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[導(dǎo)讀]有限狀態(tài)機是一種概念思想,把復(fù)雜的控制邏輯分解成有限個穩(wěn)定狀態(tài),組成閉環(huán)系統(tǒng),通過事件觸發(fā),讓狀態(tài)機按設(shè)定的順序處理事務(wù)。單片機C語言的狀態(tài)機編程,是利用條件選擇語句( switch 、 case 或者 if 、 else )切換狀態(tài),通過改變狀態(tài)機狀態(tài),讓程序按設(shè)定的順序執(zhí)行。

有限狀態(tài)機概念

有限狀態(tài)機是一種概念思想,把復(fù)雜的控制邏輯分解成有限個穩(wěn)定狀態(tài),組成閉環(huán)系統(tǒng),通過事件觸發(fā),讓狀態(tài)機按設(shè)定的順序處理事務(wù)。單片機C語言的狀態(tài)機編程,是利用條件選擇語句( switch 、 case 或者 if 、 else )切換狀態(tài),通過改變狀態(tài)機狀態(tài),讓程序按設(shè)定的順序執(zhí)行。
有限狀態(tài)機由有限的狀態(tài)和相互之間的轉(zhuǎn)移構(gòu)成,在任何時候只能處于給定數(shù)目的狀態(tài)中的一個。當(dāng)接收到一個輸入事件時,狀態(tài)機產(chǎn)生一個輸出,同時也可能伴隨著狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。狀態(tài)機的原理如下:在當(dāng)前狀態(tài)下,發(fā)生某個事件后轉(zhuǎn)移到下一個狀態(tài),然后決定執(zhí)行的功能動作??蓞⒖既缦率疽鈭D:

C語言狀態(tài)機編程思想

應(yīng)用舉例

要想使用狀態(tài)機思想進(jìn)行編程,需要將任務(wù)分解成有限個穩(wěn)定狀態(tài)。
這里以常見的按鍵動作進(jìn)行舉例說明:

C語言狀態(tài)機編程思想

上圖為按鍵典型的動作圖,可以分解為四個狀態(tài),分別為:
狀態(tài)1 = 按鍵彈起、
狀態(tài)2 = 前沿抖動、
狀態(tài)3 = 按鍵按下、
狀態(tài)4 = 后沿抖動。
有限狀態(tài)機的C代碼實現(xiàn)如下:
if?(定時器?>=?10ms)?//10ms是典型消抖時間
{
???switch?(按鍵狀態(tài))
???{
?????case?按鍵彈起狀態(tài):
??????if?(IO讀取為低電平)?按鍵狀態(tài)=前沿抖動;?
?????break;
?????case?前沿抖動狀態(tài):
??????if?(IO讀取為低電平)?按鍵狀態(tài)=按鍵按下;?
?????break;
?????case?按鍵按下狀態(tài):
??????if?(IO讀取為高電平)?按鍵狀態(tài)=后沿抖動;?
?????break;
?????case?后沿抖動狀態(tài):
??????if?(IO讀取為高電平)?按鍵狀態(tài)=按鍵彈起;?
?????break;
default:按鍵狀態(tài)=按鍵彈起;
???}
}

狀態(tài)機編程建議

巧妙的使用結(jié)構(gòu)體和枚舉一方面可以便于擴展和維護(hù)狀態(tài)機的狀態(tài)和事件,另一方面可提高程序的可讀性。假設(shè)有3種狀態(tài)(狀態(tài)數(shù)可以隨意增加),狀態(tài)枚舉如下:
typedef?enum?{
??state_1=1,
??state_2,
??state_3
}State;
假設(shè)有5個事件(也可以隨意增加),事件枚舉如下:
typedef?enum{
??event_1=1,
??event_2,
??event_3,
??event_4,
??event_5
}Event;

定義一個結(jié)構(gòu)體描述如下:
typedef?struct?{
??State?curState;??????//當(dāng)前狀態(tài)
??Event?eventId;??????//事件
??State?nextState;???//下一個狀態(tài)
??Action?action;?????//動作功能
}StateEvent;
根據(jù)具體的應(yīng)用場景調(diào)整 State Event ,并賦予相應(yīng)的動作功能,整體的基本流程如下: 當(dāng)前狀態(tài)->有事件觸發(fā)->跳到下一個狀態(tài)->具體的動作功能

C語言狀態(tài)機編程思想

總結(jié)
狀態(tài)機應(yīng)用很廣泛,也可以鍛煉邏輯思維,LoRa消息推送也常采用狀態(tài)機的思想, 實際上狀態(tài)機涉及的知識點很多,本篇文章只是簡要的介紹了下單片機C語言的狀態(tài)機編程思想,在日后的開發(fā)設(shè)計中,需要不斷的總結(jié)經(jīng)驗并靈活應(yīng)用。


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C語言狀態(tài)機編程思想

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