淺談狀態(tài)機的要素、分類

說到單片機編程，不得不說到狀態(tài)機，狀態(tài)機做為軟件編程的主要架構(gòu)已經(jīng)在各種語言中應(yīng)用，當然包括C語言，在一個思路清晰而且高效的程序中，必然有狀態(tài)機的身影浮現(xiàn)。靈活的應(yīng)用狀態(tài)機不僅是程序更高效，而且可讀性和擴展性也很好。狀態(tài)無處不在，狀態(tài)中有狀態(tài)，只要掌握了這種思維，讓它成為您編程中的一種習慣，相信您會受益匪淺。

狀態(tài)機可歸納為4個要素，即現(xiàn)態(tài)、條件、動作、次態(tài)。這樣的歸納，主要是出于對狀態(tài)機的內(nèi)在因果聯(lián)系的考慮。“現(xiàn)態(tài)”和“條件”是因，“動作”和“次態(tài)”是果。詳解如下：

①現(xiàn)態(tài)：是指當前所處的狀態(tài)。

②條件：又稱為“事件”。當一個條件被滿足，將會觸發(fā)一個動作，或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。

③動作：條件滿足后執(zhí)行的動作。動作執(zhí)行完畢后，可以遷移到新的狀態(tài)，也可以仍舊保持原狀態(tài)。動作不是必需的，當條件滿足后，也可以不執(zhí)行任何動作，直接遷移到新狀態(tài)。

④次態(tài)：條件滿足后要遷往的新狀態(tài)?！按螒B(tài)”是相對于“現(xiàn)態(tài)”而言的，“次態(tài)”一旦被激活，就轉(zhuǎn)變成新的“現(xiàn)態(tài)”了。

如果我們進一步歸納，把“現(xiàn)態(tài)”和“次態(tài)”統(tǒng)一起來，而把“動作”忽略(降格處理)，則只剩下兩個最關(guān)鍵的要素，即：狀態(tài)、遷移條件。

狀態(tài)機的表示要領(lǐng)有許多種，我們可以用文字、圖形或表格的形式來表示一個狀態(tài)機。

舉個簡單的例子：就按鍵處理來說，擊鍵動作本身也可以看做一個狀態(tài)機。一個細小的擊鍵動作包含了：釋放、抖動、閉合、抖動和重新釋放等狀態(tài)。當我們打開思路，把狀態(tài)機作為一種思想導(dǎo)入到程序中去時，就會找到處理疑問的一條有效的捷徑。有時候用狀態(tài)機的思維去思考程序該干什么，比用控制流程的思維去思考，可能會更有效。這樣一來狀態(tài)機便有了更實際的功用。廢話不多說，實踐才是檢驗真理的唯一標準。

也許有人覺得狀態(tài)機把問題復(fù)雜化了，其實做過軟件設(shè)計的人無形之中已經(jīng)在用狀態(tài)機，下面就總結(jié)介紹幾種狀態(tài)機。

第一種：switch case結(jié)構(gòu)狀態(tài)機

switch()。

case1:。

if(not反復(fù)執(zhí)行狀態(tài)1)。

進入1狀態(tài)前要做的準備。

進入1狀態(tài)的過程。

if(not反復(fù)執(zhí)行狀態(tài)1)。

離開狀態(tài)1的過程。

case2:。

...。

但這種方式不能很有效預(yù)定義所有的狀態(tài)，也不能把這些狀態(tài)之間的切換過程合理的定義出來，“狀態(tài)”本身沒有一個合理的定義，幾乎是一種面向過程的方式，只過這種方式足夠簡單，也最容易讓人接受，缺點就沒有“狀態(tài)”的定義和指派功能，導(dǎo)致狀態(tài)的混亂，出現(xiàn)狀態(tài)處理重復(fù)代碼，甚至處理不一致的問題，按照OO的觀念，狀態(tài)描述本來就應(yīng)該是一種實體。

第二種狀態(tài)機：ifelse語句結(jié)構(gòu)狀態(tài)機

這種狀態(tài)機相對靈活一點，但對于一些大的項目，系統(tǒng)軟件設(shè)計會相對復(fù)雜。

以上2種狀態(tài)機是是大家接觸最多的，也是經(jīng)常用到的，這里不多說了。下面重點談?wù)劦谌N狀態(tài)機。

第三種狀態(tài)機：消息觸發(fā)狀態(tài)機

該類型的狀態(tài)機實現(xiàn)方式也是很多的，形態(tài)多樣，但萬變不離其宗的就是狀態(tài)機的4要素及現(xiàn)態(tài)、條件、動作、次態(tài)。

下面介紹一種消息觸發(fā)類型的狀態(tài)機。

基于消息驅(qū)動的狀態(tài)機機制

原理：一旦有消息觸發(fā)，系統(tǒng)服務(wù)函數(shù)立即尋找所在狀態(tài)的消息與消息處理函數(shù)對，找到后執(zhí)行消息處理函數(shù)

步驟：

1.添加消息與消息映射

…

BEGIN_MESSAGE_ MAP(Name,Count) ：狀態(tài)機名，消息數(shù)

ADD_NEW_MSG_ITEM (Msg,OnMsg) ：消息與消息處理函數(shù)

END_MESSAGE_MAP：結(jié)束

…

2.在這里注冊

BEGIN_Register_Task：頭

...

ADD_Register_Task(Name,Count)：狀態(tài)機名，消息數(shù)

...

END_Register_Task：尾

1.劃分電子秤狀態(tài)，完成以上步驟后，完成OnMsg消息處理函數(shù)

Void OnMsg(void)

{

…

}

說明：以上用宏完成，具體宏是如下定義：

#defineBEGIN_MESSAGE_MAP(Name,Count) constMSG_NODE_TYP MSG_node_Array_##Name[(Count)]={

#define ADD_NEW_MSG_ITEM(Msg,OnMsg) {Msg,OnMsg},

#define END_MESSAGE_MAP };

#define BEGIN_Register_Task const MSG_MAP TaskMap[TotalTask]={

#define ADD_Register_Task(Name,Count) {(MSG_NODE_TYP*)MSG_node_Array_##Name,Count},

#define END_Register_Task };

從以上代碼可知：

1. 添加消息與消息映射實際上是定義消息與消息處理函數(shù)對的數(shù)組，以形成一個表

2. 注冊狀態(tài)機實際上是把所有消息對數(shù)組的入口定義成一個數(shù)組，以形成一個表

消息是如何被執(zhí)行的？

分發(fā)消息

void Default_DisposeMessage(unsigned char *pMsg)

{

unsigned chari;

unsigned charcount=TaskMap[g_Status].cItemCount;//定位到狀態(tài)表

for(i=0;i

{

if(*pMsg==TaskMap[g_Status].pMsgItems.msg)//看能否匹配消息

{

TaskMap[g_Status].pMsgItems.pMsgFunc();//找到就執(zhí)行消息處理函數(shù)

return;

}

}

}

void DispatchMessage(unsigned char*pMsg)

{

if(*pMsg)

{

Default_DisposeMessage(pMsg);

}

}

核心函數(shù)：消息處理中心

void Message_Dispose_Central(void)

{

BYTE Msg;

while(GetMessage(&Msg)) //獲取消息

{

TranslateMessage(&Msg); //解釋消息

DispatchMessage(&Msg); //分發(fā)消息

}

}

責任編輯：PSY

原文標題：單片機裸奔之狀態(tài)機淺談

文章出處：【微信公眾號：嵌入式ARM】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。