本章实验 · 三个实验

本章三个实验一览

第四章的收口实验要同时干很多事：焊 TXS、接 DHT22、写命令处理、写 select 主循环、还要联真硬件调风扇。为了不一把抓，拆成三个递进实验：实验一、实验二纯软件、无接线，把「select 并发」和「命令处理器」这两半单独练会；实验三再把它们加上真 DHT22 与真 GPIO 合起来。

实验一 · select 最小多路复用（select-mini）

实验三卡人的往往是 select 本身：一边要每 2 秒采一次样，一边要立刻响应你敲的命令。本实验把并发机制剥到最小：每秒打一个 [tick]，同时 stdin 来一行就回显一行。源码 chapters/ch04/code/select-mini/，只实现 run_repl_loop。

步骤

# 主机，或先 scp 到板子再进目录
$ cd chapters/ch04/code/select-mini            # 板上：cd ~/select-mini
$ make
# 手动试：./build/select-mini 然后敲几行，quit 退出

打开 src/select.c，用 select(fd+1, &rfds, NULL, NULL, &tv) 写主循环。判据看行为：没输入时每秒一个 [tick N]；打字时立刻回显且不丢 tick；quit 退出。自动演示（参考 make sol）：

$ (sleep 2; echo hello; sleep 1; echo quit) | ./build/select-mini
# 参考输出（时间轴示意）：
#   [S] select demo: 1s tick, stdin echo, quit to exit
#   [tick 1]
#   echo: hello
#   [tick 2]
#   bye

本实验成功判据：自动演示里 tick 与 echo 交替出现、不互相饿死；quit 正常退出；能口头说「select 返回 0 是超时，返回正数是 stdin 可读」。

实验二 · 温控命令 REPL（cmd-repl）

实验三的另一半是命令处理：status 打印、set temp <数> / set humidity <数> 改阈值。本实验用纯 stdin/stdout 把这些处理器练会（没有传感器、没有 GPIO）。源码 chapters/ch04/code/cmd-repl/，只实现 state_init / cmd_status / cmd_set。

步骤

# 主机，或先 scp 到板子再进目录
$ cd chapters/ch04/code/cmd-repl              # 板上：cd ~/cmd-repl
$ make
$ ./build/cmd-repl      # 未实现前：status 打不出、set 全报错 → 预期

主循环已给（读行 → 切首词 → 分发）。你只写三个函数：初始 30.0/95.0；status 打印当前 bar；cmd_set 用 sscanf 解析 "temp 28.5" / "humidity 60"。喂命令对照（参考 make sol）：

$ printf 'status\nset temp 28.5\nstatus\nset humidity 60\nstatus\nset temp abc\nquit\n' | ./build/cmd-repl
# 参考输出：
#   [repl] status | set temp <num> | set humidity <num> | quit
#   [status] temp_bar=30.0C hum_bar=95.0%
#   [ok] temp_bar=28.5C
#   [status] temp_bar=28.5C hum_bar=95.0%
#   [ok] hum_bar=60.0%
#   [status] temp_bar=28.5C hum_bar=60.0%
#   [err] usage: set temp <num> | set humidity <num>
#   bye

本实验成功判据：喂命令输出与参考一致（含 set temp abc 报用法错）；能口头说这套处理器在实验三里改的是 g_st，而「会不会立刻生效」由主循环节奏决定。

实验三 · 串口命令温控（真 DHT22）

实验一你练会了 select 并发，实验二练会了 status / set 处理器。实验三把它们焊进真硬件：接 DHT22 采真温湿度，用命令改阈值，select 让打字和采样同时及时。下面是原实验正文，器材、接线、实现契约、验收都从这里开始。

说明

讲义已讲清：字节进出、为何要 TXS、命令表思路、select 机制。本实验递进：整板接线 + 你自己写出可跑的对话层。

• 工程：chapters/ch04/code/（板上：~/ruyi-riscv-embedded/ch04-lab/）
• 学生文件：cmd_thermo.c（默认 make）
• 参考实现：cmd_thermo-sol.c（make sol；先自己写，过关后再对照）
• 脚：风扇 IO1_5；DHT22 IO1_6（经 TXS）
• 打字入口：SSH 终端标准输入（本课不另接物理串口线）

实验器材

接线与焊接

先焊 TXS 排针：烙铁预热 → 排针插孔 → 背面逐脚上锡 → 检查连锡。

继电器 / 风扇保持第三章：IO1_5 直连信号端，风扇走 NO–COM。

打开 cmd_thermo.c，确认 GPIO_CHIP_PATH、DHT_LINE=6、FAN_LINE=5。首次联调建议保持默认 SIMULATE_SENSOR=1（模拟温度升降）；接好真 DHT 并稳定后再用 -DSIMULATE_SENSOR=0 重编。

