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關(guān)卡展示

本關(guān)的要求如下：

1. 【標(biāo)簽閱讀器】會(huì)不定期地發(fā)送單數(shù)字的數(shù)據(jù)包，可能是 1、2、3 中的一個(gè)。當(dāng)【標(biāo)簽閱讀器】發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，表示需要讓機(jī)器給對(duì)應(yīng)號(hào)碼的小貓喂食。

2. 給 X 號(hào)貓喂食時(shí)，需要一次投喂【數(shù)量 X】份【型號(hào) X】類型的食物，向?qū)?yīng)類型的食物輸出端口發(fā)送時(shí)長 1 秒的脈沖信號(hào)，脈沖值號(hào)為該數(shù)量值。投喂完畢后，為了防止貓吃撐，需要確?！緯r(shí)間 X】秒內(nèi)不再給 X 號(hào)貓繼續(xù)喂食，即使收到【標(biāo)簽閱讀器】發(fā)來的喂食信號(hào)，也無視。

這一關(guān)我們接觸到了一個(gè)新的元件——開關(guān)元件。這是一個(gè)雙閘開關(guān)，它有 A、B 兩個(gè)輸入量，任何時(shí)候，兩個(gè)輸入都一定有一個(gè)激活，有一個(gè)關(guān)閉。如果我們將開關(guān)的 A 口接到芯片的 p?口上，那么從 p?口讀到 100 時(shí)表示開關(guān)接在 A 閘上，讀到 0 時(shí)表示開關(guān)接在 B 閘上；反之亦然，如果我們改為將開關(guān)的 B 口接到芯片的 p?口上，那么從 p?口讀到 100 時(shí)表示開關(guān)接在 B 閘上，讀到 0 時(shí)表示開關(guān)接在 A 閘上。

本關(guān)的常數(shù)芯片的數(shù)量是整個(gè)深圳 IO?的所有謎題之最，一共有 9 塊常數(shù)芯片，這給我們的布線工作造成了很大的阻礙。布線是本關(guān)的最大難點(diǎn)，邏輯上反而不復(fù)雜。電路圖和代碼如下：

左下方的芯片是和【標(biāo)簽閱讀器】這個(gè)輸入端口直接連接的芯片，將其視為 0 號(hào)芯片。左上方、中上方和中下方的芯片分別用于接管 1、2、3 號(hào)貓的喂食任務(wù)，將它們分別視為 1、2、3 號(hào)芯片。右下角的芯片用于收到信號(hào)時(shí)給相應(yīng)的輸出端口發(fā)送脈沖信號(hào)，將它視為 4 號(hào)芯片。

首先，0 號(hào)芯片每個(gè)時(shí)鐘周期里都將【標(biāo)簽閱讀器】的 x 口同步信號(hào)轉(zhuǎn)成 p 口的廣播信號(hào)，同時(shí)發(fā)給 3 塊任務(wù)芯片。讀到 -999 時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成下限值 0（mov x0 p0, slp 1）。為什么要將同步的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為非同步的廣播信號(hào)呢？這主要基于以下兩方面考慮：①同步信號(hào)只能被讀取一次，而實(shí)際上每秒鐘 1~3 號(hào)芯片都需要判斷自己是不是來任務(wù)了。轉(zhuǎn)成廣播信號(hào)后，在相同的時(shí)鐘周期里，同樣的數(shù)字能被 3 塊芯片都讀取到；②題目要求喂一次貓后要在一定時(shí)間內(nèi)無視對(duì)同一只貓的喂食請(qǐng)求。無視的最好方法是使用 slp 指令睡眠。而我們觀察時(shí)序圖發(fā)現(xiàn)，【標(biāo)簽閱讀器】在無數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)讀到 -999。它其實(shí)相當(dāng)于一個(gè) C2S-RF901 元件，也就是只要你不讀數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)就會(huì)一直積壓在元件內(nèi)部。我們睡醒以后再去讀數(shù)據(jù)，讀到的都是之前積壓的已經(jīng)過時(shí)的【隊(duì)頭】數(shù)據(jù)。

