基于三段式状态机设计的思想实现流水灯，花型要求如下： • 从左到右依次点亮，从左到右依次灭 • 从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍） • 从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍） • 如此反复循环…… 完成基于状态机的流水灯设计，并下板实现。 基础要求： 使用 EG4S20 使用 PLL 生成 50M 时钟， 0.5S 移位一次 使用 8 个 LED 使用移位寄存器控制 LED 代码限制到 200 行内

好的，让我来为你解答这个问题。首先，我们需要了解三段式状态机的设计思想。三段式状态机是基于有限状态机的一种设计思想，将有限状态机的状态分为三个阶段：启动阶段、运行阶段和停止阶段。在启动阶段，状态机初始化并准备开始运行；在运行阶段，状态机根据输入信号的变化转换状态并执行相应的操作；在停止阶段，状态机清理并停止运行。

接下来，我们可以根据题目要求设计如下的三段式状态机：

启动阶段：LED1 亮，其他 LED 灭；

运行阶段：

状态1：从左到右依次点亮，从左到右依次灭；

状态2：从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍）；

状态3：从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍）；

状态4：重复状态1~3；

停止阶段：LED1 灭，其他 LED 灭。

接下来，我们需要根据状态机的设计来编写代码。代码如下：

#include "EG4S20.h" // 引入 EG4S20 头文件
#include "shiftregister.h" // 引入移位寄存器头文件

// 状态定义
#define STATE_START 0 // 启动阶段
#define STATE_LEFT_RIGHT 1 // 从左到右
#define STATE_MIDDLE_OUT 2 // 从中间向两边
#define STATE_OUT_MIDDLE 3 // 从两边向中间
#define STATE_REPEAT 4 // 重复状态1~3
#define STATE_STOP 5 // 停止阶段

// 定义 LED 状态数组
int led_state[8] = {1,0,0,0,0,0,0,0}; // 初始化 LED1 亮，其他灭

// 定义计时器变量和计时器常量
int timer = 0;
const int TIMER_MAX = 25; // 0.5s 移位一次

// 定义状态机变量和状态机常量
int state = STATE_START;
const int STATE_MAX = 5; // 状态数为5

// 状态机函数
void state_machine() {
  switch(state) {
    case STATE_START:
      // 启动阶段，初始化 LED 状态数组
      led_state[0] = 1;
      for(int i=1; i<8; i++) {
        led_state[i] = 0;
      }
      // 转换到状态1
      state = STATE_LEFT_RIGHT;
      break;
    case STATE_LEFT_RIGHT:
      // 从左到右依次点亮，从左到右依次灭
      if(timer == TIMER_MAX) {
        // 移位
        for(int i=0; i<7; i++) {
          led_state[i] = led_state[i+1];
        }
        led_state[7] = 0;
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[0] == 1) {
          // 完成状态，转换到状态2
          state = STATE_MIDDLE_OUT;
        }
        // 重置计时器
        timer = 0;
      }
      break;
    case STATE_MIDDLE_OUT:
      // 从中间向两边依次亮，从中间向两边依次灭（2 遍）
      if(timer == TIMER_MAX) {
        // 移位
        for(int i=0; i<4; i++) {
          led_state[i] = 0;
          led_state[7-i] = 0;
        }
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[3] == 1) {
          // 完成状态，转换到状态3
          state = STATE_OUT_MIDDLE;
        }
        // 重置计时器
        timer = 0;
      }
      break;
    case STATE_OUT_MIDDLE:
      // 从两边向中间依次亮，从两边向中间依次灭（2 遍）
      if(timer == TIMER_MAX) {
        // 移位
        for(int i=0; i<4; i++) {
          led_state[i] = 1;
          led_state[7-i] = 1;
        }
        // 判断是否完成状态
        if(led_state[0] == 1) {
          // 完成状态，转换到状态4
          state = STATE_REPEAT;
        }
        // 重置计时器
        timer = 0;
      }
      break;
    case STATE_REPEAT:
      // 重复状态1~3
      if(timer == TIMER_MAX) {
        // 判断是否完成状态
        if(state != STATE_LEFT_RIGHT) {
          // 未完成，返回状态1
          state = STATE_LEFT_RIGHT;
        } else {
          // 已完成，转换到状态2
          state = STATE_MIDDLE_OUT;
        }
        // 重置计时器
        timer = 0;
      }
      break;
    case STATE_STOP:
      // 停止阶段，灭掉所有 LED
      for(int i=0; i<8; i++) {
        led_state[i] = 0;
      }
      break;
  }
  // 更新移位寄存器
  update_shiftregister(led_state);
  // 计时器加一
  timer++;
}

int main() {
  // 初始化 EG4S20
  init_EG4S20();
  // 使用 PLL 生成 50M 时钟
  set_pll(50);
  // 初始化移位寄存器
  init_shiftregister();
  // 循环执行状态机
  while(1) {
    state_machine();
  }
  return 0;
}

代码限制在 200 行内，所以注释不是很详细。如果有疑问，请随时提出。