/* ============================================================
 * L05 · 四相位状态机（阻塞版）
 * 板型：STM32F103C8T6 Blue Pill @ Wokwi（64MHz）
 * 接线：PA2~PA7 灯线（同 L04）；PB0 应急键（上拉输入，按下=低）；PA9 串口输出
 * 配时：南北绿 30s / 东西绿 20s / 黄 3s；倒计时只用一个 r 推出两个方向
 * ============================================================ */
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include <stdio.h>

#define NS_GREEN_S  30u     /* 南北绿灯：30 秒 */
#define EW_GREEN_S  20u     /* 东西绿灯：20 秒 */
#define YEL_S       3u      /* 黄灯：3 秒 */
#define SEC_MS      1000u   /* 1 “秒”等于多少毫秒。课堂想快速看效果可临时改成 200（周期缩短到 1/5） */

#define LED_MASK  0xFCu
enum { C_RED = 0, C_YEL = 1, C_GRN = 2, C_OFF = 3 };
static const uint32_t LAMP[6] = { 1u<<2, 1u<<3, 1u<<4, 1u<<5, 1u<<6, 1u<<7 };

/* ---------- 状态表：4 个相位，每个相位由三项数据决定 ---------- */
/*                                  相位0     相位1     相位2     相位3   */
/*                                  南北绿    南北黄    东西绿    东西黄  */
static const uint8_t NS_STEP[4] = { C_GRN,    C_YEL,    C_RED,    C_RED };
static const uint8_t EW_STEP[4] = { C_RED,    C_RED,    C_GRN,    C_YEL };
static const uint8_t DUR_S[4]   = { NS_GREEN_S, YEL_S, EW_GREEN_S, YEL_S };
static const char   *NAME[4]    = { "南北绿", "南北黄", "东西绿", "东西黄" };

static void leds_apply(uint8_t ns, uint8_t ew) {      /* 与 L04 相同：BSRR 一次写入亮+灭 */
  uint32_t set = 0;
  if (ns <= C_GRN) set |= LAMP[ns];
  if (ew <= C_GRN) set |= LAMP[3 + ew];
  GPIOA->BSRR = set | ((LED_MASK & ~set) << 16);
}

/* 只用一个计数 r（当前相位剩余秒数）算出两个方向要显示的数字：
 *   运行方向显示 r；
 *   等待方向：当前是绿灯相位时，还要等“绿剩余 r + 黄 3 秒”才轮到它，所以显示 r + 3；
 *             当前是黄灯相位时，下一秒就变绿，显示 r。
 * 这样两个数字永远同步递减、不会各数各的，也不会有一个先到 0 停住。 */
static void counts(uint8_t phase, uint8_t r, uint8_t *ns_show, uint8_t *ew_show) {
  uint8_t is_green = (phase == 0 || phase == 2);
  uint8_t wait = r + (is_green ? YEL_S : 0);
  if (phase < 2) { *ns_show = r;    *ew_show = wait; }   /* 南北在通行 */
  else           { *ew_show = r;    *ns_show = wait; }   /* 东西在通行 */
}

/* 阻塞方式运行一个相位：每秒打印一次，然后 HAL_Delay 等一秒（此期间 CPU 什么也不做） */
static void run_phase(uint8_t i) {
  leds_apply(NS_STEP[i], EW_STEP[i]);
  for (uint8_t r = DUR_S[i]; r > 0; r--) {
    uint8_t ns_show, ew_show;
    counts(i, r, &ns_show, ew_show);
    printf("[%-6s] 南北=%2u 东西=%2u\r\n", NAME[i], ns_show, ew_show);

    // 把1000ms拆成10×100ms，每次延时后扫描按键
    for(uint8_t t = 0; t < 10; t++)
    {
        HAL_Delay(SEC_MS / 10);
        if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_RESET)
        {
            printf("   >> 检测到 PB0 按下\r\n");
        }
    }
  } 

static void uart_init(void) {                          /* 串口黑盒，第 14 课讲透 */
  __HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef g = {0};
  g.Pin = GPIO_PIN_9;  g.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);
  g.Pin = GPIO_PIN_10; g.Mode = GPIO_MODE_INPUT; g.Pull = GPIO_PULLUP;           HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);
  USART1->BRR = 556u;
  USART1->CR1 = USART_CR1_UE | USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;
}
int _write(int fd, char *ptr, int len) {
  (void)fd;
  for (int i = 0; i < len; i++) { while (!(USART1->SR & USART_SR_TXE)) {} USART1->DR = (uint8_t)ptr[i]; }
  return len;
}
static void SystemClock_Config(void) {                 /* HSI÷2×16 = 64MHz，逐字段说明见 L03 */
  RCC_OscInitTypeDef o = {0}; RCC_ClkInitTypeDef c = {0};
  o.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI; o.HSIState = RCC_HSI_ON; o.HSICalibrationValue = 16;
  o.PLL.PLLState = RCC_PLL_ON; o.PLL.PLLSource = RCC_PLLSOURCE_HSI_DIV2; o.PLL.PLLMUL = RCC_PLL_MUL16;
  if (HAL_RCC_OscConfig(&o) != HAL_OK) for (;;) {}
  c.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;
  c.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK; c.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;
  c.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV2; c.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;
  if (HAL_RCC_ClockConfig(&c, FLASH_LATENCY_2) != HAL_OK) for (;;) {}
}
static void gpio_init(void) {
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  GPIO_InitTypeDef g = {0};
  g.Pin = LED_MASK; g.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; g.Pull = GPIO_NOPULL; g.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &g);                            /* PA2~PA7：6 条灯线，推挽输出 */
  g.Pin = GPIO_PIN_0; g.Mode = GPIO_MODE_INPUT; g.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &g);                            /* PB0：应急键，上拉输入（按下=低电平） */
  leds_apply(C_OFF, C_OFF);
}

int main(void) {
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  gpio_init();
  uart_init();
  printf("\r\n=== L05 四相位状态机（阻塞版）===\r\n");
  for (;;) {
    for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) run_phase(i);      /* 0→1→2→3→回到 0，永远循环 */
  }
}

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// 课堂作业（与课件第二小节一致；未完成的课下继续）
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// 课堂练习1（基础）：修改配时并计算周期
//   把南北绿灯改成 20 秒、东西绿灯改成 15 秒（只改宏定义），运行并核对串口倒计时。
//   计算并回答：①一个完整周期多少秒？②南北绿灯占整个周期的百分之几（保留整数）？
//   提示：周期 = 南北绿 + 南北黄 + 东西绿 + 东西黄。
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// 课堂练习2（提升）：绿灯最后 3 秒闪烁提醒
//   在“绿灯相位”最后 3 秒，让该方向绿灯每秒闪一次（亮 500ms / 灭 500ms），提醒驾驶员即将变黄。倒计时数字仍然每秒递减一次。
//   提示：最后 3 秒时（r <= 3）把原来的 HAL_Delay(1000) 拆成两个 500ms：前半秒亮、后半秒灭。
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// 课堂练习3（挑战）：阻塞版为什么会“漏按键”？
//   代码里每秒读一次 PB0（应急键）。请做实验：①快速点按 PB0（按下时间 &lt; 0.2 秒）10 次，记录串口有几次“检测到”；②按住 PB0 超过 1 秒；
//   然后把 <code>HAL_Delay(SEC_MS)</code> 改成“10 次 HAL_Delay(SEC_MS/10) 并每次都读键”，再做①，记录结果。回答：这个改法的局限是什么？
//   提示：漏检概率 = 1 − 按下时长 ÷ 采样周期。
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