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嵌入式設(shè)計(jì)模式：有限狀態(tài)自動機(jī)的C語言實(shí)現(xiàn)

時(shí)間：2021-11-15 14:42:41
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[導(dǎo)讀]星標(biāo)「嵌入式大雜燴」，一起進(jìn)步！來源：www.cnblogs.com/autosar/archive/2012/06/22/2558604.html狀態(tài)機(jī)模式是一種行為模式，在《設(shè)計(jì)模式》這本書中對其有詳細(xì)的描述，通過多態(tài)實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的調(diào)轉(zhuǎn)行為的確是一種很好的方法，只可惜在嵌入式...





狀態(tài)機(jī)模式是一種行為模式，在 《設(shè)計(jì)模式》這本書中對其有詳細(xì)的描述，通過多態(tài)實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的調(diào)轉(zhuǎn)行為的確是一種很好的方法，只可惜在嵌入式環(huán)境下，有時(shí)只能寫純C代碼，并且還需要考慮代碼的重入和多任務(wù)請求跳轉(zhuǎn)等情形，因此實(shí)現(xiàn)起來著實(shí)需要一番考慮。


近日在看了一個(gè)開源系統(tǒng)時(shí)，看到了一個(gè)狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)，也學(xué)著寫了一個(gè)，與大家分享。


首先，分析一下一個(gè)普通的狀態(tài)機(jī)究竟要實(shí)現(xiàn)哪些內(nèi)容。


狀態(tài)機(jī)存儲從開始時(shí)刻到現(xiàn)在的變化，并根據(jù)當(dāng)前輸入，決定下一個(gè)狀態(tài)。這意味著，狀態(tài)機(jī)要存儲狀態(tài)、獲得輸入（我們把它叫做跳轉(zhuǎn)條件）、做出響應(yīng)。


如上圖所示，{s1, s2, s3}均為狀態(tài)，箭頭c1/a1表示在s1狀態(tài)、輸入為c1時(shí)，跳轉(zhuǎn)到s2，并進(jìn)行a1操作。


最下方為一組輸入，狀態(tài)機(jī)應(yīng)做出如下反應(yīng)：


當(dāng)某個(gè)狀態(tài)遇到不能識別的輸入時(shí)，就默認(rèn)進(jìn)入陷阱狀態(tài)，在陷阱狀態(tài)中，不論遇到怎樣的輸入都不能跳出。


為了表達(dá)上面這個(gè)自動機(jī)，我們定義它們的狀態(tài)和輸入類型：


typedef int State;
typedef int Condition;

#define STATES 3   1
#define STATE_1 0
#define STATE_2 1
#define STATE_3 2
#define STATE_TRAP 3

#define CONDITIONS 2
#define CONDITION_1 0
#define CONDITION_2 1
在嵌入式環(huán)境中，由于存儲空間比較小，因此把它們?nèi)慷x成宏。此外，為了降低執(zhí)行時(shí)間的不確定性，我們使用O(1)的跳轉(zhuǎn)表來模擬狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)。


首先定義跳轉(zhuǎn)類型：


typedef void (*ActionType)(State state, Condition condition);

typedef struct
{
State next;
ActionType action;
} Trasition, * pTrasition;
然后按照上圖中的跳轉(zhuǎn)關(guān)系，把三個(gè)跳轉(zhuǎn)加一個(gè)陷阱跳轉(zhuǎn)先定義出來：


// (s1, c1, s2, a1)
Trasition t1 = {
STATE_2,
action_1
};

// (s2, c2, s3, a2)
Trasition t2 = {
STATE_3,
action_2
};

// (s3, c1, s2, a3)
Trasition t3 = {
STATE_2,
action_3
};

// (s, c, trap, a1)
Trasition tt = {
STATE_TRAP,
action_trap
};
其中的動作，由用戶自己完成，在這里僅定義一條輸出語句。


void action_1(State state, Condition condition)
{
printf("Action 1 triggered.\n");
}
最后定義跳轉(zhuǎn)表：


pTrasition transition_table[STATES][CONDITIONS] = {
/*      c1,  c2*/
/* s1 */
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