21、嵌入式系统软件设计：模块化、设计表示与状态图的应用

嵌入式系统软件设计：模块化、设计表示与状态图的应用

1. 嵌入式系统的状态与模态行为

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 指示灯在不同状态下可能代表不同的含义。就像数字手表上的按钮，其功能会根据之前按下的按钮而有所变化。

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

1.1 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。人们常常习惯用流程图来处理所有事情，但对于具有基于状态行为的情况，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，会更加清晰。采用更合适的设计表示方法，通常能使代码更易于理解，且比仅使用流程图的设计方法更不容易出现错误。

1.2 可能的症状

如果出现以下情况，你应该考虑在系统的某些部分使用状态图进行设计：
- 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。几乎所有嵌入式系统至少在某一处都能从状态图中受益，如果没有使用，那可能存在问题。
- 代码中存在深度嵌套的条件语句，且很多条件语句的条件测试相似或相同。深度嵌套的 if 语句在嵌入式系统中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，或者因模式相关行为不正确而出现过错误。

1.3 不使用状态图的风险

使用状态图以外的方法来设计基于状态的行为，可能会导致以下问