/* * 2x1 门控 NAND-SR SRAM — ESP32 * 中文人性化测试版本 * * 引脚定义： * PIN_A0 (26) — 地址选择位，HIGH=行0，LOW=行1 * PIN_WE (27) — 写使能，HIGH脉冲触发写入 * PIN_D (32) — 数据输入 * PIN_Q0 (13) — 行0 Qb输出（低电平有效，需取反） * PIN_Q1 (34) — 行1 Qb输出（低电平有效，需取反） */ constexpr uint8_t PIN_A0 = 26; constexpr uint8_t PIN_WE = 27; constexpr uint8_t PIN_D = 32; constexpr uint8_t PIN_Q0 = 13; constexpr uint8_t PIN_Q1 = 34; // 原36脚为ADC/RTC专用输入，改为34更稳定 // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 工具函数 // ═══════════════════════════════════════════════════════ /* 打印进度条，filled=已完成，total=总步数 */ void printBar(uint8_t filled, uint8_t total) { Serial.print(" ["); for (uint8_t i = 0; i < total; i++) { Serial.print(i < filled ? "█" : "░"); } Serial.print("] "); Serial.print((filled * 100) / total); Serial.println("%"); } /* 打印通过/失败标记 */ void verdict(bool pass) { Serial.println(pass ? " ✔ 通过" : " ✘ 失败"); } /* 分隔线 */ void hr() { Serial.println(" ─────────────────────────────────"); } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 核心 SRAM 操作 // ═══════════════════════════════════════════════════════ /* * 写入： * 1. 设置地址（A0=HIGH→行0，A0=LOW→行1） * 2. 设置数据位 * 3. 拉高WE触发写入，延时后拉低锁存 */ void sramWrite(uint8_t addr, uint8_t bit) { digitalWrite(PIN_A0, addr == 0 ? HIGH : LOW); digitalWrite(PIN_D, bit ? HIGH : LOW); delayMicroseconds(20); // 建立时间 digitalWrite(PIN_WE, HIGH); delayMicroseconds(50); // WE脉宽（仿真中需足够长让门电路稳定） digitalWrite(PIN_WE, LOW); delayMicroseconds(200); // 锁存稳定时间 } /* * 读取： * Qb为低电平有效，取反后得到逻辑值Q */ uint8_t sramRead(uint8_t addr) { uint8_t qb = digitalRead(addr == 0 ? PIN_Q0 : PIN_Q1); return qb ? 0 : 1; // Qb取反 = Q } /* 打印某行原始Qb电平（调试用） */ void printRawQb(uint8_t addr) { Serial.printf(" 行%u Qb原始电平 = %u （Q逻辑值 = %u）\n", addr, digitalRead(addr == 0 ? PIN_Q0 : PIN_Q1), sramRead(addr)); } /* 探针步骤：强制设置信号并打印双行输出 */ void probeStep(const char* label, uint8_t we, uint8_t a0, uint8_t d) { digitalWrite(PIN_WE, we); digitalWrite(PIN_A0, a0); digitalWrite(PIN_D, d); delayMicroseconds(200); uint8_t q0 = !digitalRead(PIN_Q0); uint8_t q1 = !digitalRead(PIN_Q1); Serial.printf(" [%-22s] WE=%u A0=%u D=%u | Q0=%u Q1=%u\n", label, we, a0, d, q0, q1); } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 预热：让两个锁存器进入已知的Q=0状态 // ═══════════════════════════════════════════════════════ void warmup() { Serial.println(); Serial.println("┌─────────────────────────────────────┐"); Serial.println("│ 系统预热初始化 │"); Serial.println("└─────────────────────────────────────┘"); Serial.println(" 正在将两个锁存器复位到 Q=0 状态..."); Serial.println(); digitalWrite(PIN_D, LOW); digitalWrite(PIN_WE, LOW); // 复位行0（A0=HIGH选中行0，写入0） Serial.println(" 复位行0..."); digitalWrite(PIN_A0, HIGH); delayMicroseconds(20); digitalWrite(PIN_WE, HIGH); delayMicroseconds(50); digitalWrite(PIN_WE, LOW); delayMicroseconds(200); // 复位行1（A0=LOW选中行1，写入0） Serial.println(" 复位行1..."); digitalWrite(PIN_A0, LOW); delayMicroseconds(20); digitalWrite(PIN_WE, HIGH); delayMicroseconds(50); digitalWrite(PIN_WE, LOW); delayMicroseconds(200); Serial.println(); Serial.println(" 交替写入 1/0 循环，稳定门电路状态："); // 8轮交替写入，帮助仿真器稳定内部节点 for (int i = 0; i < 8; i++) { sramWrite(0, 1); sramWrite(1, 1); delay(1); sramWrite(0, 0); sramWrite(1, 0); delay(1); printBar(i + 1, 8); } Serial.println(); Serial.println(" ✔ 预热完成，锁存器状态稳定"); Serial.println(); } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 上电自检 POST // ═══════════════════════════════════════════════════════ bool