深圳SHENZHENIO阿瓦隆城第1关冷库机器人攻略

深圳IO是一款硬核的编程游戏，有着严谨的游戏内容，那么一起来看看阿瓦隆城第1关冷库机器人的攻略吧。

主界面

由于游戏过分硬核，先放个手册中的图看看冰山一角：

不过这也正对应了嵌入式开发中会遇到的海量数据手册，相当程度上还原了嵌入式日常开发的情景。

游戏中设计到部分的编程有些类似于汇编语言，这里上手还是有一些些难度的，大家请做好准备，继续直接扔核弹：

不用害怕，在游戏过程中，会逐步引导你学会使用新的指令，对于新的器件，也是随着主线的进行逐步开放的

在游戏中，你不仅可以完成指定的基本目标，还可以挑战全网玩家，看谁能达成最佳优化目标。

鱼和熊掌不可兼得，多数情况下想要达成更好的性能就要增加成本啦，不过这正是优秀的嵌入式开发人员的意义所在——比你好，还比你的便宜。

阿瓦隆城第1关：冷库机器人

关卡展示

欢迎进入地狱模式。当你开启了阿瓦隆城的大门后，相信你对深圳 IO 这款“单片机模拟器”已经有了较为深入的了解。

本关要求你控制一个电机，随时将新的食物放入冷库，或者将已经在冷库中的食物拿出。C2S-RF901 会不定期地发送一些长度为 2 的数据包。当你收到以 1 开头的数据包时，控制电机将对应编号的食物放入冷库;当你收到以 2 开头的数据包时，控制电机将冷库中对应编号的食物取出。

电机的控制规则如下：

①【伸出】信号为 0 表示电机的爪子处于收缩状态，100 表示电机的爪子处于伸出状态。

②【抓握】信号为 0 表示电机的爪子处于放开状态，100 表示电机的爪子处于抓握状态。

③【电机】信号用于控制电机的水平移动。平时是 50 信号，给电机发送 a 秒的 0 信号可令电机左移 a 格，给电机发送 b 秒的 100 信号可令电机右移 b 格。移动完毕后需要将电机信号还原成 50。

④电机初始在第 0 格，新食物也总会在第 0 格出现。当你收到 1 开头的数据包时，需要将新食物放入冷库。首先令电机【伸出】1 秒，然后让电机【抓握】住食物，并【向右移动】，找到冷库中的第一个空位后，令电机【伸出】1 秒，把爪子【放开】，将食物送入冷库。最后，令电机【向左移动】回到原点待命。

⑤当你收到 2 开头的数据包时，令电机【向右移动】，找到对应的食物后，令电机【伸出】1 秒，然后让电机【抓握】住食物，并【向左移动】到原点，将食物运送到出口。到达原点后，令电机【伸出】1 秒，把爪子【放开】，释放食物。

这个题目要实现的程序逻辑相当复杂，至少需要 4 块芯片分工合作。

第一块芯片是总监，用于监测数据包，然后给其余芯片发送调度指令;

第二块芯片是一个数据库管理员，它的工作是不停地修改冷库中的食物存放状态。当它收到第一块芯片发来的调度任务后，根据任务的种类执行不同的操作：当收到了【存】任务时，在 RAM 中寻找第一个空位，并将对应的空位置为新的食物编号;当收到了【取】任务时，在 RAM 中寻找存着对应食物的位置，并将对应位置重置为空。做完这些后，把要到达的目标位置发送给后面的芯片，由后面的芯片来控制电机的移动，它自己不负责这些工作;

第三块芯片在收到第二块芯片告知的目标位置时，控制电机的移动;

第四块芯片用于控制电机的伸缩和抓握。这两块芯片是勤劳的工人。

电路图和代码如下：

上方居中的芯片是和不断提供数据包的 C2S-RF901 直接连接的芯片，它是任务的调度者，也就是我们所说的第一块芯片。我们先来分析它的代码：

C2S-RF901 的首数字有三种可能性：-999、1、2。因此首先肯定是一个三态判定(tcp x1 1)。当首数字是 -999 时，什么事都不用做，直接跳到最后睡觉(- jmp 9)。当首数字是 1 或 2 时，说明收到了新任务，我们首先要给 p0 口设置状态值，0 为存，100 为取;其次要给左边的芯片发两个数字，第一个数字是“要找的食物的编号是多少”，第二个数字是“要将对应位置的编号置为多少”。我们依次来分析。

首数字是 2 时，说明收到的是【取】任务，我们首先要将 p0 口的值置为 100 供下方芯片使用(+ mov 100 p0)，然后我们需要找的食物编号是和数据包的第二个数字一致的，所以我们往左边芯片发送的第一个数字即为该数字(+ mov x1 x0)。找到对应的食物后，需要将对应的格子清零，所以我们往左边芯片发送的第二个数字为 0(+ mov 0 x0, + jmp 9)。

首数字是 1 时，说明收到的是【存】任务，我们首先要将 p0 口的值置为 0 供下方使用(mov 0 p0)，同时我们要找的食物编号也为 0(寻找冷库中的第一个空位)，往左边芯片发送的第一个数字是 0(mov 0 x0)。这里就可以用我们之前提到的“多处清零”技巧，将 mov 0 p0 和 mov 0 x0 两条指令合并成一条(mov p0 x0)。找到空位后，我们将对应的格子置为新的食物编号，所以往左边芯片发送的第二个数字为数据包里的第二个数字(mov x1 x0)。做完以上操作后，休眠一秒，进入下一个时钟周期(slp 1)。

