C语言状态机演示：开关机控制_c语言实现系统的状态管理-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_42148809/article/details/146681215

在嵌入式系统、游戏开发和协议解析等领域，状态机是一种高效且常用的设计模式。它通过将系统的行为划分为不同的状态，并根据输入事件在这些状态之间进行转换，简化了复杂系统的设计和维护。本文将介绍一个由 happyDom 开发的 C 语言状态机框架，并演示如何使用它来构建一个简单的状态机。

框架概述

happyDom/stateMachineC 是一个轻量级的 C 语言状态机框架，适用于嵌入式环境。它提供了定义状态、事件和状态转换的功能，支持有限状态机（FSM）的创建和管理。该框架的主要特点包括：

简洁易用：直观的 API 设计，便于集成和使用。
高性能：经过优化，适合资源受限的嵌入式环境。
可扩展性：支持动态添加状态和事件，灵活应对复杂场景。

快速入门

设计状态跳转图
在本示例中，我们实现一个简单的开关机控制状态机。状态机的设计如下图所示：
克隆仓库
首先，使用 Git 克隆状态机框架的源代码

git clone git@gitee.com:DyyYq/stateMachineC.git

包含头文件
在项目中包含状态机框架的头文件：

#include "stateMachine.h"

定义状态
定义枚举变量表示状态机的各个状态。在此示例中，我们设定了以下 4 个状态：

stPreOff：预关机状态
stOff：关机状态
stPreOn：预开机状态
stOn：开机状态

enum myStates {
    stPreOff = 0,   // 预关机状态
    stOff,          // 关机状态
    stPreOn,        // 预开机状态
    stOn,           // 开机状态

    stCnt           // 状态机的状态数量
};

定义跳转事件
状态机根据事件进行状态转换。在本示例中，我们只定义一个事件，即用户按下按键 s 时触发状态转换。事件处理函数如下：

// 状态机跳转事件：检测是否按下 's' 键
smEventResult_t keyPressed(smUnit_t *pSt) {
    if (pSt->roundCounter > 3 && _kbhit()) {
        if ('s' == _getch()) {
            return go;
        }
    }
    return aWait;
}

为了判断预开机和预关机动作是否完成，我们添加了另一个事件判定：

// 判定预开机和预关机动作是否完成，简化处理为 3 秒后动作完成
smEventResult_t preActionCmplt(smUnit_t *pSt) {
    if (pSt->roundCounter >= 3) {
        return go;
    }
    return aWait;
}

定义状态动作
为每个状态定义动作。每个状态的具体行为如下：

stOff 状态时，不执行任何操作。
stPreOn 状态时，打印“加载用户配置中”信息。
stPreOn 状态下，开机过程持续 3 秒。
stOn 状态时，持续显示开机时长。
stPreOff 状态时，打印“保存用户配置中”信息。
stPreOff 状态下，关机过程持续 3 秒。

// stPreOff 状态的 Entry 动作
void actionEntry_preOff(smUnit_t *pSt) {
    printf("保存用户配置中，请稍候！\n");
}

// stPreOff 状态的 Do 动作
void actionDo_preOff(smUnit_t *pSt) {
    if (pSt->roundCounter < 3) {
        printf("%d\n", 3 - pSt->roundCounter);
    } else if (pSt->roundCounter == 3) {
        printf("用户配置保存完成\n");
    }
}

// stPreOn 状态的 Entry 动作
void actionEntry_preOn(smUnit_t *pSt) {
    printf("加载用户配置中，请稍候！\n");
}

// stPreOn 状态的 Do 动作
void actionDo_preOn(smUnit_t *pSt) {
    if (pSt->roundCounter < 3) {
        printf("%d\n", 3 - pSt->roundCounter);
    } else if (pSt->roundCounter == 3) {
        printf("用户配置加载完成\n");
    }
}

// stOn 状态的 Do 动作
void actionDo_on(smUnit_t *pSt) {
    printf("已经开机 %ds\n", pSt->roundCounter);
}

初始化状态机并注册事件
定义并初始化状态机变量，将状态动作和跳转事件注册到状态机中。最终，通过每秒轮询运行状态机。

int main(int argc, char const *argv[]) {
    // 定义状态机变量
    stateMachine_t demoSM;

    // 初始化状态机，指定状态数量，指定默认状态
    fsm_init(&demoSM, stCnt, stOff);

    // 为各状态注册状态动作
    demoSM.actionSignUp(&demoSM, stPreOff, actionEntry_preOff, actionDo_preOff, NULL);
    demoSM.actionSignUp(&demoSM, stPreOn, actionEntry_preOn, actionDo_preOn, NULL);
    demoSM.actionSignUp(&demoSM, stOn, NULL, actionDo_on, NULL);

    // 注册状态跳转事件
    demoSM.eventSingUp(&demoSM, stOff, stPreOn, keyPressed);
    demoSM.eventSingUp(&demoSM, stPreOn, stOn, preActionCmplt);
    demoSM.eventSingUp(&demoSM, stOn, stPreOff, keyPressed);
    demoSM.eventSingUp(&demoSM, stPreOff, stOff, preActionCmplt);

    // 运行状态机
    while (1) {
        demoSM.run(&demoSM);
        Sleep(1000); // 每秒钟轮询一次
    }
}