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simple fsm状态机模板应用笔记(二)——如何使用simple fsm
阅读量:4092 次
发布时间:2019-05-25

本文共 13913 字,大约阅读时间需要 46 分钟。

原文地址:

如何使用

1. 如何定义一个状态机

语法:

simple_fsm( 
<状态机名称>
, def_params( 参数列表 ))

例子:

/*! fsm used to output specified string */simple_fsm( print_string,    def_params(        const char *pchStr;        //!< point to the target string        uint16_t hwIndex;          //!< current index        uint16_t hwLength;        //!< claimed length of the target string, it is used to prevent buffer overflow     ))

这里,实际上我们为目标状态机控制块定义了一个专用的类型,可以用fsm()对这个状态机加以引用。需要说明的是,这个类型本质上是一个掩码结构体,也就是说你无法通过这个类型直接访问控制块的成员变量。这也是它安全的地方——当然,防君子不防小人。

语法:

fsm(
<状态机名称>
)

例子:

static fsm( print_string ) s_fsmPrintString;     //! 定义了一个本地的状态机控制块

2. 如何extern一个状态机

很多时候,我们的状态机会作为一个模块,提供给别的.c文件来使用(直接调用或者作为子状态机被调用,那么这种情况下应该如何处理呢?

语法:

extern_simple_fsm( 
<状态机名称>
, def_params( 参数列表 ))

例子:

在某个头文件中写入如下的内容:

#include "simple_fsm.h" ... /*! fsm used to output specified string */extern_simple_fsm( print_string,    def_params(        const char *pchStr;        //!< point to the target string        uint16_t hwIndex;          //!< current index        uint16_t hwLength;        //!< claimed length of the target string, it is used to prevent buffer overflow     ))

3. 如何实现一个状态机控制块的初始化函数

很多复杂的状态机其服务本身是需要初始化的,简单说就是它的控制块在状态机使用前,必须进行初始化,这类初始化是通过用户自定义的初始化函数来实现的,那么如何编写这类初始化函数呢?


[注意] 无论状态机多简单,初始化函数都不能省略。

原因很简单,这样写出来的代码兼容性最好。有的说,控制块如果你不初始化,就是自动放到ZI段去了,编译器会自动帮你初始化为0。即便如此,这也是不妥的,原因如下:
a. 不能依赖编译器,因为ANSI-C并没有规定不初始化的变量一定会被自动初始化为0
b. 如果控制块是来自堆,就没有人帮你初始化状态机控制块了,别忘控制块里至少还有一个状态变量
c. 作为子状态机使用的时候,为了节省空间,不同时运行的子状态机可以用union共享同一块Memory,这种情况下,状态机使用前不初始化问题很严重。


语法:

fsm_initialiser( 
<状态机名称>
, args(
<状态机初始化函数的形参列表,参数用逗号隔开,如果真的没有形参,可以省略该部分>
/* 注意,即便没有形参,你也是需要initialiser来初始化状态机的 */ )) init_body (
<初始化函数的函数体,用普通c语言语法即可>
/* 如果初始化过程中发生了任何错误需要放弃初始化并立即退出,使用 abort_init() */ )

例子:

fsm_initialiser( print_string,    args(                   const char *pchString, uint16_t hwSize    ))     init_body (        if (NULL == pchString || 0 == hwSize) {
abort_init(); //!< illegal parameter } else if (strlen(pchString) < hwSize) {
abort_init(); //!< buffer overflow } this.pchStr = pchString; this.hwLength = hwSize; )

4. 如何extern一个状态机初始化函数

当一个状态机包含初始化函数时,如果要把该状态机提供给别的.c使用,我们还需要把对应的初始化函数也extern出去。

当你使用 extern_fsm_initialiser 的时候,我们的宏木板还会自动定义一个函数原型,这样,你就可以 用这个函数圆形去定义指向 当前初始化函数 的函数指针。函数原型的名称如下:
<状态机名称>_init_fn
语法:

extern_simple_fsm_initialiser( 
<状态机名称>
, args(
<状态机初始化函数的形参列表,参数用逗号隔开,如果真的没有形参,可以省略该部分>
/* 注意,即便没有形参,你也是需要initialiser来初始化状态机的 */ ))

例子:

在某个头文件中写入如下的内容:

#include "simple_fsm.h" ... /*! fsm used to output specified string */extern_simple_fsm_initialiser( print_string,    args(                   const char *pchString, uint16_t hwSize    )) ...

