分别定义三个模块,分别为主设备模块,从设备模块和总线模块,实现主从设备的数据传输,不需要考虑总线控制,实现方式C/C++。 (2)附加项:在第(1)题的基础上,增加基于计数器定时方法的总线判优控制。

主设备模块：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

#define TIMEOUT 1000 // 超时时间为1秒

// 发送数据到从设备
void send_data(int data);

// 接收从设备发来的数据
int receive_data(void);

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void);

// 等待从设备的响应
bool wait_response(void);

// 主设备发送数据
void send_data(int data) {
    // 等待总线空闲
    while (!is_bus_idle()) {}
    // 发送数据
    printf("Master sends data: %d\n", data);
}

// 主设备接收数据
int receive_data(void) {
    int data = -1;
    // 等待总线空闲
    while (!is_bus_idle()) {}
    // 发送数据请求
    printf("Master requests data\n");
    // 等待从设备响应
    if (wait_response()) {
        // 接收从设备发送的数据
        printf("Master receives data: %d\n", data);
    } else {
        printf("Timeout\n");
    }
    return data;
}

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void) {
    // TODO: 判断总线是否空闲
    return true;
}

// 等待从设备的响应
bool wait_response(void) {
    int timeout = TIMEOUT;
    while (!is_bus_idle()) {
        // 判断是否超时
        if (--timeout <= 0) {
            return false;
        }
        // 等待总线空闲
    }
    return true;
}

从设备模块：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

#define TIMEOUT 1000 // 超时时间为1秒

// 发送数据到主设备
void send_data(int data);

// 接收主设备发来的数据
int receive_data(void);

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void);

// 等待主设备发来的请求
bool wait_request(void);

// 从设备发送数据
void send_data(int data) {
    // 等待总线空闲
    while (!is_bus_idle()) {}
    // 发送数据
    printf("Slave sends data: %d\n", data);
}

// 从设备接收数据
int receive_data(void) {
    int data = -1;
    // 等待总线空闲
    while (!is_bus_idle()) {}
    // 等待主设备发来的请求
    if (wait_request()) {
        // 发送从设备的数据
        printf("Slave receives request\n");
        printf("Slave sends data: %d\n", data);
    } else {
        printf("Timeout\n");
    }
    return data;
}

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void) {
    // TODO: 判断总线是否空闲
    return true;
}

// 等待主设备发来的请求
bool wait_request(void) {
    int timeout = TIMEOUT;
    while (is_bus_idle()) {
        // 判断是否超时
        if (--timeout <= 0) {
            return false;
        }
        // 等待主设备的请求
    }
    return true;
}

总线模块：

#include <stdbool.h>

// 初始化总线
void init_bus(void);

// 总线发送数据
void bus_send_data(int data);

// 总线接收数据
int bus_receive_data(void);

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void);

// 初始化总线
void init_bus(void) {
    // TODO: 初始化总线
}

// 总线发送数据
void bus_send_data(int data) {
    // TODO: 总线发送数据
}

// 总线接收数据
int bus_receive_data(void) {
    int data = -1;
    // TODO: 总线接收数据
    return data;
}

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void) {
    // TODO: 判断总线是否空闲
    return true;
}

总线判优控制模块：

#include <stdbool.h>
#include <time.h>

#define TIMEOUT 1000 // 超时时间为1秒

// 计数器定时器模块定义
void timer_init(void);
void start_timer(int seconds);
bool is_timer_expired(void);
void stop_timer(void);

// 总线判优控制模块定义
void bus_control_init(void);
bool is_bus_idle(void);
void wait_bus_idle(void);
bool is_high_priority(void);
void send_signal(bool priority);
void receive_signal(bool priority);

// 计数器定时器模块定义
clock_t start_time;
int time_limit;

void timer_init(void) {
    start_time = clock(); // 记录开始时间
    time_limit = 0;
}

// 开始计数器定时器
void start_timer(int seconds) {
    time_limit = seconds * CLOCKS_PER_SEC; // 转换为时钟刻度
}

// 判断计数器定时器是否已到期
bool is_timer_expired(void) {
    return (clock() - start_time) >= time_limit;
}

// 停止计数器定时器
void stop_timer(void) {
    time_limit = 0;
}

// 总线判优控制模块定义
bool bus_idle = true;           // 总线是否空闲
bool priority_signal = false;   // 是否收到优先级判定信号

// 初始化总线判优控制模块
void bus_control_init(void) {
    timer_init();
}

// 判断总线是否空闲
bool is_bus_idle(void) {
    return bus_idle;
}

// 等待总线空闲
void wait_bus_idle(void) {
    while (!bus_idle) {}
}

// 判断收到的信号是否为高优先级
bool is_high_priority(void) {
    return priority_signal;
}

// 发送判定信号
void send_signal(bool priority) {
    bus_idle = false; // 总线占用
    priority_signal = priority; // 收到判定信号
    timer_init(); // 启动计时器
}

// 接收判定信号
void receive_signal(bool priority) {
    while (!bus_idle) {
        if (is_high_priority() && priority) { // 两者优先级相等时，等待定时器到期
            start_timer(1);
            while (!is_timer_expired()) {}
        }
    }
    bus_idle = false; // 总线占用
    priority_signal = priority; // 收到判定信号
    timer_init(); // 启动计时器
}