/b/c)算 Vb、V=Pdi·Rm−Vb、SF 8 階多項式(k)算 W=SF·V → 扣靜態零偏 Wz、過 B16x–B19x 死區/濾波 → 角度積分 A+=W·Δt → 經 USB CDC(CDC_Transmit_HS)/UART(huart1) 以 C/D 格式輸出。

4硬體堆疊

參考：reference-doc/Faulhaber/{2342_CR, IE3-1024, MCDC 3006S}.pdf　·　reference-doc/MCP3561/…DS20006181B.pdf

5訊號鏈與數學模型

核心函式 WCalculating() （20260121-H7B0RBT6/Core/Src/main.c:799-929）。流程：

5.1 溫度補償 → Vb（偏壓補償）

// main.c:804-858
x = Ta-Tac; y = Tb-Tbc; z = To-Toc;                 // 三溫度相對校正中心
for(i=0..7){ A_val += a[i]*x^i; B_val += b[i]*y^i; C_val += c[i]*z^i; }  // 各 8 階多項式
Tao=|Ta-To|; Tab=|Ta-Tb|; Tob=|To-Tb|;  tt = 2*(Tao+Tab+Tob);
P1=(Tao+Tab)/tt; P2=(Tao+Tob)/tt; P3=(Tab+Tob)/tt;  // 溫度距離權重
Vb = R*(P1*A_val + P2*B_val + P3*C_val) + (1-R)*(Q1*A_val + Q2*B_val + Q3*C_val);
// 固定權重 Q1=0.02, Q2=0.95, Q3=0.03 ; 混合係數 R=0.25  (main.c:793-796)

三個感測溫度（To/Ta/Tb）各算一條 8 階多項式（係數 a/b/c），再以「溫度彼此距離」動態權重 P 與固定權重 Q 混合，得偏壓補償 Vb。

5.2 主訊號 Vd → 角速度 W

// main.c:891-929
Rm = (RmOff==1) ? 1 : (|Vm|>1e-6 ? Vmc/Vm : 1);     // RmOff 決定是否做比例校正
V  = Pdi*Rm - Vb;                                    // 扣除偏壓後的有效訊號
k0 = Szc_val; for(i=0..7) k0 += h[i]*z^i;            // SF 零次項（溫補；G008 h[]=0 → k0=Szc_val=306）
k[0] = k_RmOff[0] = k0;
SF = 0; for(i=0..7) SF += k[i]*V^i;                  // scale factor：V 的 8 階多項式
W  = SF * V;                                         // 角速度 (dps)

5.3 後處理

扣靜態零偏 W_curr = W − Wz（Wz 來自 B200 靜態量測）→ 過 B16x–B19x 死區/濾波（見 §6.6）→ 角度積分 A += W·Δt/1000（ms→deg, main.c:2257）。

6八大核心演算法

這是你要的「各自的演算法」。每項標註觸發指令、實作行號與引入 commit。

6.1 溫度補償多項式（a/b/c → Vb）

6.2 Scale-Factor 換算（k → W=SF·V）

6.3 Bias Nulling — B110（iDAC 自動歸零）

6.4 光源功率收斂 — B111 / B112 / B113（eDAC）

6.5 Vd 後濾波 BWEMA — B150 / B151

6.6 人工死區 / 變化率濾波 — B16x / B17x / B18x / B19x

統一 filter_mode（6/7/8/9），以 W_curr=W−Wz、dWi=W_curr−W_prev、門檻 filter_Z：

實作 main.c:938-979；命令解析 1831-1879　·　29fee6b(b170/171)、74f0c35(B190/191)

6.7 靜態偵測 — B200 / B201

6.8 角度積分與診斷串流 — C001-003 / B300 / D008-D024

7G001–G009 平行模型一覽

每個 G00X 是一個獨立、平行的模型；下表列各模型的參數與原始碼出處。「原始碼 commit」標出該模型參數區塊在 main.c 的出處；數值取自各 PFG100-G00X 區塊。同一模型在不同 commit 可能被重新擬合（數值不同），實際出貨數值以 hex 發布紀錄為準。