当你读只写的 p0 时，会读到 0，同时之前写入 p0 口的数据也会被清除。与此同时，你将读到的 0 赋给 acc，这样就成功用一条指令将两处存储置零了(节省了电量，甚至还可能因此省下关键的一行代码，正好够放在一块 4000 或 6000 里)。

这是我从第 10 关开始提的，后续也反复提到的“多处清零，一举两得”的技巧。但是，曾经使用这样的技巧只是为了省电和省行数。而在这一关里，我们使用了该技巧，将原先的 10 行代码压缩到了 9 行，使得代码正好能够装在一块 MC4000 里，连成本也省了下来，属于是这条技巧的高光时刻了。

我们为什么要将存/取的状态值存入 p0 口呢?我们观察电路图可以发现，第一块芯片的 p0 口是和其正下方芯片的 p0 口相接的，后面我们会说到，正下方的这块芯片是用于控制电机移动的“第三块芯片”。观察时序图我们发现，【存】任务里我们需要“先抓取食物，再移动电机”;【取】任务里我们需要“先移动电机，再抓取食物”。为了确保电机的正常工作，这一块芯片有必要知道当前的任务类型是什么。所以我们需要将存/取状态值提前放入 p0 口。

第一块芯片将调度指令发给第二块芯片，将任务类型通过 p0 口告知第三块芯片后，它的任务就完成了。接下来我们看位于左上方的第二块芯片——数据库管理员——的代码：

虽然只有 9 行代码，但因为用到了 dat 寄存器，所以用 MC6000 不亏。去掉 dat 的难度比去掉一行代码的难度大多了，甚至很多情况下根本不可能。

首先这块芯片需要等待其右侧的调度芯片发送调度任务(slx x3)。收到调度任务后，我们将发来的第一个“要找的食物”的数字暂存到 dat 中(mov x3 dat)，然后开始遍历 RAM，寻找值为 dat 的格子(mov x1 acc, teq x0 dat, - jmp 3)。找到后，acc 存储的是对应格子的地址，我们将指针定位到该地址(mov acc x1)，然后接收调度芯片发来的第二个数字，将对应位置处的数字改写成收到的新数字(mov x3 x0)。

由于 RAM 中的地址是以 0 起始的，而冷库中的位置编号是以 1 起始的，所以冷库地址 = RAM 地址 +1。而恰好，我们在读/写 RAM 后，地址会自增 1。因此我们可以直接将自增后的 RAM 地址作为“冷库目标地址”，发给右边的第三块芯片，让第三块芯片开始控制电机(mov x1 x2)。操作完毕后，我们将 RAM 地址归零，等待下一次调度(mov 0 x1)。

做完这些工作后，第二块芯片的任务也结束了。接下来我们看第三块和第四块芯片——勤劳的工人们——的代码：

先看左边的，控制电机移动的芯片。首先，我们需要将电机的初始电平信号置为 50(mov 50 p1)。设置完毕后，等待数据库管理员发送目标位置信号(slx x0)。收到位置信号后，我们将位置值暂存到 acc 中(mov x0 acc)。这时候，我们需要判定调度芯片告知我们的任务种类是什么(tcp p0 50)。

如果任务类型是【存】

也就是 p0 的值为 0，那激活的是 - 号指令。我们需要先在 0 位置完成伸出、抓握的动作后再向右移动，此时需要直接通知右边的芯片开始伸出、抓握。同时因为电机移动的过程中，电机要保持抓握状态不能松开，所以我们需要将移动时长(也就是目标位置)发送给右边的芯片，让右边的芯片“保持抓握”这么长时间后再松开(- mov acc x3)。初始的伸出、抓握动作需要耗费两秒钟(- slp 2)，两秒钟过后，我们令电机持续右移 acc 秒(mov 100 p1, slp acc)。到达目标位置后，将电机的电平信号还原成 50(mov 50 p1)并休眠两秒(slp 2)，等待右边的芯片完成伸出、放手动作后，我们再令电机持续左移 acc 秒回到原点(mov 0 p1, slp acc)。做完这些后，回到第一行，将电机的电平信号还原成 50(mov 50 p1)后就完成了任务，耐心等待下一次任务调度即可(slx x0)。

如果任务类型是【取】

也就是 p0 的值为 100，那激活的是 + 号指令。我们需要先向右移动到目标位置后(mov 100 p1, slp acc)后再通知右边的芯片伸出、抓握(+ mov acc x3)。接下来的动作和上面完全一样，耗费两秒钟等待伸出、抓握的动作完成(mov 50 p1, slp 2)，向左移动 acc 秒回到原点(mov 0 p1, slp acc)，完成任务等待下一次调度(mov 50 p1, slx x0)。

再看最右边的控制伸出、抓握的芯片。收到左边芯片的信号后(slx x0)，将“保持抓握”的时长存入 acc(mov x0 acc)，然后令爪子伸出 1 秒(gen p1 1 0)，抓握 1 秒(mov 100 p0, slp 1)后，电机会(存时向右，取时向左)移动 acc 秒，在此期间电机要保持抓握的姿势不变(slp acc)。到达目的地后，令爪子伸出 1 秒(mov 100 p1, slp 1)后放手(mov p0 p1，将伸出和抓握信号同时清除)。至此，本次的抓、放任务就完成了。

这是一个“大家分工合作，一起共同创造美好生活”的典型案例。

点击左下角的【模拟】，运行程序。

注意观察屏幕右下角的动图，看清楚电机的工作过程。稍等片刻，便会弹出结算界面：