這個(gè)標(biāo)簽閱讀器，我們需要讓多個(gè)芯片在同一秒內(nèi)讀取多次，同時(shí)這幾塊芯片都只關(guān)心當(dāng)下這一秒的數(shù)據(jù)，不關(guān)心歷史數(shù)據(jù)。因此，這個(gè)輸入量以 p 口的形式給出才是最合理的?？墒穷}目既然沒有以 p 口的形式給出這個(gè)輸入量，我們就只能用 0 號(hào)芯片將其轉(zhuǎn)換成 p 口量了。

1~3 號(hào)芯片的代碼邏輯大同小異，我只挑 1 號(hào)講。首先我們需要空操作一次，等待 0 號(hào)芯片將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成廣播信號(hào)（nop）。此時(shí)切記不能急于直接讀 p0 口的值，因?yàn)橹苯幼x的話，讀到的是上一秒的數(shù)據(jù)。我們必須要等待一個(gè)機(jī)器周期，讓 0 號(hào)芯片消耗一條指令的時(shí)間，把這一秒的數(shù)據(jù)同步到 p0 口上后，1~3 號(hào)芯片才能正確讀取到本秒 p0 口的值。

等到 0 號(hào)芯片同步完畢后，我們檢查 p0 口是不是 1，也就是是否請(qǐng)求給 1 號(hào)貓喂食（teq p0 1）。如果需要給 1 號(hào)貓喂食，則把食品類型、食品數(shù)量依次發(fā)給右下角的 4 號(hào)芯片，委托它完成喂食任務(wù)（+ mov p1 x3, + mov x0 x3）。委托完成后，休眠【時(shí)間 1】秒，在這些時(shí)間內(nèi)，一律不接收 p0 口的實(shí)時(shí)廣播信號(hào)，不響應(yīng)任何“給 1 號(hào)貓喂食”的請(qǐng)求（+ slp x1）。如果本秒鐘里 p0 口的值不是 1，也就是沒有請(qǐng)求給 1 號(hào)貓喂食，那么就休眠 1 秒，進(jìn)入下一個(gè)時(shí)鐘周期后，繼續(xù)監(jiān)聽是否要給 1 號(hào)貓喂食（- slp 1）。

2、3 號(hào)芯片的邏輯幾乎完全一致，只是改為了判斷是否要給 2、3 號(hào)貓喂食（teq p0 2/3）。另外，為了布線上的方便，2、3 號(hào)芯片改為用 x1 口和 4 號(hào)芯片相連；常數(shù)芯片的位置也做了調(diào)整，“時(shí)間”芯片移動(dòng)到了各自的 x3 口上，“數(shù)量”芯片移動(dòng)到了各自的 x2 口上，僅僅是“型號(hào)”開關(guān)仍然放在 p1 口上。因此向 4 號(hào)芯片發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，以及休眠時(shí)，讀／寫的端口也需要同步進(jìn)行修改（+ mov p1 x1, + mov x3 x1, + slp x2）。

最后是右下角的 4 號(hào)芯片。1~3 號(hào)芯片向 4 號(hào)芯片發(fā)送喂食請(qǐng)求時(shí)，一共會(huì)發(fā) 2 個(gè)數(shù)字。先發(fā)送的是食物類型，后發(fā)送的是食物數(shù)量。我們的三個(gè)雙閘開關(guān)都接在了對(duì)應(yīng)芯片右側(cè)的 p1 口上，都選擇了把 A 端和芯片相連。因此，當(dāng) 1~3 號(hào)芯片從 p1 口讀到 100 時(shí)，表明需要給自己的貓投喂 A 類型的食物；反之亦然，當(dāng) 1~3 號(hào)芯片從 p1 口讀到 0 時(shí)，表明需要給自己的貓投喂 B 類型的食物。

現(xiàn)在來看 4 號(hào)芯片的代碼。首先等待 1~3 號(hào)芯片發(fā)來喚醒信號(hào)（slx x0）。喚醒后，我們收到的第一個(gè)數(shù)字是要投喂的食物類型，100 為 A，0 為 B。判斷第一個(gè)數(shù)字是 0 還是 100，激活對(duì)應(yīng)的 + - 號(hào)指令（tcp x0 50）。判斷完成后，我們需要接收第二個(gè)喂食量的數(shù)字。第一個(gè)數(shù)字是 0 時(shí)，我們將該喂食量發(fā)到【食物 B】端口（- mov x0 p0）；第一個(gè)數(shù)字是 100 時(shí)，我們將該喂食量發(fā)到【食物 A】端口（+ mov x0 p1）。接下來，休眠 1 秒，讓該脈沖信號(hào)生效（slp 1）。1 秒過后，同時(shí)清除兩個(gè)食物端口的信號(hào)，完成本次脈沖信號(hào)的發(fā)送（mov p0 p1）。

