【深圳 IO 攻略】第 29 关：变色鞋

本文首发于 B 站《深圳 IO》文集（https://www.bilibili.com/read/readlist/rl569860）。原创不易，转载请注明出处。

关卡展示

本关需要在按钮按下时，根据传感器所表示的波长信息，将波长转换成颜色，并统计每种颜色的出现频率；并在按钮抬起时，找到出现频率最高的颜色，将它转换成对应的 SmartDye 颜色，再进一步转换成墨水 k 和墨水 n 信号输出。

每种颜色和光的波长，以及墨水 k、墨水 n 的映射关系参考数据手册：

本关是【深圳龙腾有限公司】系列里公认的最难关，其难度可以媲美【阿瓦隆城】的部分关卡。本关至少要三块 MC6000，还要同时配上一块 ROM 和一块 RAM 才能完成。这一关的接线图如下所示：

现在，我们像之前一样，把大问题分解成若干小问题来完成。

左边芯片的任务是：当按钮按下时，统计各种颜色的出现频率；当按钮抬起时，通知中间的芯片找到最频繁出现的颜色。

中间芯片的任务是：收到左边芯片的通知信号后，找到最频繁出现的颜色，并将对应的颜色编号告知右边的芯片。统计完毕后，将 RAM 中的统计信息清除。

右边芯片的任务是：收到中间芯片的通知信号后，把对应的最频繁颜色映射成 SmartDye 色彩空间的颜色，并进一步转换成墨水 k 和墨水 n 的信号输出。

首先我们来看最左边的芯片。根据数据手册里的说明，我们可以知道：颜色只跟传感器值的十位数相关，红 = 十位数是 2 或 3；橙 = 十位数是 4；黄 = 十位数是 5；绿 = 十位数是 6；蓝 = 十位数是 7；紫 = 十位数是 8。

首先我们检测按钮是否按下（tcp p1 50）。当按下时，读取传感器当前的值（+ mov p0 acc），并提取出十位（+ dgt 1），将该值作为 RAM 地址，改写对应位置的值。因为需要反复使用到这个地址，所以我们首先将该地址在 dat 里暂存一份（+ mov acc dat）。我们将 RAM 的地址设置为该地址（+ mov dat x3），提取出里面的频度数字（+ mov x2 acc），将频度 +1 后准备送回原处（+ add 1）。由于读取 RAM 后地址会自增，所以我们首先要将地址还原（+ mov dat x3），再将 +1 后的值送回原处（+ mov acc x2）。如此，便完成了当前这一秒的统计工作。跳到最后休眠一秒，进入下一个时钟周期（slp 1）。

如果按钮没按下时，检查 dat 是否为 0（- teq dat 0）。因为只要我们触发了统计过程，dat 的值一定会被更新为某一刻传感器值的十位数。所以当 dat 为 0 时，表示尚未触发统计过程，就不需要通知右边的芯片“找最大值”。只有当统计完毕，刚刚抬起按钮时，才需要通知右边的芯片去“找最大值”。这时候我们将 dat 归零（- mov 0 dat），回到“等待统计”的状态，然后给右边芯片发送一个 2（- mov 2 x1），通知右边的芯片去寻找最大值。至于这个 2 有什么用，我们后面再说。做完以上事情后，休眠一秒，进入下一个时钟周期（slp 1）。

有小伙伴可能会说，十位数不论是 2 还是 3 都是红色呀，但是你在以上的统计中只看了十位，十位是 2 以及十位是 3 的数字数量被分散在了两个不同的格子里，被视为了两种不同的颜色了呀？其实，这点我是有所考虑的。只是因为代码行数的限制，我无法在统计阶段就将两种红色合并，我们只能在后期“寻找最大值”的过程中将两种红色合并。

下面我们来看中间的芯片。首先我们等待右边芯片发来“给我找最大值”的信号（slx x3）。收到信号后，我们将 RAM 的右指针置为 2（mov x3 x1），然后连续读取两格 RAM，将它们的值相加，得到“红色”的出现次数（mov x0 acc, add x0）。我们先假设最频繁的颜色是红色，将“红色”的地址发送给右边的芯片（mov x1 x2）。由于 RAM 读取后地址会自增，所以实际发送的地址是 +1 后的地址。然后我们开始统计其他颜色的出现频数。我们将新颜色的频数放入 dat 中（mov x0 dat），检查新颜色的频数是否大于已找到的最大频数（tcp dat acc）。若大于，则说明新颜色才是迄今为止的最频繁颜色，我们覆盖掉原先较小的频数（+ mov dat acc），然后将新颜色的地址传给右边的芯片（+ mov x1 x2）。右边的芯片收到数据后，会改写墨水 k 和墨水 n 的值。而我们知道，同一秒内可以反复改写 p 口的值，最终只有最后一次改写的值会生效。所以，我们可以反复将找到的“迄今为止的最大值”传给右边的芯片，而不用担心是否会出现错误的信号。接下来，我们判定地址值是否到达了 9（teq x1 9）。尚未到达 9 时，跳回到第 6 行，继续判断别的颜色是否可能是更频繁的颜色（- jmp 6）。直到将所有颜色都统计完毕后，用循环的方式将整个 RAM 都写为 0，清除所有的颜色统计信息（mov 0 x0, teq x1 9, - jmp c）。

最后我们看右边的芯片。首先我们将墨水 k 和墨水 n 都初始化为 50（@ mov 50 p1, @ mov 50 p0）。收到中间芯片发来的地址值后（slx x2），我们将该地址值 ×2（mov x2 acc, add acc），然后到 ROM 中寻找相应颜色所对应的两个连续数字（mov acc x1），读取它们并依次发送到墨水 k 和墨水 n 端口（mov x0 p1, mov x0 p0）。由于中间芯片发送的是 +1 后的地址，因此红色对应的地址值是 4，橙色对应的地址值是 5，依此类推。我们将地址值 ×2 后，可以发现，8、9 两格对应的值是【血色】的 k、n 值（95，5），10、11 两格对应的值是【深玉米橙】的 k、n 值（50，5），依此类推。也就是我们将原始颜色的地址值 ×2 后，在 ROM 中的对应位置就可以匹配上相应的 SmartDye 颜色的 k、n 值。

点击左下角的【模拟】，稍等片刻，便会弹出结算界面：