runPOST() { Serial.println("┌─────────────────────────────────────┐"); Serial.println("│ 上电自检 (POST) │"); Serial.println("└─────────────────────────────────────┘"); bool pass = true; uint8_t done = 0; const uint8_t total = 4; for (uint8_t a = 0; a < 2; a++) { for (uint8_t d = 0; d < 2; d++) { sramWrite(a, d); uint8_t q = sramRead(a); bool ok = (q == d); if (!ok) pass = false; Serial.printf(" 地址=%u 写入=%u 读回=%u ", a, d, q); verdict(ok); printBar(++done, total); } } Serial.println(); if (pass) { Serial.println(" ★ 所有存储单元自检通过，系统就绪"); } else { Serial.println(" ✘ 自检发现异常，请检查电路连接"); } Serial.println(); return pass; } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 完整诊断流程 // ═══════════════════════════════════════════════════════ void runDiag() { Serial.println(); Serial.println("╔═════════════════════════════════════╗"); Serial.println("║ NAND-SR SRAM 完整诊断报告 ║"); Serial.println("╚═════════════════════════════════════╝"); Serial.println(); // ── [1] 上电初始状态 ────────────────────────────────── Serial.println("── [1/6] 上电初始状态读取 ──────────────"); Serial.println(" 在不写入的情况下读取两行原始电平："); digitalWrite(PIN_WE, LOW); digitalWrite(PIN_A0, LOW); digitalWrite(PIN_D, LOW); delayMicroseconds(100); printRawQb(0); printRawQb(1); hr(); Serial.println(); // ── [2] 行1 读写测试 ────────────────────────────────── Serial.println("── [2/6] 行1 读写功能测试 ──────────────"); Serial.println(" 地址=1 时 A0=LOW，/A0=HIGH，dec1选中行1"); Serial.println(); Serial.println(" 步骤①：WE=0 保持关闭，行1应维持原态"); probeStep("WE=0 A0=0 D=0", 0, 0, 0); Serial.println(" 步骤②：WE=1 写入 D=0，行1应输出 Q1=0"); probeStep("WE=1 A0=0 D=0", 1, 0, 0); probeStep("HOLD", 0, 0, 0); { uint8_t q = sramRead(1); Serial.printf(" 验证：Q1=%u，期望=0 ", q); verdict(q == 0); } Serial.println(); Serial.println(" 步骤③：WE=1 写入 D=1，行1应输出 Q1=1"); probeStep("WE=1 A0=0 D=1", 1, 0, 1); probeStep("HOLD", 0, 0, 0); { uint8_t q = sramRead(1); Serial.printf(" 验证：Q1=%u，期望=1 ", q); verdict(q == 1); } hr(); Serial.println(); // ── [3] 行0 读写测试 ────────────────────────────────── Serial.println("── [3/6] 行0 读写功能测试 ──────────────"); Serial.println(" 地址=0 时 A0=HIGH，dec0选中行0"); Serial.println(); Serial.println(" 步骤①：写入 D=0，行0应输出 Q0=0"); probeStep("WE=0 A0=1 D=0", 0, 1, 0); probeStep("WE=1 A0=1 D=0", 1, 1, 0); probeStep("HOLD", 0, 1, 0); { uint8_t q = sramRead(0); Serial.printf(" 验证：Q0=%u，期望=0 ", q); verdict(q == 0); } Serial.println(); Serial.println(" 步骤②：写入 D=1，行0应输出 Q0=1"); probeStep("WE=1 A0=1 D=1", 1, 1, 1); probeStep("HOLD", 0, 1, 0); { uint8_t q = sramRead(0); Serial.printf(" 验证：Q0=%u，期望=1 ", q); verdict(q == 1); } hr(); Serial.println(); // ── [4] 交叉写入测试 ────────────────────────────────── Serial.println("── [4/6] 双行交叉写入测试 ──────────────"); Serial.println(" 验证两行互不干扰，各自独立锁存"); Serial.println(); sramWrite(0, 1); sramWrite(1, 0); { uint8_t q0 = sramRead(0), q1 = sramRead(1); bool ok = (q0 == 1 && q1 == 0); Serial.printf(" 写行0=1 行1=0 → 读回 Q0=%u Q1=%u ", q0, q1); verdict(ok); } sramWrite(0, 0); sramWrite(1, 1); { uint8_t q0 = sramRead(0), q1 = sramRead(1); bool ok = (q0 == 0 && q1 == 1); Serial.printf(" 写行0=0 行1=1 → 读回 Q0=%u Q1=%u ", q0, q1); verdict(ok); } hr(); Serial.println(); // ── [5] 数据保持测试 ────────────────────────────────── Serial.println("── [5/6] 数据保持稳定性测试 ────────────"); Serial.println(" 写入后连续读取10次，验证锁存器不丢数"); Serial.println(); sramWrite(0, 1); sramWrite(1, 0); bool ok = true; uint8_t passed = 0; for (int i = 0; i < 10; i++) { uint8_t q0 = sramRead(0); uint8_t q1 = sramRead(1); bool cur = (q0 == 1 && q1 == 0); if (!cur) { ok = false; Serial.printf(" 第%2d次：Q0=%u Q1=%u ✘ 数据丢失！