運用狀態(tài)機提高嵌入式軟件效率

“橫式”設計是把每個(gè)狀態(tài)及所要執行的動(dòng)作單獨放到一個(gè)子函數中處理，有RC500Config()、RC500Request()、RC500Anticoll()等。工作狀態(tài)的確定可以通過(guò)查詢(xún)狀態(tài)表獲得，找到相應的狀態(tài)后運行相應的子函數。在每個(gè)子函數中，既有該狀態(tài)下應該執行的動(dòng)作，也有狀態(tài)的轉換。然后在主程序中判斷狀態(tài)是否發(fā)生了轉換，再轉到相應的狀態(tài)子程序中執行。
橫豎兩種寫(xiě)法，實(shí)現的功能完全相同，但是“豎式”隱含了優(yōu)先級排序，破壞了事件間原有的關(guān)系。同時(shí)，由于處在每個(gè)狀態(tài)的事件數目不一致，而且事件發(fā)生的時(shí)間是隨機的，“豎式”設計為順序查詢(xún)方式，因此大量時(shí)間被浪費?！皺M式”設計，在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)狀態(tài)是唯一確定的，延遲時(shí)間可以預先準確估算。而且在事件發(fā)生時(shí)，系統會(huì )調用相應的事件函數，在函數里查找唯一確定的狀態(tài)，并根據其狀態(tài)執行動(dòng)作和狀態(tài)轉移。使用這種方式設計的軟件思路清晰簡(jiǎn)潔，效率高，故使用“橫式”方法設計程序更好。類(lèi)似地，對于GPRS、GPS等功能模塊也可以運用狀態(tài)機機制進(jìn)行程序設計，從而在整個(gè)智能收費機的軟件設計中，對所有任務(wù)的處理都可以運用狀態(tài)機機制進(jìn)行相應的程序設計。

3 使用狀態(tài)機的效能分析
在很多嵌入式系統軟件設計中都可以用到類(lèi)似狀態(tài)機的設計思想，比較常用的地方就是各種液晶界面的設計。使用狀態(tài)機機制設計軟件，可以使設計思路清晰、靈活，軟件的可讀性強，便于以后的維護。如果合理地使用狀態(tài)機，還可以較大幅度地提高MCU的運行效率。下面以非接觸式IC卡的軟件設計流程為例討論。
圖2(a)是傳統的嵌入式軟件設計流程，使用這種流程設計的系統軟件按部就班地先執行RC500Config()，再執行RCS00Request()，然后是RC500Anticoll()，直到對IC卡操作完成，再轉到其他任務(wù)(如GPS)。這樣IC卡的操作任務(wù)占用了整個(gè)MCU資源。圖2(b)是使用狀態(tài)機設計系統軟件的流程。在使用狀態(tài)機的同時(shí)設定一個(gè)軟件時(shí)鐘，用來(lái)為系統的各個(gè)任務(wù)進(jìn)行計時(shí)，并進(jìn)行任務(wù)的調度。軟件時(shí)鐘使用一個(gè)長(cháng)整型變量進(jìn)行計時(shí)，利用MC[J定時(shí)器1 ms或10 ms的中斷來(lái)實(shí)現，從而使時(shí)鐘不受任務(wù)執行過(guò)程的影響。當某個(gè)任務(wù)執行過(guò)程需要等待延時(shí)，執行子函數返回main()函數，讓其他任務(wù)使用MCtJ資源。這樣實(shí)現的軟件，在處理某個(gè)任務(wù)的空隙可以同時(shí)處理其他任務(wù)的操作，有效地提高了MCU處理事件的能力。具體實(shí)現方法如下：

……
}
當延時(shí)不夠200ms時(shí)，函數RC500Request()直接返回而沒(méi)有改變IC卡操作的狀態(tài)，因此MCU下一次進(jìn)行IC卡操作時(shí)，繼續執行函數RC500Request()，直到IC卡操作狀態(tài)改變。同時(shí)，函數RC500Request()返回后，main()函數會(huì )檢查GPS、GPRS等工作模塊，執行其中的某些動(dòng)作。也就是說(shuō)，在執行IC卡操作的同時(shí)，可以執行其他任務(wù)的操作；同理，在執行其他任務(wù)的操作時(shí)，也可以執行IC卡的一些操作。這樣就可以充分利用MCU的資源，提高MCU對多任務(wù)的處理效率。

結 語(yǔ)
使用上述狀態(tài)機機制設計的智能公交車(chē)IC卡收費機的系統軟件，能夠及時(shí)處理IC卡信息、GPS定位信息、GPRS通信等多個(gè)任務(wù)的操作，運行穩定，完全滿(mǎn)足實(shí)際應用的要求。該機制非常適合功能較多的嵌入式軟件系統設計。