本步成功判据：能指着线说出「地 / TXS A·B / VA·VB / IO1_6」；知道当前是模拟还是真传感器。

实现命令与 select

打开 cmd_thermo.c。脚手架已提供 DHT 读取、风扇、sample_and_control、read_command_line、main。只改标了 STUDENT TODO 的区块：在该注释与 read_command_line 之间写出命令函数、命令表、dispatch_command、main_loop。

先直接 make：应看到类似 implicit declaration of function 'dispatch_command' 或 main_loop——这是预期起点。

你要写的契约

/* 打印 g_st：用 [STATUS] 前缀输出温度、湿度、风扇、温度bar、湿度bar。
 * 尚无采样（has_sample==0）时打印明确提示，不要打垃圾数。
 * 注意：采样函数本身不刷温湿度；只有本命令才打印。
 * args 可忽略。成功返回 0。
 */
static int cmd_status(char *args);

/* 解析 args："temp <数>" 或 "humidity <数>"（也可用 hum），
 * 写入 g_st.t_bar / g_st.h_bar。用法错误打印 [ERR]。成功打印确认并返回 0。
 * 逻辑：温度或湿度高于对应 bar → 开风扇；两者都低于 → 关风扇。
 */
static int cmd_set(char *args);

struct cmd_entry {
    const char *name;
    int (*handler)(char *args);
};
/* 至少注册 status / set，表尾 { NULL, NULL } */

/* 拆出命令名与参数；查 g_cmds 并调用。
 * 空行返回 0；未知命令打印 [ERR] unknown command，返回非 0。
 * 进程不要因此 exit。
 */
static int dispatch_command(char *line);

/* 用 select 同时等：
 *   · cmd_fd（stdin）可读 → 调用已有的 read_command_line()
 *   · 距下次采样超时 → 调用已有的 sample_and_control()
 * 用墙上时钟维护 deadline / remain，处理命令后不要把采样周期整段重置。
 * g_running 为 0 时退出循环。
 */
static void main_loop(void);

写的时候要想清楚

• dispatch_command 为什么先拆词再查表，而不是一长串 if/else？加一条 help 时你改哪里？
• set 改的是内存里的阈值：下一轮 sample_and_control 才会用上——如何用实验证明「立刻参与后续控温」？
• 阻塞在 fgets 上，或固定 sleep(2) 再读命令，分别饿死哪一边？
• 处理完一条命令后若把超时重新设成完整 2 秒，采样节奏会怎样？
• 脚手架里开风扇条件含「湿度 > 湿度 bar」：模拟模式湿度恒为 55，主要靠温度演示；真 DHT 时可哈气看湿度支路。

编译运行

主路径与第三章相同：在 x86 Linux 激活 venv-gnu-ruyisdk 后交叉编译，再拷到荔枝派运行；或在荔枝派上直接 make（Makefile 按机器自动选择编译器）。访问 GPIO 需要 sudo。编译的是你自己写的 cmd_thermo.c。

# —— 在 x86 Linux 上 ——
$ . ~/venv-gnu-ruyisdk/bin/ruyi-activate
$ cd chapters/ch04/code
$ make clean && make
$ file cmd_thermo

# —— 在荔枝派上 ——
$ cd ~/ruyi-riscv-embedded/ch04-lab
$ make clean && make
$ sudo ./cmd_thermo
# 模拟模式验证通过、接好真 DHT 后，改用：
$ make clean && make CFLAGS='-Wall -Wextra -O2 -DSIMULATE_SENSOR=0'
$ sudo ./cmd_thermo

先用默认模拟模式跑通软件流程；接真 DHT 时务必带上 -DSIMULATE_SENSOR=0。对照参考实现（助教自检）：make sol fan-off。

联调验收

1. 启动后等几秒（让 DHT 先采到样），敲 status：应出现 [STATUS] temp=… hum=…；平时终端不应刷温湿度。
2. 敲 status：立刻打印完整状态（或「尚无采样」提示）。
3. 敲 set temp 30，再 status：温度 bar 已变。
4. 敲 set humidity 80，再 status：湿度 bar 已变。
5. 控温进行中连续敲 status：每次立刻出现 [STATUS]；风扇开/关瞬间打印上一采样与本次采样（无 [STATUS] 前缀）及「选择开/关风扇」。
6. （可选，真 DHT）哈气提高湿度，观察是否按湿度 bar 开风扇。

常见故障

验收表