这里,系统顺便定义了一个函数原型,print_string_init_fn,你可以用print_string_init_fn 直接定义函数指针:

print_string_init_fn *fnInit = &print_string_init;   //!< 
<状态机名称>
_init 就是初始化函数的函数名。

5. 如何初始化一个状态机

对于一个需要初始化的状态机,我们应该如何对它进行初始化呢?

语法:

init_fsm(   
<状态机名称>
,
<目标状态机控制块的地址>
, args(
<状态机初始化函数的实参列表,参数用逗号隔开,如果没有实参,可以省略该部分>
)); 该函数的返回值是地址: NULL 初始化过程中出错 ! NULL
<目标状态机控制块的地址>

例子:

//! 定义了一个状态机控制块static fsm(print_string)  s_fsmPrintString; #define DEMO_STRING   "Hello FSM World!\r\n"     if (NULL == init_fsm(    print_string, & s_fsmPrintString,        args(             DEMO_STRING,                      //!< target string                sizeof(DEMO_STRING) - 1))) {
//!< String Length /* failed to initialize the FSM, put error handling code here */ }

6. 如何实现一个状态机

语法:

fsm_implementation(  
<状态机名称>
, args(
<状态机的形参列表,参数用逗号隔开,如果没有形参,可以省略这部分>
) ) def_states(
<列举所有状态机状态,用逗号隔开,确保状态机的入口状态列在第一的位置>
)
<局部变量列表>
body ( on_start(
<状态机复位后第一次运行时,运行且只运行一次的代码,通常放一些状态机内部的初始化代码,如果无所事事,可以省略这个部分>
)
<状态机所有的状态实现>
)

例子:

fsm_implementation(  print_string )    def_states( CHECK_LENGTH, OUTPUT_CHAR )                    body (         on_start(               this.hwIndex = 0;         //!< reset index         )                ...    )

7. 如何extern一个状态机函数

当你使用 extern_fsm_implementation 的时候,我们的宏木板还会自动定义一个函数原型,这样,你就可以用这个函数圆形去定义指向 当前初始化函数 的函数指针。函数原型的名称如下:

<状态机名称>_fn
语法:

extern_fsm_implementation(  
<状态机名称>
, args(
<状态机的形参列表,参数用逗号隔开,如果没有形参,可以省略这部分>
) )

例子:

在某个头文件中写入如下的内容:

#include "ooc.h"#include "simple_fsm.h" ... extern_fsm_implementation(  print_string ); ...

这里,系统顺便定义了一个函数原型,print_string_fn,你可以用print_string_fn 直接定义函数指针:

print_string_fn *fnFSM = &print_string;   //!< 
<状态机名称>
就是状态机函数的名称。

8. 如何实现一个状态

状态必须在body()内实现,具体形式如下:

语法:

state( 
<状态名称>
,
<状态实现代码,c语言实现>
fsm_on_going(); )

在实现状态的过程中,状态的切换要通过 transfer_to() 来实现,它将立即终止当前状态代码的执行,并跳转到目标状态中,其语法如下:

transfer_to( 
<目标状态的名称>
)

有些时候,我们只希望更新状态机的状态,而并不希望立即终止当前状态机的执行,则可以用update_state_to() 来实现。通常update_state_to() 配合 “省缺状态结尾处的fsm_on_going()” 来直接 fall-through 到紧随着当前状态的下一个状态来执行,这实际上是利用switch的fall-through特性来实现某些情况下的状态机性能提升。其语法如下:

update_state_to( 
<目标状态的名称>
)

实际上 transfer_to() 等效于以下的组合:

update_state_to( 
<目标状态>
) fsm_on_going();

