Fase 1: Fundamentos de C y Lógica de Software

📖 Teoría Explícita: Bitwise y el Control por Máscaras

En el Día 3 aprendimos la diferencia crítica entre los operadores lógicos (&&, ||) y los operadores bit a bit (&, |) dentro de la ALU del STM32. Hoy usaremos los operadores bit a bit para modificar el hardware directamente manipulando los Registros.

Un registro en el STM32 (como el ODR - Output Data Register) es un espacio de memoria de 32 bits donde cada bit está conectado a un pin físico. Si queremos encender la Válvula de Líquido (conectada al pin 0) sin apagar accidentalmente la Bomba (conectada al pin 2), no podemos simplemente reescribir todo el registro (ej. REG = 1;). Tenemos que aplicar una Máscara:

• SET (Encender): REG |= MASCARA; Usa el operador OR (|). Fuerza a 1 los bits de la máscara, dejando los demás intactos.
• CLEAR (Apagar): REG &= ~MASCARA; Usa el operador AND (&) combinado con el NOT a nivel bit (~). Fuerza a 0 los bits de la máscara sin tocar los demás.
• TOGGLE (Invertir): REG ^= MASCARA; Usa el operador XOR (^). Cambia el estado del bit (ideal para parpadear LEDs de alarma).

⚡ Circuito KiCad: Aislamiento Óptico y Drivers de Potencia

Al programar usando máscaras para encender actuadores de manera simultánea, nuestro STM32 exige corriente a múltiples pines al mismo tiempo. El microcontrolador trabaja a 3.3V y puede suministrar un máximo de 20mA por pin. Jamás conectes un pin del microcontrolador directamente a un relevador mecánico o válvula de 24V. El pico de corriente inductivo y el retorno electromagnético (Flyback) freirán el procesador en milisegundos.

En tu ruteo de KiCad, la señal que activamos con nuestra máscara debe ir a la resistencia limitadora de un optoacoplador (ej. PC817). Este aisla galvánicamente el STM32 (lógica de 3.3V) del circuito de potencia. Del lado del fototransistor del PC817, excitarás la compuerta de un MOSFET de potencia (ej. IRF540N) para disparar la bobina del solenoide, siempre colocando un Diodo Flyback (ej. 1N4007) en antiparalelo sobre los bornes de la válvula.

⚙️ Ejercicios Prácticos: Control por Máscaras (Non-blocking)

Ejercicio 1: Define macros usando el operador Shift Left (<<) para crear máscaras legibles, y programa la activación simultánea del despachador modificando una variable de estado (Shadow Register).

#include <stdint.h>

// --- Definición de Máscaras usando Shift Left (<<) ---
// Desplazamos un '1' a la posición del bit correspondiente.
#define MASK_VALVULA_LIQUIDO   (1 << 0)  // Bit 0: 0000 0001
#define MASK_VALVULA_RETORNO   (1 << 1)  // Bit 1: 0000 0010
#define MASK_BOMBA_MOTOR       (1 << 2)  // Bit 2: 0000 0100
#define MASK_ALARMA_VISUAL     (1 << 3)  // Bit 3: 0000 1000

// Registro Espejo (Shadow Register). 
// Usamos esto para construir el estado final en RAM antes de enviarlo
// al hardware, evitando estados inestables transitorios.
static uint32_t registro_salidas = 0; 

/**
 * @brief  Función de bajo nivel simulada para escribir al hardware
 */
void STM32_Actualizar_GPIO(uint32_t estado) {
    // En código Bare-Metal real, esto sería: GPIOB->ODR = estado;
    // Esto aplica todas las salidas físicas de manera estricta y simultánea.
}

/**
 * @brief Secuencia de inicio de despacho
 */
void despachador_iniciar_bombeo(void) {
    // 1. SET (Activar): Queremos encender el flujo sin alterar 
    // si la alarma visual está o no parpadeando.
    // Usamos el operador bit a bit OR (|).
    
    // Encendemos líquido y bomba a la vez combinando máscaras.
    registro_salidas |= (MASK_VALVULA_LIQUIDO | MASK_BOMBA_MOTOR);
    
    // Impactamos el hardware
    STM32_Actualizar_GPIO(registro_salidas);
}

/**
 * @brief Secuencia de apagado normal (no emergencia)
 */
void despachador_detener_bombeo(void) {
    // 2. CLEAR (Apagar): Usamos AND (&) combinado con NOT (~).
    // Esto limpia (pone a 0) los bits específicos, conservando los demás.
    
    registro_salidas &= ~(MASK_VALVULA_LIQUIDO | MASK_BOMBA_MOTOR);
    
    // Impactamos el hardware
    STM32_Actualizar_GPIO(registro_salidas);
}

/**
 * @brief Tarea no bloqueante (FreeRTOS) para parpadeo de alarma
 */
void vTask_ParpadearAlarma(void *pvParameters) {
    for(;;) {
        // 3. TOGGLE (Invertir): Usamos XOR (^). 
        // Si estaba en 0 pasa a 1. Si estaba en 1 pasa a 0.
        registro_salidas ^= MASK_ALARMA_VISUAL;
        
        STM32_Actualizar_GPIO(registro_salidas);
        
        // Retardo no bloqueante del RTOS (1 HZ)
        vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(500)); 
    }
}
        

📝 Resumen del Día

• Bitwise OR (|): Se utiliza para SET (encender) bits específicos. Si usaras el símbolo de suma (+), podrías causar un acarreo aritmético destructivo hacia el siguiente pin.
• Bitwise AND NOT (& ~): Se utiliza para CLEAR (apagar) bits. Protege el estado del resto de los actuadores del despachador.
• Bitwise XOR (^): Ideal para TOGGLE, lo cual permite generar parpadeos de advertencia visual sin sobrecargar el código de banderas extra.
• Shift Left (<<): Nos permite crear macros legibles apuntando al pin exacto de hardware sin memorizar código hexadecimal complejo.