嵌入式单片机状态机总结
2021-06-01

ID:技术让梦想更伟大

作者:李肖遥

毫无疑问,单片机的万能语言就是状态机,在嵌入式单片机编程中,也是我们常用的方法。

switch/case的方法来实现

要点

用switch/case的结构配合一个状态变量,通过修改状态变量的值来切换状态。

代码如下

1//代码参考网络23//! 定义状态名称与状态值之间的关系4#define FSM_START                                   0x005#define FSM_STATE_A                                 0x016#define FSM_STATE_B                                 0x027…8#define FSM_RESET                                   0xFF910bool fsm_example_A( <形参列表> ) {11    static uint8_t s_chFSMState = FSM_START;//!< 定义状态变量12                 …13    switch ( s_chFSMState ) {14        case FSM_START:15            //! 这里添加状态机初始化代码16            …17            s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态18            break;19        case FSM_STATE_A:20            //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码21            if (<某某条件>) {22                //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作23                s_chFSMState = FSM_STATE_B;//!< 进入下一状态24            }25            break;26        case FSM_STATE_B:27            //! 这里添加状态机A进入下一状态的检测代码28            if (<某某条件>) {29                //! 这里做一些进入下一状态时要做的准备工作30                    s_chFSMState = FSM_STATE_A;//!< 进入下一状态31            } else if (<某某条件>) {32            } else if (<某某条件>) {33                …34            } else {35            }36            break;37            …38         case FSM_STOP:39         case FSM_RESET:40         default:41             //! 这里添加状态机复位相关的代码42             …43             chFSMState = FSM_START;//!< 状态机复位44             //! 返回false表示状态机已经不需要继续运行了45             return false;                                                               46      }4748      //! 返回true表示状态机正在运行49      return true;                                                                                 50}

小结

从代码可知,这种状态机就是一路走到黑,没有让多个状态同时处于激活状态,也就是说在同一时刻,只能处于一种状态之下。

无疑,实际中有很多这样的应用,比如简单的灯的开关,当然也有很多情况是多种状态并存的,比如天气的状态就可以分为晴天、阴天、风雨雷电等等,可以同时处于多个状态。

通用的if/else来了

要点

用if else…else if结构的组合来描述状态流程图。

范例

1//代码参考网络2//! 首先将布尔量的状态标志压缩在一个字节里面以节省内存开支3typedef union {4    uint8_t     Value;5    uint8_t     Byte;   6    struct {7        unsigned BIT0:1;8        unsigned BIT1:1;9        unsigned BIT2:1;10        unsigned BIT3:1;11        unsigned BIT4:1;12        unsigned BIT5:1;13        unsigned BIT6:1;14        unsigned BIT7:1;15    }Bits;16}byte_t;1718#define FSM_ACTION_FLAG             s_tbState.Bits19#define FSM_STOP_ALL_ACTIONS()      do {s_tbState.Value = 0;}while(0)20#define FSM_START                   (0 == s_tbState.Value)21#define FSM_STATE_A                 FSM_ACTION_FLAG.BIT022#define FSM_STATE_B                 FSM_ACTION_FLAG.BIT123…24#define FSM_STATE_H                 FSM_ACTION_FLAG.BIT72526bool fsm_example_B( <</span>形参列表> ) {27    static byte_t s_tbState = {0};//!< 定义状态变量2829    if (FSM_START) { //!< 起始状态30        //! 这里放置状态机初始化的代码31        …32       FSM_STATE_A = true;       //!< 进入状态B,start装台自动结束33    }3435    if (FSM_STATE_A) {       //!< 一个典型的简单状态36        //! 这里放置状态A的代码或者37        …38        //! 这里放置某些条件以开启别的状态39        if (<</span>某些条件>) {40            //! 这里做一些“进入”下一个状态之前的准备工作41            FSM_STATE_B = true;     //!< 开启下一个状态42            FSM_STATE_A = false;   //!< 结束当前状态43        }44    }4546    if (FSM_STATE_B) {       //!< 一个典型的监视状态47        …48        //! 这里检测某些条件49        if (<</span>某些条件>) {50            //! 这里做一些“开启”某个状态的准备工作51            FSM_STATE_C = true;    //!< 开启某一个状态而不结束当前状态52            FSM_STATE_D = true;    //!< 你当然可以一次触发多个状态53            …54        } else if (<</span>某些条件>) {55            //! 满足某些条件以后关闭当前状态56            FSM_STATE_B = false;57        }58    }59    …60    if (FSM_STATE_F) {             //!< 一个典型的子状态机调用61        if (!fsm_example_a(<实参列表>)) {//!< 等待子状态机返回false62            //!子状态机运行完成,进入下一状态63            …64            FSM_STATE_F = false;  //!< 结束当前状态65            FSM_STATE_x = true;  //!< 进入下一状态x代表某个字母66        }67    }6869    if (FSM_STATE_H) {     //!< 一个典型的中止状态70        //!< 某些状态机的操作,比如释放某些资源71        …72        FSM_STOP_ALL_ACTIONS();      //!< 复位状态机73        return false;               //!< 返回false表示状态机结束74    }7576    return true;               //!< 返回true表示状态机保持运行77}

