單片機之狀態機淺談

說到單片機編程，不得不說到狀態機，狀態機做為軟件編程的主要架構已經在各種語言中應用，當然包括C語言，在一個思路清晰而且高效的程序中，必然有狀態機的身影浮現。靈活的應用狀態機不僅是程序更高效，而且可讀性和擴展性也很好。狀態無處不在，狀態中有狀態，只要掌握了這種思維，讓它成為您編程中的一種習慣，相信您會受益匪淺。

狀態機可歸納為4個要素，即現態、條件、動作、次態。這樣的歸納，主要是出于對狀態機的內在因果聯系的考慮。“現態”和“條件”是因，“動作”和“次態”是果。詳解如下：

①現態：是指當前所處的狀態。

②條件：又稱為“事件”。當一個條件被滿足，將會觸發一個動作，或者執行一次狀態的遷移。

③動作：條件滿足后執行的動作。動作執行完畢后，可以遷移到新的狀態，也可以仍舊保持原狀態。動作不是必需的，當條件滿足后，也可以不執行任何動作，直接遷移到新狀態。

④次態：條件滿足后要遷往的新狀態。“次態”是相對于“現態”而言的，“次態”一旦被激活，就轉變成新的“現態”了。

如果我們進一步歸納，把“現態”和“次態”統一起來，而把“動作”忽略(降格處理)，則只剩下兩個最關鍵的要素，即：狀態、遷移條件。

狀態機的表示

狀態機的表示要領有許多種，我們可以用文字、圖形或表格的形式來表示一個狀態機。

舉個簡單的例子：就按鍵處理來說，擊鍵動作本身也可以看做一個狀態機。一個細小的擊鍵動作包含了：釋放、抖動、閉合、抖動和重新釋放等狀態。

當我們打開思路，把狀態機作為一種思想導入到程序中去時，就會找到處理疑問的一條有效的捷徑。有時候用狀態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，可能會更有效。這樣一來狀態機便有了更實際的功用。廢話不多說，實踐才是檢驗真理的唯一標準。

幾種狀態機介紹

也許有人覺得狀態機把問題復雜化了，其實做過軟件設計的人無形之中已經在用狀態機，下面就總結介紹幾種狀態機。

1、switch case結構狀態機

switch( )

case1:

if(not反復執行狀態1)

進入1狀態前要做的準備

進入1狀態的過程

if(not反復執行狀態1)

離開狀態1的過程

case2:

但這種方式不能很有效預定義所有的狀態，也不能把這些狀態之間的切換過程合理的定義出來，“狀態”本身沒有一個合理的定義，幾乎是一種面向過程的方式，只過這種方式足夠簡單，也最容易讓人接受，缺點就沒有“狀態”的定義和指派功能，導致狀態的混亂，出現狀態處理重復代碼，甚至處理不一致的問題，按照OO的觀念，狀態描述本來就應該是一種實體。

2、ifelse語句結構狀態機

這種狀態機相對靈活一點，但對于一些大的項目，系統軟件設計會相對復雜。

3、消息觸發狀態機

該類型的狀態機實現方式也是很多的，形態多樣，但萬變不離其宗的就是狀態機的4要素及現態、條件、動作、次態。

原理：一旦有消息觸發，系統服務函數立即尋找所在狀態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)：狀態機名，消息數

...

END_Register_Task：尾

（3）劃分電子秤狀態，完成以上步驟后，完成OnMsg消息處理函數。

Void OnMsg(void)

{

…

}

說明：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際上是定義消息與消息處理函數對的數組，以形成一個表；注冊狀態機實際上是把所有消息對數組的入口定義成一個數組，以形成一個表。

消息如何被執行

1.分發消息

void Default_DisposeMessage(unsigned char *pMsg)

{

unsigned chari;

unsigned charcount=TaskMap[g_Status].cItemCount;

//定位到狀態表

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); //分發消息

}

}