點(diǎn)擊左下角的【模擬】，稍等片刻，便會(huì)彈出結(jié)算界面：

優(yōu)化成本

以上方案里，1~3 號(hào)芯片都只有 6 行代碼，且也沒用到 acc 和 dat 寄存器。只是因?yàn)?2P3X 共 5 個(gè)端口都有導(dǎo)線連接，就不得不使用 MC6000，非?？上А，F(xiàn)在我們換一種方案，?1~3 號(hào)芯片改為使用?MC4000，4 號(hào)芯片改為使用?MC6000，然后我們將原先接在 1~3 號(hào)芯片上的“數(shù)量”芯片改接到 4 號(hào)芯片上。給 4 號(hào)芯片發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，之前是發(fā)送食物類型 + 食物數(shù)量，現(xiàn)在改為發(fā)送食物類型 + 貓的編號(hào)，由 4 號(hào)芯片通過“三態(tài)判定”的方式計(jì)算數(shù)量是多少。若如此做，我們就會(huì)有兩塊 MC6000 被替換成?MC4000，成本上可以節(jié)省 4 塊錢。電路圖和代碼如下：

因?yàn)槲覀儗蓧K MC6000 換成了 MC4000，整體的占用體積變小了，布局也更加靈活自由了。這次我們將 1~3 號(hào)芯片擺在了同一個(gè)豎排，左邊還用導(dǎo)線擺出了 CAT 的字符畫，比上一個(gè)方案的布局要漂亮多了。

0 號(hào)芯片依然是將【標(biāo)簽閱讀器】的同步信號(hào)轉(zhuǎn)成廣播信號(hào)（mov x0 p1, slp 1）。

然后是 1~3 號(hào)芯片。本方案里，1~3 號(hào)芯片除了判斷語句外，代碼已經(jīng)完全一樣了，因?yàn)槿龎K芯片都統(tǒng)一將 x0 口用作通訊端口、p0 口用作廣播信號(hào)端口、p1 口用作食物類型端口、x1 口用作睡眠時(shí)長端口。首先等待 0 號(hào)芯片將廣播信號(hào)同步完成（nop），然后檢查 p0 口的數(shù)字是不是和自己管理的貓的編號(hào)一致（teq p0 1/2/3）。一致時(shí)，依次將當(dāng)前要喂食的貓的編號(hào)，以及食物類型發(fā)給 4 號(hào)芯片（+ mov p0 x0, + mov p1 x0），然后休眠 x1 秒，休眠過程中不響應(yīng)任何廣播信號(hào)（+ slp x1）。不一致時(shí)，休眠 1 秒，進(jìn)入下一個(gè)時(shí)鐘周期后，繼續(xù)監(jiān)聽是否要給自己的貓喂食（- slp 1）。

最后是 4 號(hào)芯片。首先等待 1~3 號(hào)芯片的喚醒信號(hào)（slx x0）。第一個(gè)數(shù)字是要喂食的貓的編號(hào)，我們對(duì)該編號(hào)做三態(tài)判定，向 acc 中存入正確的喂食量（mov x2 acc,?tcp x0 2, - mov x1 acc, + mov x3 acc）。然后我們接收第二個(gè)表示食物類型的數(shù)字，100 為 A，0 為 B（tcp x0 50）。第二個(gè)數(shù)字為 0 時(shí)，我們向【食物 B】口投入食物（- mov acc p0），否則向【食物 A】口投（+ mov acc p1）。接下來，休眠 1 秒，讓該脈沖信號(hào)生效（slp 1）。1 秒過后，同時(shí)清除兩個(gè)食物端口的信號(hào)，完成本次脈沖信號(hào)的發(fā)送（mov p0 p1）。

點(diǎn)擊左下角的【模擬】，稍等片刻，便會(huì)彈出結(jié)算界面：

如此，便將成本壓縮到了 17 塊錢。