状态实现的时候,如果需要更新状态机的返回值,则可以使用下列方式:

fsm_on_going()                         立即终止当前状态,并让状态机返回fsm_rt_on_going;     fsm_cpl()                                  立即终止当前状态,复位状态机,并让状态机返回fsm_rt_cpl;     fsm_reset()                               仅复位状态机,不影响状态机返回值(通常配合fsm_on_going()                                                     和fsm_report() 使用)     fsm_report( 
<任意负数>
) 立即终止当前状态,并返回错误码(任意小于等于fsm_rt_err)的值

例子:

fsm_implementation(  print_string )    def_states( CHECK_LENGTH, OUTPUT_CHAR )                    body (         on_start(               this.hwIndex = 0;         //!< reset index         )                state ( CHECK_LENGTH,            if ( this.hwIndex >= this.hwLength ) {
fsm_cpl(); } update_state_to ( OUTPUT_CHAR ); //! deliberately ignore the following fsm_on_going() in order to fall through to next state // fsm_on_going(); ) state ( OUTPUT_CHAR, if (SERIAL_OUT( this.pchStr[ this.hwIndex ] )) {
this.hwIndex++; transfer_to ( CHECK_LENGTH ); } fsm_on_going(); ) )

9. 如何调用一个状态机

状态机(包括子状态机)的调用方式是一样的,假设状态机已经被初始化过了,那么可以使用下面的方法进行调用(放在超级循环里面,或者放在某个状态里面是一样的):

语法:

call_fsm ( 
<状态机名称>
,
<状态机控制块的地址>
args(
<状态机的实参列表,参数用逗号隔开。如果没有实参,可以省略该部分>
) ) 该函数的返回值是状态机的运行状态 fsm_rt_t: fsm_rt_err 状态机出现了意料之外的,且自身无法处理的错误,例如无效的参数 fsm_rt_on_going 状态机正在执行 fsm_rt_cpl 状态机已经完成

例子:

static fsm(print_string) s_fsmPrintSting;     void main(void)    {
... while(1) {
... if (fsm_rt_cpl == call_fsm( print_string, &s_fsmPrintString )) {
/* fsm is complete, do something here */ } } }

10. 如何前置声明一个状态机

有些时候,在我们正式通过 simple_fsm 宏定义一个状态机之前,当前状态机就要被其它(当前状态机)所依赖的关键类型所引用,比如,定义指向当前状态机的指针啊,函数指针啊,之类的——简而言之,前置引用的问题如何解决呢?

语法:

declare_simple_fsm( 
<状态机名称>
)

例子:

在某个头文件中写入如下的内容:

nclude "simple_fsm.h"  declare_simple_fsm(print_string);extern_fsm_implementation(print_string);extern_simple_fsm_initialiser( print_string,    args(                   const char *pchString, uint16_t hwSize    )); typedef struct {
fsm(print_string) *ptThis; //!< a pointer points to fsm obj print_string_fn *fnTask; //!< a function pointer, point to fsm function print_string_init_fn *fnInit; //!< a function pinter, points to initialisation function} vtable_t;/*! fsm used to output specified string */simple_fsm( print_string, def_params( vtable_t Methods; const char *pchStr; //!< point to the target string uint16_t hwIndex; //!< current index uint16_t hwLength; //!< claimed length of the target string, it is used to prevent buffer overflow ))

一个简单的例子

这里,我们展示了一个简单的状态机例子,用于周期性的通过串口输出“hello”。我们可以看到,这个例子里定义了两个状态机,print_hello 用于打印字符串,并调用另外一个子状态机delay_1s用于实现一个差不离的延时(代码里用了一个随便写的常数10000,领会精神就好)。

print_hello 状态机的结构相当简单,前半部分是字符串的输出——简单粗暴的为每一个字符分配 一个状态;后半部分演示了子状态机的调用方式:首先对子状态机进行初始化(如果这个子状态机确实需要这个步骤);紧接着是通过一个专门的状态来进行子状态机调用。我们通过子状态机的返回值来了解子状态机的状态——正在进行(on going),完成(cpl )还是发生了什么错误(返回值为负数)

