嵌入式设计模式：有限状态自动机的C语言实现

时间：2021-11-15 14:42:41

关键字：自动机

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[导读]星标「嵌入式大杂烩」，一起进步！来源：www.cnblogs.com/autosar/archive/2012/06/22/2558604.html状态机模式是一种行为模式，在《设计模式》这本书中对其有详细的描述，通过多态实现不同状态的调转行为的确是一种很好的方法，只可惜在嵌入式...

状态机模式是一种行为模式，在

《设计模式》这本书中对其有详细的描述，通过多态实现不同状态的调转行为的确是一种很好的方法，只可惜在嵌入式环境下，有时只能写纯C代码，并且还需要考虑代码的重入和多任务请求跳转等情形，因此实现起来着实需要一番考虑。

	


近日在看了一个开源系统时，看到了一个状态机的实现，也学着写了一个，与大家分享。

	


首先，分析一下一个普通的状态机究竟要实现哪些内容。

	


状态机存储从开始时刻到现在的变化，并根据当前输入，决定下一个状态。这意味着，状态机要存储状态、获得输入（我们把它叫做跳转条件）、做出响应。

	


如上图所示，{s1, s2, s3}均为状态，箭头c1/a1表示在s1状态、输入为c1时，跳转到s2，并进行a1操作。

	


最下方为一组输入，状态机应做出如下反应：

	


当某个状态遇到不能识别的输入时，就默认进入陷阱状态，在陷阱状态中，不论遇到怎样的输入都不能跳出。

	


为了表达上面这个自动机，我们定义它们的状态和输入类型：

	


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

在嵌入式环境中，由于存储空间比较小，因此把它们全部定义成宏。此外，为了降低执行时间的不确定性，我们使用O(1)的跳转表来模拟状态的跳转。

	


首先定义跳转类型：

	


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



typedef struct

{

State next;

ActionType action;

} Trasition, * pTrasition;

然后按照上图中的跳转关系，把三个跳转加一个陷阱跳转先定义出来：

	


// (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

};

其中的动作，由用户自己完成，在这里仅定义一条输出语句。

	


void action_1(State state, Condition condition)

{

printf("Action 1 triggered.\n");

}

最后定义跳转表：

	


pTrasition transition_table[STATES][CONDITIONS] = {

/*      c1,  c2*/

/* s1 */


                
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