👉 每個模型的獨立詳細頁（完整參數 + 演算法 + 更新日期 + Gmail 連結，開新分頁）：模型總覽　·　G001 · G002 · G003 · G004 · G005 · G006 · G007 · G008 · G009

G008 完整常數（= 現行韌體 active 區塊，對應 Embedded Table PDF）

// 20260121-H7B0RBT6/Core/Src/main.c:203-232  (PFG100-G008)
modNumber=100; serNumber=8; T_in_C=25;
Vdc=0.20331; Vsc=0; Vmc=1.75386; Toc=1.78163; Tac=1.76133; Tbc=1.77274;
a[8]={0.2025, -0.00848, -0.31429, -0.71254, 2.29539, 3.88286, -4.38058, -5.69335};
b[8]={0.20271, 0.06667, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
c[8]={0.20233, -0.01076, -0.33671, -0.76903, 2.65449, 4.28482, -5.48742, -6.11092};
h[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};   Szc_val=306;
k[8]={0, 0.3320, 5.1603, -0.3871, 2.8707, 0.7676, -0.5158, -0.1996};   RmOff=0;
Td=0; To_prev=0;   // 溫度微分（D024 診斷用）

8Embedded Table 校正表（v7.3）

感測器內部「靜態可改寫 / 防覆寫」記憶體保留區的資料結構：16 個位址（Addr 0–15）× 16 欄（Col 1–16），每元素 double-byte。下表為規格 PDF 的版面（標註 G008 已知填值）。

來源：reference-doc/PFG-ET-ai1_Gxxx-260309(p1).pdf（版面）＋ G008-260603(p11)（填值）。第 0 列為裝置 ID/校正資訊；a/b/c 為溫補多項式；h/k/Szc/SF 為 scale-factor。

9序列指令集（v.26-0311）

四字元 ASCII 指令，分四群。下為重點（完整見 reference-doc/CommandSet+ReleaseLog_B0）。

A 群 — 裝置 / 通訊 / 模式

B 群 — 演算法（見 §6）

C 群 — 連續感測　/　D 群（4000）— 診斷

10上位機 GUI（2405dma / ARSnavPFG100）

一支 C# WinForms 序列埠診斷繪圖記錄器（專案名沿用舊版 ADLink USB-2405，但 H7 分支已全面改走 SerialPort）。

11arsnav.com 網站診斷（已確診）

RUDA 反映「網站壞了」。實測 + Gmail 考證，根因已確認：

登入地圖（你問的「帳密在哪」）

修復建議（救回 vs 搬遷）

佐證：Cloudflare DNS（A 66.96.147.106 → 反查 eigbox.net EIG 主機；webmail/mx 66.96.x；SPF ip4:66.96.128.0/18）；Weebly「The export of your site is ready」(2024-10-08)、「Unauthorized Renewal / Refund」串 (2024-10, squareup.com, 退款 $120)；Cloudflare「arsnav.com即将到期」(2025-08-03)。

12RUDA 往來重點（Gmail 考證）

團隊與角色

往來時間軸（對應演算法里程碑）

校正表版本鏈（RUDA 以 PDF 下發、Tony 建進韌體）：Embedded Table v7.2(251105) → G007(251203) → G008(260309 / 260603, v7.3)。完全印證 §2「G00X = RUDA 定義的平行模型」。

A詞彙表

B待確認清單

1. Snc=Sn−Sc、Sn/Sc/scan1~12/S1..Sn：active main.c 無此識別子；4010 實為 RmOff 切換 → 規格的採集欄序需與韌體對齊。
2. commit 1f4bc82 訊息中的「XOR」無對應程式碼。
3. 4023/4024：韌體有，但上位機 H7Command.cs enum 目前最高到 4019/4109/4119。
4. G005 校正常數無法從 repo 還原（僅有凍結 hex，原始碼無區塊）。
5. 各模型「同代號多組數值」反映重複校正；哪一組對應實際出貨需以 hex 發布紀錄核對。
6. PFG100 的確切感測物理原理（光學/旋轉/MHD…）未在程式碼中明示。
7. arsnav.com 的 builder 平台、後台帳密、網域註冊商、到期狀態 — 待 Gmail。