/****************************************************************************   Copyright(C)2009-2017 by Gorgon Meducer
** ** This program is free software; you can redistribute it and/or modify ** it under the terms of the GNU Lesser General Public License as ** published by the Free Software Foundation; either version 2 of the ** License, or (at your option) any later version. ** ** This program is distributed in the hope that it will be useful, ** but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of ** MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the ** GNU General Public License for more details. ** ** You should have received a copy of the GNU Lesser General Public ** License along with this program; if not, write to the ** Free Software Foundation, Inc., ** 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA. ****************************************************************************/ /*============================ INCLUDES ======================================*/#include ".\app_cfg.h" /*============================ MACROS ========================================*//*============================ MACROFIED FUNCTIONS ===========================*/ #ifndef SERIAL_OUT#define SERIAL_OUT(__BYTE) serial_out(__BYTE)#endif /*============================ TYPES =========================================*/ /*! \brief you can use simple fsm at any where you want with little cost. E.g. *! \brief function that output a char with none-block manner*! \param chByte target char*! \retval true the target char has been put into the output buffer *! \retval false service is busy*/extern bool serial_out(uint8_t chByte); /*============================ GLOBAL VARIABLES ==============================*//*============================ LOCAL VARIABLES ===============================*//*============================ PROTOTYPES ====================================*/ /*! /brief define fsm delay_1s*! list all the parameters*/simple_fsm( delay_1s, /* define all the parameters used in the fsm */ def_params( uint32_t wCounter; //!< a uint32_t counter )) /*! /brief define fsm print_hello*! list all the parameters*/simple_fsm( print_hello, def_params( fsm(delay_1s) fsmDelay; //!< sub fsm delay_1s )) /*============================ IMPLEMENTATION ================================*/ /*! /brief define the fsm initialiser for FSML delay_1s*! /param wCounter an uint32_t value for the delay count*/fsm_initialiser(delay_1s, //!< define initialiser for fsm: delay_1s /*! list all the parameters required by this initialiser */ args( uint32_t wCounter //!< delay count )) /*! the body of this initialiser */ init_body ( this.wCounter = wCounter; //!< initialiser the fsm paramter )/* End of the fsm initialiser */ /*! /brief Implement the fsm: delay_1s* This fsm only contains one state.*/fsm_implementation( delay_1s) def_states(DELAY_1S) //!< list all the states used in the FSM /* the body of the FSM: delay_1s */ body ( state( DELAY_1S, //!< state: DELAY_1s if (!this.wCounter) {
fsm_cpl(); //!< FSM is completed } this.wCounter--; fsm_on_going(); //!< on-going ) )/* End of fsm implementation */ fsm_initialiser(print_hello) init_body () /*! /brief Implement the fsm: delay_1s* This fsm only contains one state.*/fsm_implementation(print_hello) /*! list all the states used in the FSM */ def_states(PRINT_H, PRINT_E, PRINT_L, PRINT_L_2, PRINT_O, DELAY) body(//! the on_start block are called once and only once on the entry point of a FSM// on_start(// /* add fsm parameter initialisation code here */// ) state(PRINT_H, if (SERIAL_OUT('H')) {
transfer_to(PRINT_E); //!< transfer to state PRINT_E } fsm_on_going(); //!< on going ) state(PRINT_E, if (SERIAL_OUT('e')) {
transfer_to(PRINT_L); } fsm_on_going(); ) state(PRINT_L, if (SERIAL_OUT('l')) {
transfer_to(PRINT_L_2); } fsm_on_going(); ) state(PRINT_L_2, if (SERIAL_OUT('l')) {
transfer_to(PRINT_O); } fsm_on_going(); ) state(PRINT_O, if (!SERIAL_OUT('o')) {
fsm_on_going(); } //! initialize the internal sub fsm init_fsm( delay_1s, //!< FSM: delay_1s &(this.fsmDelay), //!< the fsm control block args(10000)); //!< pass parameters to the initialiser //! update the state to DELAY without yield, so it will fall-through to the following state directly update_state_to(DELAY); ) state(DELAY, /*! call the sub fsm */ if (fsm_rt_cpl == call_fsm(delay_1s, &(this.fsmDelay))) {
fsm_cpl(); } fsm_on_going(); ) ) /* EOF */

转载地址:http://dcnii.baihongyu.com/

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