per-point stimulus switching: host side

Матрица 4x4 за одну развёртку: каждый порт мастера измеряется на каждой частоте
дважды, с двумя положениями выходного ключа. Ключ дёргает контроллер в
триггерной петле, поэтому расбери переключателями больше не управляет —
SwitchedMatrixRadarService уходит из тракта, все 16 комбинаций снимаются в
пределах одной точки вместо разброса между тремя развёртками.

Выходы нумеруются позиция-мажорно, стадии порт-мажорно (старшие биты счётчика
стадий выбирают порт, младший — положение ключа). Из этого следует, что
положение ключа = младший бит номера стадии, а период 2 нацело делит 4 стадии —
поэтому контроллеру достаточно инвертировать ногу на каждый цикл триггера, без
абсолютного счётчика. Выходы 0 и 1 при этом сохраняют прежний смысл.

Приёмники слейвов пронумерованы от числа выходов + 1, а не от фиксированного 3:
иначе при 4 выходах прямой член «приёмник 3 <- выход 3» назывался бы так же, как
отражение выхода 3. При двух выходах даёт прежние порты 3..6.

Слейвам порт-стадии выставляются в 7: стоковый приём «одна за последней стадией»
перестаёт работать, когда порт выбирается старшими битами.

Всё за флагом multi_device.stimulus_switch_positions (1 = прежнее поведение,
байт в байт). Спецификация правок FPGA/STM в device_firmware/per_point_switching.md.

Co-Authored-By: Claude Opus 5 (1M context) <noreply@anthropic.com>

python_app/hardware_full/multi_device_service.py

@@ -13,7 +13,10 @@ import numpy as np
 
 from python_app.hardware_full.librevna_multi_device_driver.cycle_collection import LIBREVNA_NATIVE_SWEEP_TIMEOUT_SECONDS
 from python_app.hardware_full.librevna_multi_device_driver.exceptions import TransientCollectionError
-from python_app.hardware_full.librevna_multi_device_driver.models import SweepConfiguration
+from python_app.hardware_full.librevna_multi_device_driver.models import (
+    SweepConfiguration,
+    normalize_switch_substage_count,
+)
 from python_app.models.dataset_model import ComboKey, SweepCollection, TraceData
 from python_app.models.run_config_model import RadarSweepModel, RunConfigModel
 
@@ -43,10 +46,33 @@ _MAX_RECOVERY_WALL_SECONDS: float = 10.0
 # previously caused the periodic freeze.
 _MAX_TRANSIENT_COLLECTION_RETRIES: int = 2
 
-_INPUT_S_PARAMETERS_BY_OUTPUT: dict[int, tuple[str, ...]] = {
-    0: ("s31", "s41", "s51", "s61"),
-    1: ("s32", "s42", "s52", "s62"),
-}
+def _build_s_parameter_layout(
+    output_count: int, slave_count: int
+) -> tuple[dict[int, tuple[str, ...]], dict[int, str]]:
+    """Return the (forward, reflection) trace names for each output position.
+
+    Mirrors the naming in ``cycle_collection``: outputs are virtual ports 1..N and
+    the slaves' receivers are numbered directly above them, so a 2-output setup
+    keeps the historical ``s31``/``s41``/``s51``/``s61`` layout while a 4-output one
+    (per-point stimulus switching) shifts the receivers to ports 5..8 to stay
+    collision-free.
+    """
+    receiver_ports = [
+        output_count + 2 * slave_index + port_offset
+        for slave_index in range(slave_count)
+        for port_offset in (1, 2)
+    ]
+    forward_by_output = {
+        output_index: tuple(
+            f"s{receiver_port}{output_index + 1}" for receiver_port in receiver_ports
+        )
+        for output_index in range(output_count)
+    }
+    reflection_by_output = {
+        output_index: f"s{output_index + 1}{output_index + 1}"
+        for output_index in range(output_count)
+    }
+    return forward_by_output, reflection_by_output
 
 @dataclass(slots=True)
 class MultiDeviceLibreVnaService:
@@ -57,6 +83,10 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
     force_external_reference: bool = True
     recovery_attempts: int = 3
     backend_mode: str = "auto"
+    # Stimulus switch positions stepped through WITHIN one frequency point. 1 keeps the
+    # stock 2-output matrix; 2 doubles the outputs (4) without a second sweep, at the
+    # cost of requiring the modified master bitstream and the trigger-loop controller.
+    switch_substage_count: int = 1
     _controller: "MultiDeviceVnaController | None" = field(init=False, default=None, repr=False)
     _sweep_configuration: SweepConfiguration | None = field(init=False, default=None, repr=False)
     _using_mock_backend: bool = field(init=False, default=False, repr=False)
@@ -75,6 +105,12 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
             raise ValueError(f"Unsupported multi-device backend mode: {self.backend_mode}")
         self.backend_mode = mode
         self._using_mock_backend = mode == "mock"
+        self.switch_substage_count = normalize_switch_substage_count(self.switch_substage_count)
+
+    @property
+    def output_position_count(self) -> int:
+        """Return how many stimulus outputs one acquisition produces."""
+        return RunConfigModel.MULTI_DEVICE_MASTER_PORTS * self.switch_substage_count
 
     @property
     def using_mock_backend(self) -> bool:
@@ -92,6 +128,7 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
                 master_serial_number=self.master_serial,
                 slave_serial_numbers=self.slave_serials,
                 force_external_reference=self.force_external_reference,
+                switch_substage_count=self.switch_substage_count,
             )
             logger.info(
                 "Multi-device controller opened (master=%s, slaves=%s)",
@@ -198,6 +235,7 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
             points=int(sweep.points),
             if_bandwidth=int(round(float(sweep.if_bandwidth_hz))),
             power_dbm=float(sweep.power_dbm),
+            dwell_us=int(sweep.dwell_us),
         )
         logger.debug(
             "Multi-device configured: %s-%s Hz, %s points, IFBW=%s Hz, %s dBm",
@@ -347,14 +385,17 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
         }
         frequencies = np.asarray(result.frequencies_hz, dtype=np.float32)
 
+        forward_by_output, reflection_by_output = _build_s_parameter_layout(
+            self.output_position_count, len(self.slave_serials)
+        )
         traces: list[TraceData] = []
-        for output_pos in range(RunConfigModel.MULTI_DEVICE_OUTPUT_POSITIONS):
+        for output_pos in range(self.output_position_count):
             reflection = self._required_s_parameter(
                 normalized_s_parameters,
-                "s11" if output_pos == 0 else "s22",
+                reflection_by_output[output_pos],
             )
 
-            for input_pos, s_parameter_name in enumerate(_INPUT_S_PARAMETERS_BY_OUTPUT[output_pos]):
+            for input_pos, s_parameter_name in enumerate(forward_by_output[output_pos]):
                 traces.append(
                     TraceData(
                         combo=ComboKey(input=input_pos, output=output_pos),
@@ -388,7 +429,7 @@ class MultiDeviceLibreVnaService:
         )
         base_phase = 2.0 * math.pi * np.linspace(0.0, 1.0, points, dtype=np.float32) + self._mock_phase
         traces: list[TraceData] = []
-        for output_pos in range(RunConfigModel.MULTI_DEVICE_OUTPUT_POSITIONS):
+        for output_pos in range(self.output_position_count):
             reflected_phase = base_phase * (0.55 + 0.05 * output_pos) + 0.7 * (output_pos + 1)
             s11 = (
                 (0.22 + 0.04 * output_pos) * np.cos(reflected_phase)