30、嵌入式系统设计：状态图与实时调度全解析

嵌入式系统设计：状态图与实时调度全解析

在嵌入式系统设计中，状态图和实时调度是两个至关重要的概念。状态图有助于设计基于状态或模态的系统操作，而实时调度则确保系统能够按时完成各项任务。下面将详细介绍这两个方面的内容。

状态图设计

几乎所有嵌入式系统都具有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行为可能截然不同。不同的按钮和LED指示灯在不同状态下也可能有不同的含义。

状态图的重要性

使用适合的设计表示方法来匹配软件行为非常重要。虽然流程图被广泛使用，但对于基于状态的行为，使用流程图会导致实现混乱、难以理解且容易出错。而状态图能更清晰地表示基于状态的行为，使用case语句结构实现时，代码更易于理解且不易出错。

可能的症状

如果出现以下情况，应考虑使用状态图作为系统设计方法：
- 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。
- 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。
- 系统因软件不同部分对系统状态的理解不一致，或因依赖模式的行为不正确而出现错误。

不使用状态图的风险

使用非状态图的方法设计基于状态的行为可能会导致：
- 创建过于复杂的条件语句，难以理解和正确实现。
- 由于对依赖状态的行为缺乏清晰认识，导致状态转换逻辑或每个状态的操作不正确。
- 与使用更好的设计方法相比，代码更复杂，错误更多。

状态图的构建

状态图是显示软件中实现的有限状态机的状态和转换的图表。其最简单的形式包括：