運用狀態機提高嵌入式軟件效率

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

3 使用狀態機的效能分析
在很多嵌入式系統軟件設計中都可以用到類似狀態機的設計思想，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(如GPS)。這樣IC卡的操作任務占用了整個MCU資源。圖2(b)是使用狀態機設計系統軟件的流程。在使用狀態機的同時設定一個軟件時鐘，用來為系統的各個任務進行計時，并進行任務的調度。軟件時鐘使用一個長整型變量進行計時，利用MC[J定時器1 ms或10 ms的中斷來實現，從而使時鐘不受任務執行過程的影響。當某個任務執行過程需要等待延時，執行子函數返回main()函數，讓其他任務使用MCtJ資源。這樣實現的軟件，在處理某個任務的空隙可以同時處理其他任務的操作，有效地提高了MCU處理事件的能力。具體實現方法如下：

……
}
當延時不夠200ms時，函數RC500Request()直接返回而沒有改變IC卡操作的狀態，因此MCU下一次進行IC卡操作時，繼續執行函數RC500Request()，直到IC卡操作狀態改變。同時，函數RC500Request()返回后，main()函數會檢查GPS、GPRS等工作模塊，執行其中的某些動作。也就是說，在執行IC卡操作的同時，可以執行其他任務的操作；同理，在執行其他任務的操作時，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對多任務的處理效率。

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