\n", i + 1, q0, q1); } else { passed++; } printBar(i + 1, 10); delayMicroseconds(100); } Serial.println(); Serial.printf(" 结果：%u/10 次读取正确 ", passed); verdict(ok); hr(); Serial.println(); // ── [6] 全地址全数据扫描 POST ───────────────────────── Serial.println("── [6/6] 全地址全数据扫描 (POST) ───────"); Serial.println(" 遍历 addr∈{0,1} × data∈{0,1} 共4组："); Serial.println(); bool pass = true; uint8_t done = 0; const uint8_t total = 4; for (uint8_t a = 0; a < 2; a++) { for (uint8_t d = 0; d < 2; d++) { sramWrite(a, d); uint8_t q = sramRead(a); bool cur = (q == d); if (!cur) pass = false; Serial.printf(" 地址=%u 写入=%u 读回=%u ", a, d, q); verdict(cur); printBar(++done, total); } } Serial.println(); // ── 总结报告 ────────────────────────────────────────── Serial.println("╔═════════════════════════════════════╗"); if (pass) { Serial.println("║ ★ 诊断完成：全部测试通过！ ║"); Serial.println("║ NAND-SR SRAM 工作正常 ║"); } else { Serial.println("║ ✘ 诊断完成：存在失败项 ║"); Serial.println("║ 请检查门电路连接与时序 ║"); } Serial.println("╚═════════════════════════════════════╝"); Serial.println(); } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // 辅助命令 // ═══════════════════════════════════════════════════════ /* 打印当前两行存储值 */ void dumpAll() { Serial.println(); Serial.println(" 地址 │ Q值"); Serial.println(" ─────┼────"); for (uint8_t a = 0; a < 2; a++) { Serial.printf(" %u │ %u\n", a, sramRead(a)); } Serial.println(); } /* 帮助菜单 */ void printHelp() { Serial.println(); Serial.println("╔═════════════════════════════════════╗"); Serial.println("║ NAND-SR SRAM 2×1 命令菜单 ║"); Serial.println("╠═════════════════════════════════════╣"); Serial.println("║ W <地址> <位> — 写入（地址0或1） ║"); Serial.println("║ R <地址> — 读取 ║"); Serial.println("║ D — 显示所有存储值 ║"); Serial.println("║ T — 运行上电自检 ║"); Serial.println("║ X — 运行完整诊断 ║"); Serial.println("║ H — 显示此帮助 ║"); Serial.println("╚═════════════════════════════════════╝"); Serial.println(); } /* 命令解析 */ void handleCommand(const String& raw) { String cmd = raw; cmd.trim(); if (!cmd.length()) return; char op = toupper(cmd.charAt(0)); if (op == 'H') { printHelp(); } else if (op == 'D') { dumpAll(); } else if (op == 'T') { runPOST(); } else if (op == 'X') { runDiag(); } else if (op == 'W') { int a = -1, d = -1; if (sscanf(cmd.c_str() + 1, "%d %d", &a, &d) == 2 && a >= 0 && a <= 1 && d >= 0 && d <= 1) { sramWrite(a, d); uint8_t q = sramRead(a); Serial.printf(" 写入：地址=%d 数据=%d 读回=%d ", a, d, q); verdict(q == d); } else { Serial.println(" 用法：W <0或1> <0或1>"); } } else if (op == 'R') { int a = -1; if (sscanf(cmd.c_str() + 1, "%d", &a) == 1 && a >= 0 && a <= 1) { Serial.printf(" 读取：地址=%d Q=%u\n", a, sramRead(a)); } else { Serial.println(" 用法：R <0或1>"); } } else { Serial.printf(" 未知命令 '%c'，输入 H 查看帮助\n", op); } } // ═══════════════════════════════════════════════════════ // setup / loop // ═══════════════════════════════════════════════════════ void setup() { Serial.begin(115200); delay(500); // 配置控制引脚为输出 pinMode(PIN_A0, OUTPUT); pinMode(PIN_WE, OUTPUT); pinMode(PIN_D, OUTPUT); // 初始全部拉低，防止上电毛刺 digitalWrite(PIN_A0, LOW); digitalWrite(PIN_WE, LOW); digitalWrite(PIN_D, LOW); // 配置Qb输入引脚 pinMode(PIN_Q0, INPUT); pinMode(PIN_Q1, INPUT); delay(100); warmup(); // 预热锁存器 runPOST(); // 上电自检 printHelp(); Serial.println(" 系统就绪，等待命令..."); Serial.println(); } void loop() { if (Serial.available()) { handleCommand(Serial.readStringUntil('\n')); } }