C语言--状态机模块实现

系统管理员 2023-01-13 05:40 178阅读 0赞

# 1. 状态机模块实现 #

状态机编程思想，能够使复杂的逻辑代码变得更加的简单，且逻辑思路更加清晰严谨。下面根据另一篇博文介绍的状态机思想，用C语言实现了状态机可复用的模块化代码。

状态机 fsm.h 头文件代码如下：

#ifndef _FSM_H_
    #define _FSM_H_
     
    #include <stdint.h>
    #include <stddef.h>
     
    typedef struct FsmTable_s
    {
        uint8_t event;                /* 触发事件 */
        uint8_t CurState;             /* 当前状态 */
        void (*eventActFun)(void *);  /* 动作函数 */
        uint8_t NextState;            /* 跳转状态 */
    }FsmTable_T;
     
    typedef struct FSM_s
    {
        FsmTable_T *FsmTable;         /* 状态迁移表 */
        uint8_t curState;             /* 状态机当前状态 */
        uint8_t stuMaxNum;            /* 状态机状态迁移数量 */
    }FSM_T;
     
    /*********************************************************************************
    使用方法：1.创建FSM_T对象；
              2.创建FsmTable_T表；
              3.调用FSM_Init()初始化；
              4.程序轮询FSM_EventHandle()运行状态机。
    *********************************************************************************/
    void FSM_Init(FSM_T *pFsm, FsmTable_T *pTable, uint8_t stuMaxNum, uint8_t curState);
    void FSM_EventHandle(FSM_T *pFsm, uint8_t event, void *parm);
     
    #endif

状态机 fsm.c 源文件代码如下：

#include "fsm.h"
     
    /*==================================================================
    * Function  : FSM_StateTransfer
    * Description : 状态转换
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    static void FSM_StateTransfer(FSM_T *pFsm, uint8_t state)
    {
        pFsm->curState = state;
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : FSM_EventHandle
    * Description : 状态机处理函数
    * Input Para  : pFsm状态机对象, event触发事件, parm动作执行参数
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void FSM_EventHandle(FSM_T *pFsm, uint8_t event, void *parm)
    {
        FsmTable_T *pAcTable = pFsm->FsmTable;
        void (*eventActFun)(void *) = NULL;
        uint8_t NextState;
        uint8_t CurState = pFsm->curState;
        uint8_t flag = 0;
          
        for (uint8_t i = 0; i < pFsm->stuMaxNum; i++)// 遍历状态表
        {
            if (event == pAcTable[i].event && CurState == pAcTable[i].CurState)
            {
                flag = 1;
                eventActFun = pAcTable[i].eventActFun;
                NextState = pAcTable[i].NextState;
                break;
            }
        }
        if (flag)
        {
            if (eventActFun != NULL)
            {
                eventActFun(parm);  // 执行相应动作
            }
            FSM_StateTransfer(pFsm, NextState); // 状态转换
        }
        else
        {
            // do nothing
        }
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : FSM_Init
    * Description : 状态机初始化
    * Input Para  : pFsm状态机对象，pTable状态迁移表，stuMaxNum迁移表数量
    *               curState当前状态
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void FSM_Init(FSM_T *pFsm, FsmTable_T *pTable, uint8_t stuMaxNum, uint8_t curState)
    {
        pFsm->FsmTable = pTable;
        pFsm->curState = curState;
        pFsm->stuMaxNum = stuMaxNum;
    }

# 2. 状态机模块使用 #

使用状态机结合消息队列的编程思想，实例代码如下：

/** @enum FSM_STATE_E
     *  @brief 状态机运行状态
     *  
     */
    typedef enum
    {
        RUNNING = 0x00, // 运行态
        FAULT,          // 故障态
    }FSM_STATE_E;
     
    /** @enum TRIG_EVENT_E
     *  @brief 状态机触发事件
     *  
     */
    typedef enum
    {       
        SENSOR_FAULT,       // 传感器故障事件
        SENSOR_RESUME,      // 传感器故障恢复事件
    }TRIG_EVENT_E, *PTRIG_EVENT_E;
     
     
    /** @struct MSG_EVENT_TRIG_T
     *  @brief 事件触发消息结构
     *  
     */
    typedef struct
    {
        uint8_t eDevPort;    			/* 事件触发传感器端口 */
        TRIG_EVENT_E eEventType;        /* 事件触发类型 */
        
