单片机裸奔之状态机浅谈

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单片机裸奔之状态机浅谈 [复制链接]

说到单片机编程，不得不说到状态机，状态机做为软件编程的主要架构已经在各种语言中应用，当然包括C语言，在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。灵活的应用状态机不仅是程序更高效，而且可读性和扩展性也很好。状态无处不在，状态中有状态，只要掌握了这种思维，让它成为您编程中的一种习惯，相信您会受益匪浅。
　　状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果联系的考虑。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下：
　　①现态：是指当前所处的状态。
　　②条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
　　③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
　　④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
　　如果我们进一步归纳，把“现态”和“次态”统一起来，而把“动作”忽略(降格处理)，则只剩下两个最关键的要素，即：状态、迁移条件。
　　状态机的表示要领有许多种，我们可以用文字、图形或表格的形式来表示一个状态机。
　　举个简单的例子：就按键处理来说，击键动作本身也可以看做一个状态机。一个细小的击键动作包含了：释放、抖动、闭合、抖动和重新释放等状态。　　当我们打开思路，把状态机作为一种思想导入到程序中去时，就会找到处理疑问的一条有效的捷径。有时候用状态机的思维去思考程序该干什么，比用控制流程的思维去思考，可能会更有效。这样一来状态机便有了更实际的功用。废话不多说，实践才是检验真理的唯一标准。
　　也许有人觉得状态机把问题复杂化了，其实做过软件设计的人无形之中已经在用状态机，下面就总结介绍几种状态机。
　　第一种：switch case结构状态机
　　switch()。
　　case1:。
　　if(not反复执行状态1)。
　　进入1状态前要做的准备。
　　进入1状态的过程。
　　if(not反复执行状态1)。
　　离开状态1的过程。
　　case2:。
　　...。
　　但这种方式不能很有效预定义所有的状态，也不能把这些状态之间的切换过程合理的定义出来，“状态”本身没有一个合理的定义，几乎是一种面向过程的方式，只过这种方式足够简单，也最容易让人接受，缺点就没有“状态”的定义和指派功能，导致状态的混乱，出现状态处理重复代码，甚至处理不一致的问题，按照OO的观念，状态描述本来就应该是一种实体。
　　第二种状态机：ifelse语句结构状态机
　　这种状态机相对灵活一点，但对于一些大的项目，系统软件设计会相对复杂。
　　以上2种状态机是是大家接触最多的，也是经常用到的，这里不多说了。下面重点谈谈第三种状态机。
　　第三种状态机：消息触发状态机
　　该类型的状态机实现方式也是很多的，形态多样，但万变不离其宗的就是状态机的4要素及现态、条件、动作、次态。
　　下面介绍一种消息触发类型的状态机。
　　基于消息驱动的状态机机制
　　原理：一旦有消息触发，系统服务函数立即寻找所在状态的消息与消息处理函数对，找到后执行消息处理函数
　　步骤：
　　1.添加消息与消息映射
　　…
　　BEGIN_MESSAGE_ MAP(Name,Count) ：状态机名，消息数
　　ADD_NEW_MSG_ITEM (Msg,OnMsg) ：消息与消息处理函数
　　END_MESSAGE_MAP：结束
　　…
　　2.在这里注册
　　BEGIN_Register_Task：头
　　...
　　ADD_Register_Task(Name,Count)：状态机名，消息数
　　...
　　END_Register_Task：尾
　　1.划分电子秤状态，完成以上步骤后，完成OnMsg消息处理函数
　　Void OnMsg(void)
　　{
　　…
　　}
　　说明：以上用宏完成，具体宏是如下定义：
　　#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 };
　　从以上代码可知：
　　1. 添加消息与消息映射实际上是定义消息与消息处理函数对的数组，以形成一个表
　　2. 注册状态机实际上是把所有消息对数组的入口定义成一个数组，以形成一个表
　　消息是如何被执行的？
　　分发消息
　　void Default_DisposeMessage(unsigned char *pMsg)
　　{
　　unsigned chari;
　　unsigned charcount=TaskMap[g_Status].cItemCount;//定位到状态表
　　for(i=0;i<count;i++)
　　{
　　if(*pMsg==TaskMap[g_Status].pMsgItems.msg)//看能否匹配消息
　　{
　　TaskMap[g_Status].pMsgItems.pMsgFunc();//找到就执行消息处理函数
　　return;
　　}
　　}
　　}
　　void DispatchMessage(unsigned char*pMsg)
　　{
　　if(*pMsg)
　　{
　　Default_DisposeMessage(pMsg);
　　}
　　}
　　核心函数：消息处理中心
　　void Message_Dispose_Central(void)
　　{
　　BYTE Msg;
　　while(GetMessage(&Msg)) //获取消息
　　{
　　TranslateMessage(&Msg); //解释消息
　　DispatchMessage(&Msg); //分发消息
　　}
　　}