嵌入式之状态机编程

状态机(state machine)

有5个要素，分别是状态(state)、迁移(transition)、事件(event)、动作(action)、条件(guard)。

状态：

一个系统在某一时刻所存在的稳定的工作情况，系统在整个工作周期中可能有多个状态。例如：一个电动机有正转、反转、停转这三个状态。
一个状态机需要在状态集合中选取一个作为初始状态。

迁移

系统从一个状态迁移到另一个状态的过程称作迁移，迁移不是自动发生的，需要外界对系统施加影响。停转的电动机自己不会转起来，让它转起来必须上电。

事件

某一时刻发生的对系统有意义的事情，状态机之所以发生状态迁移，就是因为出现了事件。对电动机来说，加正电压、加负电压、断电就是事件。

动作

在状态机的迁移过程中，状态机会做出一些其他的行为，这些行为就是动作，动作是状态机对事件的响应。给停转的电动机加正电压，电动机由停转状态迁移到正转状态，同时会启动电机，这个启动过程可以看做是动作，也就是对上电事件的响应。

条件

状态机对事件并不是有求必应的，有了事件，状态机还要满足一定的条件才能发生状态迁移。

int main(void)
{
 sys_init();
 led_off(LED1);
 led_off(LED2);
 g_stFSM.u8LedStat = LS_OFFOFF;
 g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
 while(1)
 {
  if(test_key()==TRUE)
  {
   fsm_active();
  }
  else
  {
   ; /*idle code*/
  }
 }
}
void fsm_active(void)
{
 if(g_stFSM.u8KeyCnt > 3) /*击键是否满 5 次 从0开始的*/
 {
  switch(g_stFSM.u8LedStat)
  {
   case LS_OFFOFF:
    led_on(LED1); /*输出动作*/
    g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
    g_stFSM.u8LedStat = LS_ONOFF; /*状态迁移*/
    break;
   case LS_ONOFF:
    led_on(LED2); /*输出动作*/
    g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
    g_stFSM.u8LedStat = LS_ONON; /*状态迁移*/
    break;
   case LS_ONON:
    led_off(LED1); /*输出动作*/
    g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
    g_stFSM.u8LedStat = LS_OFFON; /*状态迁移*/
    break;
   case LS_OFFON:
    led_off(LED2); /*输出动作*/
    g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
    g_stFSM.u8LedStat = LS_OFFOFF; /*状态迁移*/
    break;
   default: /*非法状态*/
    led_off(LED1);
    led_off(LED2);
    g_stFSM.u8KeyCnt = 0;
    g_stFSM.u8LedStat = LS_OFFOFF; /*恢复初始状态*/
    break;
  }
 }
 else
 {
  g_stFSM.u8KeyCnt++; /*状态不迁移，仅记录击键次数*/
 }
}

状态机编程的优点

1）提高CPU使用效率

将程序状态机化，程序只需要用全局变量记录下工作状态，就可以转头去做别的工作了，当然忙完那些任务要再看看工作状态有没有变化。主要目标事件(定时未到、电平没跳变、串口数据没收完)还没发生，工作状态就不会改变，程序就一直重复着"监控-else-监控-else"这样的循环。
状态机处理实质为** 在程序等待事件的过程中间隔性地插入一些有意义的工作**，让CPU不是一直等待。

2）逻辑完备性

状态机是一种以系统状态为中心，以事件为变量的设计方法，它专注于各个状态的特点以及状态之间相互转换的关系。状态的转换又是事件引起的，则在考虑某个具体状态的时候，要考虑任何一个事件对这个状态有什么样的影响。

3）程序结构清晰