    }MSG_EVENT_TRIG_T, *PMSG_EVENT_TRIG_T;
     
    /** @struct DEV_DET_T
     *  @brief  探测器
     *  
     */
    typedef struct
    {
        SQ_QUEUE stEventQue;                /* 事件触发队列 */
        MSG_EVENT_TRIG_T eEventQueBuf[8];  /* 事件触发缓存 */
        
    }DEV_DET_T, *PDEV_DET_T;
     
     
    /* 创建监控探测器实例 */
    static DEV_DET_T g_stDetIns;
     
     
    /* 状态机变量 */
    static FSM_T g_stFsm;
     
    /* 动作函数 */
    static void ActFun_FaultEvent(void *parm);
    static void ActFun_FaultResumeEvent(void *parm);
     
    /* 状态迁移表 */
    static FsmTable_T g_stFsmTable[] = 
    {
        /* 触发事件         初态            动作函数             次态  */	
    	{SENSOR_FAULT,      RUNNING,     ActFun_FaultEvent,             FAULT},
    	{SENSOR_RESUME,     FAULT,       ActFun_FaultResumeEvent,       RUNNING},
    };
     
    /* 计算状态迁移表长度 */
    #define FSM_TABLE_MAX_NUM (sizeof(g_stFsmTable)/sizeof(FsmTable_T))
     
     
    /*==================================================================
    * Function  : APP_Init
    * Description : 创建消息队列，初始化状态机
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void APP_Init(void)
    {   
        /* 创建事件触发队列 */
        if (!Que_InitQueue(&g_stDetIns.stEventQue,\
            sizeof(g_stDetIns.eEventQueBuf)/sizeof(g_stDetIns.eEventQueBuf[0]),\
            sizeof(g_stDetIns.eEventQueBuf[0]), 1, (uint8_t *)g_stDetIns.eEventQueBuf))
        {
            USER_DEBUG(PRINT_SER, "ELEC: electrical fire detector tigger event queue create fail!\r\n");
        }
     
        /* 初始化状态机 */
        FSM_Init(&g_stFsm, g_stFsmTable, FSM_TABLE_MAX_NUM, RUNNING);
        
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : ActFun_FaultEvent
    * Description : 触发故障事件动作函数
    * Input Para  : LocalActiveStatus
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    static void ActFun_FaultEvent(void *parm)
    {
    	/* 执行故障相关的动作 */	
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : ActFun_FaultResumeEvent
    * Description : 故障恢复事件动作函数
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    static void ActFun_FaultResumeEvent(void *parm)
    {
    	/* 执行故障恢复相关的动作 */
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : FsmEventHandleTask
    * Description : 在定时器中定时轮询，避免动作函数中含有长任务函数
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void FsmEventHandleTask(void)
    {       
        uint8_t* p_EventBuf = NULL;
        PMSG_EVENT_TRIG_T p_TrigMsg = NULL;
        
        /* 取出触发事件队列中的事件 */
        if (Que_DeQueue(&g_stDetIns.stEventQue, &p_EventBuf))
        {   
            p_TrigMsg = (PMSG_EVENT_TRIG_T)p_EventBuf;
            
            /* 在其它模块中改变触发事件，即可完成相应动作的执行 */
            FSM_EventHandle(&g_stElecFsm, p_TrigMsg->eEventType, (void *)&p_TrigMsg->eDevPort);
        }    
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : Elec_UpdateEvent
    * Description : 更新触发事件
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void Elec_UpdateEvent(MSG_EVENT_TRIG_T stTrigEventMsg)
    {    
        /* 触发事件入队 */
        if (!Que_EnQueue(&g_stDetIns.stEventQue, (uint8_t*)&stTrigEventMsg, sizeof(g_stDetIns.eEventQueBuf[0])))
        {
            USER_DEBUG(PRINT_SYS, "ELEC: electrical fire detector tigger event entry queue fail!\r\n");
        }
    }
     
    /*==================================================================
    * Function  : TestEvent
    * Description : 测试事件函数
    * Input Para  : 
    * Output Para : 
    * Return Value: 
    ==================================================================*/
    void TestEvent(void)
    {
    	MSG_EVENT_TRIG_T stTrigEventMsg;
    	
    	/* 触发故障事件 */
    	stTrigEventMsg.eEventType = SENSOR_FAULT; 
    	Elec_UpdateEvent(stTrigEventMsg);
    }