当单片机遇到状态机——入门QP

作者：ming_mei

前言

前些日子在微信上看到李肖遥的公众号，里面系统讲述了QP框架，我很有感触。我用QP框架很多年了，一开始是使用QM和QPC ，到后来抛弃了QM，直接使用QPC裸写程序，到后来自己写状态机框架。

可以这么说，QP框架引导了我的技术成长。我共享的博文，虽然都以QP为起点进行展开，但很多东西，都是QP官网的资料所没有的。我希望接受大家的意见、建议和批评，相信对我来说，会有更大的提升。

这一系列的博文，称为《当单片机遇上状态机》系列，暂时先规划以下几篇：

• 入门QP

让大家开始使用QP，消除对QP的畏难心理，建立起初步的信心。这一步非常重要。

• 从switch-case到框架的进化

大家很难理解，自己用switch-case实现状态机，用的好好的，干嘛要用状态机框架。这篇博文，就是为了说明，switch-case状态机，是如何一步一步进化到一个状态机框架的。我们所写的这个状态机框架，和QP之间，到底有着什么关系，有着多少差距。

• QP的高阶使用和QM的使用

QM作为一个辅助工具？它的作用是什么？它是怎么生成代码的？它和QP之间是什么关系？在这一篇里，将会做详细介绍。

• QP的哲学

精通QP，理解其哲学思想非常重要。它的哲学思想是什么样的？是如何体现的？

• 其他

后续的规划，我希望根据大家的反馈意见而定。我用状态机框架多年，难免做不到换位思考，不能照顾到初学者的感受。希望大家踊跃反馈意见。无论是赞扬还是批评，我都虚心接受。

入门QP

我们学习一个语言，或者一项技术，第一件要做的事情，就是实现一个类似于Hello world的最小程序。在单片机上，当然就是LED灯的闪烁。不说废话了，先上代码。

代码结构

代码结构，可以在Keil工程中看到，是一个QP的运行最小系统。QP版本使用的是最新的V6.9.3版本。

为了便于大家的学习，我抛弃了官方例程。官方例程有些繁琐，里面还有大量的doxygen格式的注释，对初学者不友好。与官方例程相比，能删掉的部分，全部都删掉了，只留下代码和必要中文注释，目的就是为了最大限度降低大家学习QP的入门门槛，也算是中国特色吧。这四个源码，代码未来我们程序架构的不同层次，以后所有的例程，就是以这个代码结构为基础，进行扩充。

还有一个需要说明的，第一个例程，我并没有使用QM建模工具进行LED状态机的建模和代码生成。QM工具，本质上基于模型的开发方法，是形式化开发方法之一。在软件开发中，这种方法一直饱受争议。这个世界现存的大部分软件框架，是不存在所谓代码生成工具的。目前我对QM等建模工具持保守态度，软件开发还是要回归代码本身，能利用工具，但不要依赖工具。QM工具，我认为是QP框架在营销和商业上的需求推动的。因此，在未来的教程中，我将QM的使用，放在次要位置，主要还直接编程为主，我认为这样才会给大家带来真正的提升。

这四个源码分别是：

• main.c 包含了硬件的初始化、QP框架的初始化、各状态机模块（暂定称呼，严谨应叫AO模块）的构建，框架的启动等一系列流程。

  
  

• bsp.c 硬件初始化，此处仅包含SysTick的初始化和SysTick中断函数。

  
  

• ao_led.c LED状态机的源码。

  
  

• hook.c QP框架的回调函数的实现，此处都为空函数，暂时不予实现。

  
  

• evt_def.h 事件的定义。QP框架的事件定义，使用枚举实现。个人觉得，事件的定义，如果用字符串实现，更加有利于模块的解耦和对分布式的支持（这个问题可参考后续的博客《将软总线进行到底》）。QP使用枚举来定义事件，个人认为是为了降低RAM和CPU的开销。

  
  

• 其他

  
  

• QP源码
• QP接口代码
• QP框架对硬件平台或者RTOS的接口源码。
• MCU相关代码，包含Startup文件、CMSIS相关、固件库相关代码

QP的启动流程

以下代码就是QP框架的启动过程。

#include "qpc.h"                                        // qpc框架头文件
#include "evt_def.h"                                    // 事件定义头文件
#include "bsp.h"                                        // 硬件初始化
#include "ao_led.h"                                     // LED状态机

Q_DEFINE_THIS_MODULE("Main")        // 定义当前的模块名称，此名称在QS和断言中会使用。

ao_led_t led;                                           // 状态机LED对象

int main(void)
{
static QSubscrList sub_sto[MAX_PUB_SIG];            // 定义订阅缓冲区
static QF_MPOOL_EL(m_evt_t) sml_pool_sto[128];      // 定义事件池

QF_init();                                          // 状态机框架初始化
QF_psInit(sub_sto, Q_DIM(sub_sto));                 // 发布-订阅缓冲区的初始化
QF_poolInit(sml_pool_sto,                           // 事件池的初始化
sizeof(sml_pool_sto),
sizeof(sml_pool_sto[0]));

ao_led_ctor(