嵌入式設計模式：有限狀態(tài)自動機的C語言實現(xiàn)

時間：2021-11-15 14:42:41

關鍵字：自動機

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[導讀]星標「嵌入式大雜燴」，一起進步！來源：www.cnblogs.com/autosar/archive/2012/06/22/2558604.html狀態(tài)機模式是一種行為模式，在《設計模式》這本書中對其有詳細的描述，通過多態(tài)實現(xiàn)不同狀態(tài)的調轉行為的確是一種很好的方法，只可惜在嵌入式...

狀態(tài)機模式是一種行為模式，在

《設計模式》這本書中對其有詳細的描述，通過多態(tài)實現(xiàn)不同狀態(tài)的調轉行為的確是一種很好的方法，只可惜在嵌入式環(huán)境下，有時只能寫純C代碼，并且還需要考慮代碼的重入和多任務請求跳轉等情形，因此實現(xiàn)起來著實需要一番考慮。

	


近日在看了一個開源系統(tǒng)時，看到了一個狀態(tài)機的實現(xiàn)，也學著寫了一個，與大家分享。

	


首先，分析一下一個普通的狀態(tài)機究竟要實現(xiàn)哪些內容。

	


狀態(tài)機存儲從開始時刻到現(xiàn)在的變化，并根據(jù)當前輸入，決定下一個狀態(tài)。這意味著，狀態(tài)機要存儲狀態(tài)、獲得輸入（我們把它叫做跳轉條件）、做出響應。

	


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，跳轉到s2，并進行a1操作。

	


最下方為一組輸入，狀態(tài)機應做出如下反應：

	


當某個狀態(tài)遇到不能識別的輸入時，就默認進入陷阱狀態(tài)，在陷阱狀態(tài)中，不論遇到怎樣的輸入都不能跳出。

	


為了表達上面這個自動機，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，因此把它們全部定義成宏。此外，為了降低執(zhí)行時間的不確定性，我們使用O(1)的跳轉表來模擬狀態(tài)的跳轉。

	


首先定義跳轉類型：

	


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關系，把三個跳轉加一個陷阱跳轉先定義出來：

	


// (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");

}

最后定義跳轉表：

	


pTrasition transition_table[STATES][CONDITIONS] = {

/*      c1,  c2*/

/* s1 */


                
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