浅谈状态机的要素、分类

说到单片机编程，不得不说到状态机，状态机做为软件编程的主要架构已经在各种语言中应用，当然包括C语言，在一个思路清晰而且高效的程序中，必然有状态机的身影浮现。灵活的应用状态机不仅是程序更高效，而且可读性和扩展性也很好。状态无处不在，状态中有状态，只要掌握了这种思维，让它成为您编程中的一种习惯，相信您会受益匪浅。
状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果联系的考虑。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下：
①现态：是指当前所处的状态。
②条件：又称为“事件” 。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
如果我们进一步归纳，把“现态”和“次态”统一起来，而把“动作”忽略(降格处理)，则只剩下两个最关键的要素，即：状态、迁移条件。
状态机的表示要领有许多种，我们可以用文字、图形或表格的形式来表示一个状态机。
举个简单的例子：就按键处理来说，击键动作本身也可以看做一个状态机。一个细小的击键动作包含了：释放、抖动、闭合、抖动和重新释放等状态。当我们打开思路，把状态机作为一种思想导入到程序中去时，就会找到处理疑问的一条有效的捷径。有时候用状态机的思维去思考程序该干什么，比用控制流程的思维去思考，可能会更有效。这样一来状态机便有了更实际的功用。废话不多说，实践才是检验真理的唯一标准。
也许有人觉得状态机把问题复杂化了，其实做过软件设计的人无形之中已经在用状态机，下面就总结介绍几种状态机。
第一种：switch case结构状态机
switch() 。
case1: 。
if(not反复执行状态1) 。
进入1状态前要做的准备。
进入1状态的过程。
if(not反复执行状态1) 。
离开状态1的过程。
case2: 。
... 。
但这种方式不能很有效预定义所有的状态，也不能把这些状态之间的切换过程合理的定义出来，“状态”本身没有一个合理的定义，几乎是一种面向过程的方式，只过这种方式足够简单，也最容易让人接受，缺点就没有“状态”的定义和指派功能，导致状态的混乱，出现状态处理重复代码，甚至处理不一致的问题，按照OO的观念，状态描述本来就应该是一种实体。
第二种状态机：ifelse语句结构状态机
这种状态机相对灵活一点，但对于一些大的项目，系统软件设计会相对复杂。
以上2种状态机是是大家接触最多的，也是经常用到的，这里不多说了。下面重点谈谈第三种状态机。
第三种状态机：消息触发状态机
该类型的状态机实现方式也是很多的，形态多样，但万变不离其宗的就是状态机的4要素及现态、条件、动作、次态。
下面介绍一种消息触发类型的状态机。
基于消息驱动的状态机机制
原理：一旦有消息触发，系统服务函数立即寻找所在状态的消息与消息处理函数对，找到后执行消息处理函数
步骤：
1.添加消息与消息映射
…
BEGIN_MESSAGE_ MAP(Name,Count) ：状态机名，消息数
ADD_NEW_MSG_ITEM (Msg,OnMsg) ：消息与消息处理函数
END_MESSAGE_MAP：结束
…
2.在这里注册
BEGIN_Register_Task：头
...
ADD_Register_Task(Name,Count)：状态机名，消息数
...
END_Register_Task：尾
1.划分电子秤状态，完成以上步骤后，完成OnMsg消息处理函数
Void OnMsg(void)
{
…
}
说明：以上用宏完成，具体宏是如下定义：
#defineBEGIN_MESSAGE_MAP(Name,Count) constMSG_NODE_TYP MSG_node_Array_##Name[(Count)]={
#define ADD_NEW_MSG_ITEM(Msg,OnMsg) {Msg,OnMsg},
#define END_MESSAGE_MAP };
#define BEGIN_Register_Task const MSG_MAP TaskMap[TotalTask]={
#define ADD_Register_Task(Name,Count) {(MSG_NODE_TYP*)MSG_node_Array_##Name,Count},
#define END_Register_Task };
从以上代码可知：
1. 添加消息与消息映射实际上是定义消息与消息处理函数对的数组，以形成一个表
2. 注册状态机实际上是把所有消息对数组的入口定义成一个数组，以形成一个表
消息是如何被执行的？
分发消息
void Default_DisposeMessage(unsigned char *pMsg)
{
unsigned chari;
unsigned charcount=TaskMap[g_Status].cItemCount;//定位到状态表
for(i=0;i {
if(*pMsg==TaskMap[g_Status].pMsgItems.msg)//看能否匹配消息
{
TaskMap[g_Status].pMsgItems.pMsgFunc();//找到就执行消息处理函数
return;
}
}
}
void DispatchMessage(unsigned char*pMsg)
{
if(*pMsg)
{
Default_DisposeMessage(pMsg);
}
}
核心函数：消息处理中心
void Message_Dispose_Central(void)
{
BYTE Msg;
while(GetMessage(&Msg)) //获取消息
{
TranslateMessage(&Msg); //解释消息
DispatchMessage(&Msg); //分发消息
}
}

责任编辑：PSY
原文标题：单片机裸奔之状态机浅谈
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浅谈状态机的要素、分类

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