第六十章：讲解

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    三楼走廊很长，两侧是一个个挂着牌子的实验室。
    微机应用研究室在走廊尽头，门开着。
    走进去，是一个大约五六十平米的大开间，靠墙摆满了各种仪器设备：示波器丶信号发生器丶逻辑分析仪丶稳压电源，还有几台陆沉没见过的丶外壳更大的机器。
    房间中央是几张拼起来的大实验桌，上面凌乱地摊着电路板丶晶片丶连接线丶电烙铁丶万用表，还有几台和附中机房里类似的单板机和台式计算机，但看起来更专业丶更陈旧。
    空气里那股松香和金属的味道更浓了。
    房间里已经有五六个人，有和王研究员年龄相仿的，也有更年轻些的，穿着白大褂或深色工装，此刻都停下了手头的工作，好奇地望过来。
    当他们的目光落在明显小一大截的陆沉身上时，脸上都露出了惊讶丶探究丶甚至有些怀疑的神色。
    「主任，附中的张老师和同学们来了。」王研究员对一位站在实验桌旁丶头发花白丶气质儒雅的老者说道。
    老者转过身，笑容和蔼，目光温和地扫过几人，尤其在陆沉身上多停留了一瞬：「欢迎欢迎！我是研究室的主任，姓李。早就听小王说附中出了个小天才，今天总算见到了。这几位同学也欢迎。」
    「李主任好。」张老师带着学生们问好。
    简单的寒暄后，李主任对王研究员点点头。
    王研究员会意，走到实验桌前，拿起一块巴掌大小丶绿色丶上面焊满了密密麻麻晶片和元件的电路板。
    「同学们，这就是我们目前正在攻关的，基于Z80处理器的工业数据采集板原型。」王研究员将板子稍微展示了一下，「它的任务，是对多路模拟信号，比如温度丶压力丶电压，进行定时采集丶处理，然后通过这个串口上传给上位机。听起来简单，但要做到稳定丶准确丶实时，尤其是在工业现场干扰严重的环境下，挑战不小。」
    吴涛和周倩凑近了些，好奇地看着那块复杂的电路板。
    陆沉也凝神看去，目光迅速扫过板上的主要晶片：Z80CPU丶EPROM丶RAM丶多路AD转换晶片丶串口晶片丶地址解码逻辑……布局和走线，与他纸上设计的简化模型大体吻合，但更复杂，多了许多滤波丶保护丶驱动电路。
    「我们遇到的核心难题，主要是两个。」王研究员继续介绍，语气变得严肃起来，「一是如何在有限的CPU时间和内存资源下，完成多通道数据的实时采集和初步数字滤波，保证不丢数，响应及时。二是如何有效抑制现场的工频干扰，提高信号信噪比。我们尝试了几种滤波算法，要麽计算量太大，实时性保证不了；要麽效果不理想，干扰滤不乾净。」
    他顿了顿，目光看向陆沉，语气带上了几分考较和期待：「陆沉同学，我听张老师转达了你的思路，特别是关于改进型递推平均滤波结合限幅，以及简化自适应陷波的想法，很有启发性。你能……结合这块实际的板子，再具体说说你的设想吗？比如，如果让你来安排这个板子上的软体任务，你会怎麽分配时间和资源？你的那个滤波算法，具体参数怎麽定？怎麽保证在Z80上高效运行？」
    问题很具体，很直接，直指核心。
    房间里所有人的目光都集中在了陆沉身上。
    张老师有些紧张地看着他。
    吴涛和周倩也好奇地等待这个小天才如何回答。
    陆沉没有立刻回答。
    他先走近实验桌，更仔细地看了看那块数据采集板，又看了看旁边示波器上正在显示的丶带有明显50Hz工频纹波的模拟信号波形。
    然后，他转过身，面向王研究员和李主任，声音清晰，语速平稳：
    「王老师，李主任，我的想法是基于几个前提。第一，明确系统最核心的实时性要求是定时采集不丢点，初步处理不掉队，上传可以稍有缓冲。第二，Z80的资源必须极致利用，避免任何不必要的计算和内存访问。」
    他走到旁边一块白板前（上面还残留着一些电路公式），拿起笔，开始边画边说。
    「任务调度，我认为可以基于一个简单的丶非抢占式的优先级循环。最高优先级给定时器中断，严格定时触发AD转换。转换完成中断优先级次之，负责读取AD结果，存入双缓冲队列。主循环以较低优先级运行，从队列取数，进行递推平均滤波和限幅判断。滤波窗口大小可以根据信号变化率和噪声水平预先测定，比如取8点或16点，用移位代替除法，提高速度。限幅阈值根据信号正常波动范围设定。」
    他在白板上画出任务框图和数据流，标注优先级和缓冲队列。
    「针对工频干扰，完整的自适应陷波在Z80上负担太重。我设想在系统初始化时，根据预设的工频（50Hz），计算出一个固定的陷波器系数，烧录在EPROM里。实际运行时，直接调用这个固定系数的滤波环节。虽然无法跟踪工频微小波动，但能抑制大部分固定频率干扰。可以将这个固定陷波作为可选环节，根据现场干扰情况由上位机配置是否启用。」
    他又画了简单的滤波器结构示意图。
    「内存方面，双缓冲队列的大小丶滤波窗口大小丶中间变量，都用字节或整型，避免浮点。关键的时间敏感代码，考虑用Z80汇编手写优化。看门狗定时器必须启用，防止程序跑飞。」
    他讲得条理分明，逻辑清晰，每一个设计选择都给出了理由和约束条件。
    没有高深的理论堆砌，全是紧扣Z80能力和实际问题的务实考量。
    他甚至在白板上写了几行关键的伪代码，展示如何用移位和加法实现快速的递推平均。
    房间里很安静，只有陆沉清朗的声音和笔尖划过白板的沙沙声。
    王研究员从一开始的考较，渐渐变成了凝神倾听，不时微微点头。
    李主任双手抱胸，目光随着陆沉的笔尖移动，眼中露出思索。
    其他几位研究人员也收起了最初的怀疑，有的凑近看白板，有的小声交换着眼神。
    张老师悬着的心慢慢放了下来，脸上露出欣慰的笑容。
    吴涛和周倩虽然对具体技术细节不太懂，但也能感受到陆沉表述的清晰和自信，眼中充满了惊叹。

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