STM32 Mbed CodeIDE (8/8): projek akhir pengawal bersepadu

Sistem terbenam menjadi berguna apabila beberapa fungsi asas bekerjasama: membaca aras, menentukan keadaan, menunjukkan amaran visual dan mencetak bukti yang mencukupi untuk mengesahkan hasilnya.

Pengawal menggunakan satu potensiometer untuk mensimulasikan tekanan dalam tangki penerima dan satu butang untuk mengesahkan penggera. Dalam pemasangan sebenar, pemancar tekanan yang ditentukur dan perlindungan bertaraf keselamatan diperlukan; pengawal latihan ini hanya digunakan untuk mempraktikkan logik petunjuk dan pengesahan.

Peta perkakasan yang digunakan oleh pengawal permulaan:

- PC_1 ialah input tekanan simulasi, dikawal oleh peluncur Pot. pot2.
- PC_5 ialah input butang pengesahan penggera, dikawal oleh butang B1.
- PA_8, PA_9 dan PA_10 ialah saluran RGB PWM.
- PB_13 ialah LED status hijau yang aktif-rendah.

Baca peta ini sebagai satu set objek Mbed yang berfungsi bersama: AnalogIn membaca aras, DigitalIn membaca butang pengesahan, PwmOut memacu saluran RGB dan DigitalOut memacu LED status. Tujuan utama projek akhir ini ialah menghubungkan komponen API tersebut menjadi satu pengawal yang mudah dibaca.

Tingkah laku yang diperlukan ialah:

- Aras di bawah 40%: keluaran RGB hijau, LED status padam, bukti bersiri seperti
percent=25 level=SAFE ack=0.
- Aras 40% hingga 69%: keluaran RGB kuning, LED status padam, bukti bersiri seperti
percent=55 level=WARNING ack=0.
- Aras 70% atau lebih tinggi dengan butang dilepaskan: keluaran RGB merah, LED status
berkelip, bukti bersiri seperti percent=80 level=CRITICAL ack=0. Perhatikan keadaan ini
sekurang-kurangnya dua saat sebelum merekodkan keadaan ini; kira ia sebagai berkelip
hanya jika status LED dihidupkan dan dimatikan berulang kali.
- Aras 70% atau lebih tinggi selepas butang ditekan sekali: keluaran RGB biru,
LED status padam, bukti bersiri seperti percent=80 level=CRITICAL ack=1.
Melepaskan butang tidak membatalkan pengakuan selagi aras
kekal kritikal.

Butang pengesahan tidak mengurangkan tekanan atau menjadikan keadaan kritikal selamat. Ia hanya mengunci petunjuk tempatan supaya pengendali boleh menunjukkan bahawa penggera telah diperhatikan; level=CRITICAL mesti kekal dalam bukti bersiri. Selak ini padam secara automatik selepas tekanan simulasi jatuh di bawah ambang kritikal.

#include "mbed.h"

AnalogIn level_control(PC_1);
DigitalIn acknowledge_button(PC_5, PullUp);

PwmOut rgb_red(PA_8);
PwmOut rgb_green(PA_9);
PwmOut rgb_blue(PA_10);

DigitalOut status_led(PB_13, 1);

constexpr int warning_threshold_percent = 40;
constexpr int critical_threshold_percent = 70;

void status_on() {
    status_led = 0;
}

void status_off() {
    status_led = 1;
}

void set_rgb(float red, float green, float blue) {
    rgb_red.write(red);
    rgb_green.write(green);
    rgb_blue.write(blue);
}

void show_safe() {
    set_rgb(0.0f, 0.7f, 0.0f);
    status_off();
}

void show_warning() {
    set_rgb(0.7f, 0.5f, 0.0f);
    status_off();
}

void show_critical(bool acknowledged) {
    if (acknowledged) {
        set_rgb(0.0f, 0.0f, 0.8f);
        status_off();
    } else {
        set_rgb(0.9f, 0.0f, 0.0f);
        status_led = !status_led.read();
    }
}

int main() {
    rgb_red.period_ms(2);
    rgb_green.period_ms(2);
    rgb_blue.period_ms(2);

    printf("Integrated controller start\n");

    bool acknowledged = false;

    while (true) {
        float reading = level_control.read();
        int percent = (int)(reading * 100.0f);
// TODO 1: gantikan false dengan ungkapan butang aktif-rendah.
        bool button_pressed = false;

        if (percent < critical_threshold_percent) {
            acknowledged = false;
        } else if (button_pressed) {
            acknowledged = true;
        }

        if (percent < warning_threshold_percent) {
            show_safe();
            printf("percent=%d level=SAFE ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        // TODO 2: gantikan false dengan ujian ambang julat WARNING.
        } else if (false) {
            show_warning();
            printf("percent=%d level=WARNING ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        } else {
            show_critical(acknowledged);
            printf("percent=%d level=CRITICAL ack=%d\n",
                   percent,
                   acknowledged);
        }

        ThisThread::sleep_for(500ms);
    }
}

Sediakan dan isi jadual dalam dua peringkat. Sebelum mengkompil, pilih setiap Kes ujian, tentukan tindakan butang dan tulis Tindak balas dijangka sebagai warna RGB serta gelagat LED status. Semasa ujian langsung, masukkan peratusan tekanan integer sebenar, tindak balas visual dan baris bersiri penuh. Peratusan itu mensimulasikan output pemancar; ia bukan tekanan dalam bar. Bagi keadaan kritikal yang belum diakui, tulis berkelip hanya selepas memerhati sekurang-kurangnya dua saat. Bagi keadaan kritikal yang telah diakui, tekan dan lepaskan butang lalu rakam baris kemudian yang menunjukkan ack=1 masih kekal. Biarkan baris tambahan yang tidak digunakan kosong sepenuhnya.

Pengawal di atas ialah titik permulaan. Pilih satu penambahbaikan, laksanakannya dalam main.cpp, kemudian simpan, kompil, muat naik dan uji dalam senario penggera tangki penerima. Pelan tanpa pelaksanaan kod tidak mencukupi.

Pilih satu peningkatan terhad:

- Pilihan ambang: tukar hanya critical_threshold_percent kepada nilai daripada
72% hingga 80%. Pilih satu nilai ujian tetap antara 70% dan ambang baharu anda,
jadi input yang sama bertukar cawangan selepas pengeditan anda.
- Pilihan aras sangat tinggi: tambahkan cabang VERY_HIGH untuk nilai 90% atau lebih,
sejurus sebelum cawangan kritikal biasa. Gunakan petunjuk RGB magenta,
pastikan LED status menyala tetap dan hasilkan bukti bersiri level=VERY_HIGH.
Gunakan 95% dengan butang dilepaskan untuk ujian sebelum/selepas, kemudian semak 80%
sekali untuk mengesahkan bahawa tingkah laku kritikal biasa masih berfungsi.

Gunakan baris pengawal permulaan yang sepadan sebagai bukti sebelum. Laksanakan perubahan, simpan, kompil dan muat naik; ini ialah kitaran 2 daripada 2 yang dirancang. Uji tindakan input/butang yang sama sekali lagi untuk bukti selepas. Rakam baris bersiri lengkap dan gelagat RGB/LED status yang boleh dilihat bagi kedua-dua versi. Jika anda memilih pilihan aras sangat tinggi, jalankan semakan regresi tambahan pada 80% dan laporkannya dalam penjelasan akhir.