21、嵌入式系统设计：状态图、模块化与设计表示的最佳实践

嵌入式系统设计：状态图、模块化与设计表示的最佳实践

1. 嵌入式系统的状态与模态行为概述

几乎所有嵌入式系统都具备基于状态或模态的行为。例如，系统在正常运行、启动模式、诊断模式和待机模式下的表现往往大不相同。而且，不同的按钮和 LED 指示灯在系统处于不同状态时可能具有不同的含义。以数字手表上的按钮为例，其功能会根据之前按下的按钮而变化。

设计基于状态和模态的系统操作，使用状态图是个不错的方法。状态图是一种专门用于软件设计的有限状态机图。

2. 使用状态图的重要性

选择合适的设计表示方法与所设计的软件行为相匹配至关重要。人们常习惯用流程图来处理所有情况，但对于具有基于状态行为的系统，使用流程图会导致实现过程混乱、难以理解且容易出错。

将基于状态的行为用状态图表示，并通过 case 语句结构实现，会使代码更加清晰。使用更合适的设计表示方法，能让代码更易于理解，且比仅使用流程图的设计方法更不容易出错。

3. 考虑使用状态图的可能症状

如果出现以下情况，应考虑使用状态图作为系统部分设计的方法：
- 没有状态图、有限状态机图或其他描述基于状态行为的设计文档。几乎没有嵌入式系统不能从至少在某一部分使用状态图中受益。若完全不使用，可能存在问题。
- 代码中有深度嵌套的条件语句，且许多条件语句具有相似或相同的条件测试。在嵌入式系统中，深度嵌套的 if 语句可能暗示着基于状态的行为。
- 系统因软件不同部分对系统状态的理解不一致，或因模式相关行为不正确而出现过错误。

4. 不使用状态图的风险

使用非状态图的方法来设计基于状态的行为，可能