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做者丨李肖遙
函數
來源丨技術讓夢想更偉大測試
毫無疑問，單片機的萬能語言就是狀態機，在嵌入式單片機編程中，也是咱們經常使用的方法。ui
本文將從最基礎入門的方法幫助你們瞭解狀態機，從我經常使用的2種狀態機編寫方式爲你們慢慢展開。
switch/case的方法來實現
要點
用switch/case的結構配合一個狀態變量，經過修改狀態變量的值來切換狀態。
代碼以下
1//代碼參考網絡
2
3//! 定義狀態名稱與狀態值之間的關係
4#define FSM_START 0x00
5#define FSM_STATE_A 0x01
6#define FSM_STATE_B 0x02
7…
8#define FSM_RESET 0xFF
9
10bool fsm_example_A( <形參列表> ) {
11 static uint8_t s_chFSMState = FSM_START;//!< 定義狀態變量
12 …
13 switch ( s_chFSMState ) {
14 case FSM_START:
15 //! 這裏添加狀態機初始化代碼
16 …
17 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 進入下一狀態
18 break;
19 case FSM_STATE_A:
20 //! 這裏添加狀態機A進入下一狀態的檢測代碼
21 if (<某某條件>) {
22 //! 這裏作一些進入下一狀態時要作的準備工做
23 s_chFSMState = FSM_STATE_B;//!< 進入下一狀態
24 }
25 break;
26 case FSM_STATE_B:
27 //! 這裏添加狀態機A進入下一狀態的檢測代碼
28 if (<某某條件>) {
29 //! 這裏作一些進入下一狀態時要作的準備工做
30 s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 進入下一狀態
31 } else if (<某某條件>) {
32 } else if (<某某條件>) {
33 …
34 } else {
35 }
36 break;
37 …
38 case FSM_STOP:
39 case FSM_RESET:
40 default:
41 //! 這裏添加狀態機復位相關的代碼
42 …
43 chFSMState = FSM_START;//!< 狀態機復位
44 //! 返回false表示狀態機已經不須要繼續運行了
45 return false;
46 }
47
48 //! 返回true表示狀態機正在運行
49 return true;
50}
小結
從代碼可知，這種狀態機就是一路走到黑，沒有讓多個狀態同時處於激活狀態，也就是說在同一時刻，只能處於一種狀態之下。
無疑，實際中有不少這樣的應用，好比簡單的燈的開關，固然也有不少狀況是多種狀態並存的，好比天氣的狀態就能夠分爲晴天、陰天、風雨雷電等等，能夠同時處於多個狀態。
通用的if/else來了
要點
用if else…else if結構的組合來描述狀態流程圖。
範例
1//代碼參考網絡
2//! 首先將布爾量的狀態標誌壓縮在一個字節裏面以節省內存開支
3typedef union {
4 uint8_t Value;
5 uint8_t Byte;
6 struct {
7 unsigned BIT0:1;
8 unsigned BIT1:1;
9 unsigned BIT2:1;
10 unsigned BIT3:1;
11 unsigned BIT4:1;
12 unsigned BIT5:1;
13 unsigned BIT6:1;
14 unsigned BIT7:1;
15 }Bits;
16}byte_t;
17
18#define FSM_ACTION_FLAG s_tbState.Bits
19#define FSM_STOP_ALL_ACTIONS() do {s_tbState.Value = 0;}while(0)
20#define FSM_START (0 == s_tbState.Value)
21#define FSM_STATE_A FSM_ACTION_FLAG.BIT0
22#define FSM_STATE_B FSM_ACTION_FLAG.BIT1
23…
24#define FSM_STATE_H FSM_ACTION_FLAG.BIT7
25
26bool fsm_example_B( <</span>形參列表> ) {
27 static byte_t s_tbState = {0};//!< 定義狀態變量
28
29 if (FSM_START) { //!< 起始狀態
30 //! 這裏放置狀態機初始化的代碼
31 …
32 FSM_STATE_A = true; //!< 進入狀態B，start裝臺自動結束
33 }
34
35 if (FSM_STATE_A) { //!< 一個典型的簡單狀態
36 //! 這裏放置狀態A的代碼或者
37 …
38 //! 這裏放置某些條件以開啓別的狀態
39 if (<</span>某些條件>) {
40 //! 這裏作一些「進入」下一個狀態以前的準備工做
41 FSM_STATE_B = true; //!< 開啓下一個狀態
42 FSM_STATE_A = false; //!< 結束當前狀態
43 }
44 }
45
46 if (FSM_STATE_B) { //!< 一個典型的監視狀態
47 …
48 //! 這裏檢測某些條件
49 if (<</span>某些條件>) {
50 //! 這裏作一些「開啓」某個狀態的準備工做
51 FSM_STATE_C = true; //!< 開啓某一個狀態而不結束當前狀態
52 FSM_STATE_D = true; //!< 你固然能夠一次觸發多個狀態
53 …
54 } else if (<</span>某些條件>) {
55 //! 知足某些條件之後關閉當前狀態
56 FSM_STATE_B = false;
57 }
58 }
59 …
60 if (FSM_STATE_F) { //!< 一個典型的子狀態機調用
61 if (!fsm_example_a(<實參列表>)) {//!< 等待子狀態機返回false
62 //!子狀態機運行完成，進入下一狀態
63 …
64 FSM_STATE_F = false; //!< 結束當前狀態
65 FSM_STATE_x = true; //!< 進入下一狀態x表明某個字母
66 }
67 }
68
69 if (FSM_STATE_H) { //!< 一個典型的停止狀態
70 //!< 某些狀態機的操做，好比釋放某些資源
71 …
72 FSM_STOP_ALL_ACTIONS(); //!< 復位狀態機
73 return false; //!< 返回false表示狀態機結束
74 }
75
76 return true; //!< 返回true表示狀態機保持運行
77}
小結
從範例可知，這種狀態機雖然看起來比較費腦子，可是在應用當中很是靈活，經過布爾變量的開啓和關閉，你能夠自由的控制某些狀態的開啓。
而且同一時刻可能有多個狀態是激活的，這種結構幾乎能夠翻譯任何流程圖。
全部的函數均可以看做是狀態機
要點
全部的函數均可以看做是狀態機，若是函數有返回值，且這個返回值能表徵至少兩種以上不一樣的狀態，那麼這些返回值就能夠被用做指示當前狀態機的運行狀況。
在咱們實際編程中，咱們也須要有這樣的思惟，好比函數之間的引用，參數傳遞，這些均可以看成一個狀態，那麼咱們編碼的過程當中，就可以根據狀態運行進行相應的模塊化。
範例
咱們常常會用到的枚舉類型，來寫測試用例，以判斷程序具體執行到函數體的哪一塊了
1enum
2{
3 test1=0,
4 test2,
5 test3,
6 test4,
7 ...
8}
9
10//舉個簡單的例子，根據返回值判斷函數運行到哪裏，來判斷邏輯走向
11int testDemo()
12{
13 if (FSM_STATE_A) {
14 if (<</span>某些條件>) {
15 return test1;
16 }else{
17 return test2;
18 }
19 }else{
20 return test3;
21 }
22 return test4;
23}
小結
狀態機能夠說是一個萬能的計算機語言表述方式，應用很普遍，是裸機條件下多任務的廉價實現方案。
狀態機總結
在帶有操做系統的狀況下也是如此，咱們瞭解了狀態機的本質，可以運用得當的話，對咱們的模塊化編程，代碼的整理是頗有幫助的。
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