單片機之狀態(tài)機淺談

說(shuō)到單片機編程，不得不說(shuō)到狀態(tài)機，狀態(tài)機做為軟件編程的主要架構已經(jīng)在各種語(yǔ)言中應用，當然包括C語(yǔ)言，在一個(gè)思路清晰而且高效的程序中，必然有狀態(tài)機的身影浮現。靈活的應用狀態(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(wú)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(huì )受益匪淺。

狀態(tài)機可歸納為4個(gè)要素，即現態(tài)、條件、動(dòng)作、次態(tài)。這樣的歸納，主要是出于對狀態(tài)機的內在因果聯(lián)系的考慮?！艾F態(tài)”和“條件”是因，“動(dòng)作”和“次態(tài)”是果。詳解如下：

①現態(tài)：是指當前所處的狀態(tài)。

②條件：又稱(chēng)為“事件”。當一個(gè)條件被滿(mǎn)足，將會(huì )觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作，或者執行一次狀態(tài)的遷移。

③動(dòng)作：條件滿(mǎn)足后執行的動(dòng)作。動(dòng)作執行完畢后，可以遷移到新的狀態(tài)，也可以仍舊保持原狀態(tài)。動(dòng)作不是必需的，當條件滿(mǎn)足后，也可以不執行任何動(dòng)作，直接遷移到新?tīng)顟B(tài)。

④次態(tài)：條件滿(mǎn)足后要遷往的新?tīng)顟B(tài)?！按螒B(tài)”是相對于“現態(tài)”而言的，“次態(tài)”一旦被激活，就轉變成新的“現態(tài)”了。

如果我們進(jìn)一步歸納，把“現態(tài)”和“次態(tài)”統一起來(lái)，而把“動(dòng)作”忽略(降格處理)，則只剩下兩個(gè)最關(guān)鍵的要素，即：狀態(tài)、遷移條件。

狀態(tài)機的表示

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(lái)表示一個(gè)狀態(tài)機。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：就按鍵處理來(lái)說(shuō)，擊鍵動(dòng)作本身也可以看做一個(gè)狀態(tài)機。一個(gè)細小的擊鍵動(dòng)作包含了：釋放、抖動(dòng)、閉合、抖動(dòng)和重新釋放等狀態(tài)。

當我們打開(kāi)思路，把狀態(tài)機作為一種思想導入到程序中去時(shí)，就會(huì )找到處理疑問(wèn)的一條有效的捷徑。有時(shí)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(huì )更有效。這樣一來(lái)狀態(tài)機便有了更實(shí)際的功用。廢話(huà)不多說(shuō)，實(shí)踐才是檢驗真理的唯一標準。

幾種狀態(tài)機介紹

也許有人覺(jué)得狀態(tài)機把問(wèn)題復雜化了，其實(shí)做過(guò)軟件設計的人無(wú)形之中已經(jīng)在用狀態(tài)機，下面就總結介紹幾種狀態(tài)機。

1、switch case結構狀態(tài)機

switch( )

case1:

if(not反復執行狀態(tài)1)

進(jìn)入1狀態(tài)前要做的準備

進(jìn)入1狀態(tài)的過(guò)程

if(not反復執行狀態(tài)1)

離開(kāi)狀態(tài)1的過(guò)程

case2:

但這種方式不能很有效預定義所有的狀態(tài)，也不能把這些狀態(tài)之間的切換過(guò)程合理的定義出來(lái)，“狀態(tài)”本身沒(méi)有一個(gè)合理的定義，幾乎是一種面向過(guò)程的方式，只過(guò)這種方式足夠簡(jiǎn)單，也最容易讓人接受，缺點(diǎn)就沒(méi)有“狀態(tài)”的定義和指派功能，導致?tīng)顟B(tài)的混亂，出現狀態(tài)處理重復代碼，甚至處理不一致的問(wèn)題，按照OO的觀(guān)念，狀態(tài)描述本來(lái)就應該是一種實(shí)體。

2、ifelse語(yǔ)句結構狀態(tài)機

這種狀態(tài)機相對靈活一點(diǎn)，但對于一些大的項目，系統軟件設計會(huì )相對復雜。

3、消息觸發(fā)狀態(tài)機

該類(lèi)型的狀態(tài)機實(shí)現方式也是很多的，形態(tài)多樣，但萬(wàn)變不離其宗的就是狀態(tài)機的4要素及現態(tài)、條件、動(dòng)作、次態(tài)。

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

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

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

END_MESSAGE_MAP：結束

（2）在這里注冊

BEGIN_Register_Task：頭

...

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

...

END_Register_Task：尾

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

Void OnMsg(void)

{

…

}

說(shuō)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)]={

#defineADD_NEW_MSG_ITEM(Msg,OnMsg){Msg,OnMsg},

#define END_MESSAGE_MAP };

#define BEGIN_Register_Task const MSG_MAP TaskMap[TotalTask]={

#defineADD_Register_Task(Name,Count) {(MSG_NODE_TYP*)MSG_node_Array_##Name,Count},

#define END_Register_Task };

從以上代碼可知：添加消息與消息映射實(shí)際上是定義消息與消息處理函數對的數組，以形成一個(gè)表；注冊狀態(tài)機實(shí)際上是把所有消息對數組的入口定義成一個(gè)數組，以形成一個(gè)表。

消息如何被執行

1.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<count;i++)

{

if(*pMsg==TaskMap[g_Status].pMsgItems.msg)

//看能否匹配消息

{

TaskMap[g_Status].pMsgItems.pMsgFunc();

//找到就執行消息處理函數

return;

}

}

}

void DispatchMessage(unsigned char*pMsg)

{

if(*pMsg)

{

Default_DisposeMessage(pMsg);

}

}

2.核心函數：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

}

}