小结

从范例可知,这种状态机虽然看起来比较费脑子,但是在应用当中非常灵活,通过布尔变量的开启和关闭,你可以自由的控制某些状态的开启。

并且同一时刻可能有多个状态是激活的,这种结构几乎可以翻译任何流程图。

所有的函数都可以看作是状态机

要点

所有的函数都可以看作是状态机,如果函数有返回值,且这个返回值能表征至少两种以上不同的状态,那么这些返回值就可以被用作指示当前状态机的运行情况。

在我们实际编程中,我们也需要有这样的思维,比如函数之间的引用,参数传递,这些都可以当作一个状态,那么我们编码的过程中,就能够根据状态运行进行相应的模块化。

范例

我们经常会用到的枚举类型,来写测试用例,以判断程序具体执行到函数体的哪一块了

1enum2{3  test1=0,4  test2,5  test3,6  test4,7  ...8}910//举个简单的例子,根据返回值判断函数运行到哪里,来判断逻辑走向11int testDemo()12{13    if (FSM_STATE_A) { 14      if (<</span>某些条件>) {15        return test1;16      }else{17        return test2;18      }19    }else{20      return test3;21    }22    return test4;23}

小结

状态机可以说是一个万能的计算机语言表述方式,应用很广泛,是裸机条件下多任务的廉价实现方案。

状态机总结

在带有操作系统的情况下也是如此,我们了解了状态机的本质,能够运用得当的话,对我们的模块化编程,代码的整理是很有帮助的。 

声明: 本文转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们及时删除。(联系我们,邮箱:evan.li@aspencore.com )
0
评论
  • 【7.24 深圳】2025国际AI+IoT生态发展大会/2025全球 MCU及嵌入式技术论坛


  • 相关技术文库
  • 单片机
  • 嵌入式
  • MCU
  • STM
  • 基于C51单片机实现汽车座椅自动控制系统的软硬件设计

    引言 随着人们生活水平的提高,对汽车座椅的舒适性要求也越来越高,要求对汽车座椅地调节能够更加简单、方便、快捷。目前,汽车座椅位置的调节多采用基于手动调节方式的机械和电动控制两种方式。汽车座椅位置的调节...

    07-02
  • MCS51单片机程序设计时堆栈的计算方法解析

    用C语言进行MCS51系列单片机程序设计是单片机开发和应用的必然趋势。Keil公司的C51编译器支持经典8051和8051派生产品的版本,通称为Cx51。应该说,Cx51是C语言在MCS51单片机上的扩展,既有C语言的共性,又有它自己...

    07-02
  • 51单片机定时器工作原理及用法

    TMOD : 控制定时器的工作方式。8个bit,高四位 bit 控制 T1,、低四位 bit 控制 T0。因为定时器有4种工作方式;TMOD = 0x00(工作方式0),TMOD = 0x01(工作方式0),TMOD = 0x02(工作方式2),TMOD = 0x03(工作方式3)。...

    07-02
  • 51单片机学习单片机之路总结

    学习单片机有一学期了,现在也由51转到STM32了。一直想对51的学习做一个总结。也希望对别人有一些启发。也给后学者提供一些建议。当然本文是我对自己学习过程的总结,若有不对的地方,还请高手指出。 我想,再看本...

    07-02
  • hot51增强型单片机开发板原理图

    功能要求: 一):绿灯25s倒计时,绿灯过度红灯有5s黄灯时间,红灯25s后直接跳绿灯。 二):按键按下模拟闯红灯输入,产生5s蜂鸣器鸣叫。 开发环境: 软件:Keil uVision4 硬件:HOT51增强型单片机开发板 程序代码:...

    07-01
  • 51单片机的延时子程序

    延时程序在单片机编程中使用非常广泛,但一些读者在学习中不知道延时程序怎么编程,不知道机器周期和指令周期的区别,不知道延时程序指令的用法, ,本文就此问题从延时程序的基本概念、机器周期和指令周期的区别和联系...

    07-01
  • 什么是Flash盘?Flash盘的结构是什么样的?

    Flash是大家常使用的存储之一,对于Flash,大家或多或少有所了解。上篇文章中,小编对Flash闪存的类型有所介绍。为继续增进大家对Flash的认识,本文将对Flash盘、Flash盘结构以及Flash读写操作予以介绍。如果你对本...

    07-01
  • 深谈嵌入式系统,嵌入式系统是如何组成的?

    嵌入式系统在生活中有诸多应用,大家对于嵌入式系统或多或少有所耳闻。在前两篇文章中,小编对嵌入式系统进行过详细介绍。为继续增进大家对嵌入式系统的认识,本文将对嵌入式系统的组成加以说明。如果你对嵌入式系...

    06-27
  • 嵌入式系统秘籍共享,最全嵌入式系统解析

    嵌入式系统的应用十分广泛,因此越来越多的人学习嵌入式系统。由此,在学习嵌入式系统之前,我们应当对嵌入式系统具备一些认识。所以在本文余下部分,小编将对嵌入式系统进行全面解析。如果你对嵌入式系统具有兴趣...

    06-27
  • 51单片机超声波测距程序详解

    51单片机超声波测距程序详解 超声波四通道测距:超声波测距实现分为三大块: 其一是12864带字库的液晶驱动程序: 代码如下: /////////////////12864驱动程序/////////////////////////// //1写数据 void WriteDat...

    06-25
  • 51系列单片机的引脚图

    51系列单片机的引脚图 端子介绍 l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线(在引脚的39~32号端子)。 l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线(在引脚的1~8号端子)。 l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线(在引脚的21~28号端子)。 l P3.0~P3.7 P2口8...

    06-25
  • 51单片机串口通信需要加超时中断吗?

    接收数据时,超过一定时间就算出错. 这个超时的时间是单片机自己算出的吗?超时的时间是由编程序的人定的,他定多长就多长从一段程序开始 实现电脑向 单片机发送一些数据,单片机返回Iget +数据 #include #define u...

    06-25
下载排行榜
更多
评测报告
更多
广告