层次状态机-HSM代码解析

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已于 2023-04-01 13:25:10 修改 · 3.1k 阅读

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#c语言 #stm32 #单片机 #嵌入式硬件 #开源

于 2023-03-26 23:47:06 首次发布

文章详细介绍了HSM（HierarchicalStateMachine）层次状态机的工作机制，包括状态调度和事件调度。在状态调度中，重点阐述了不同等级状态间的切换逻辑，而事件调度则讲解了如何处理不同状态下的事件。HSM的应用在于其能有效管理复杂的状态流程，文章提供了一种清晰的理解和实现HSM的方法。

有限状态机在学习和工作中经常能够遇到，前面的文章也有使用到。但是对于层次状态机网上的学习资源却很少，导致一直不理解这个工作机制，后面偶然在GitHub看到一篇文章，深入学习后发现层次状态机太实用了，如果将其在项目上结合，肯定能够创造出一个比较好的代码框架。

一、HSM状态调度机制

HSM状态间是存在等级关系，状态间至少存在2个等级，并且除根状态外至少存在ENTER和EXTI事件，我认为HSM的状态机结构类似树状结构，HSM状态如图所示：

很明显这里存在四个等级，CAMERA为d0,其余为d1，d2，d3。 CAMERA为根状态（根状态不做任何处理），其余的六种状态，有些的父状态为根状态，有些则作为其他的父状；

1.切换状态-等级不同

例如从CAMERA_StateOnDispPlay状态（d3）切换到CAMERA_StateOnShoot（d2）状态；

首先函数调度会先找到他们共同的父状态，这里即为CAMERA_StateOn，然后依次调用CAMERA_StateOnDispPlay和CAMERA_StateOnDisp状态的EXTI事件,再调用CAMERA_StateOnShoot的ENTER事件，即可切换到目标状态，方向如图：

2.切换状态-等级相同

例如从CAMERA_StateOnDisp状态（d2）切换到CAMERA_StateOnShoot（d2）状态；

他们父状态是相同的，所以只需要调用当前状态的EXTI事件后，再进入目标状态的ENTER事件即可。

状态调度函数源码如下

// Func: void HSM_Tran(HSM *This, HSM_STATE *nextState, void *param, void (*method)(HSM *This, void *param))
// Desc: Transition to another HSM STATE
// This: Pointer to HSM instance
// nextState: Pointer to next HSM STATE
// param: Optional Parameter associated with HSME_ENTRY and HSME_EXIT event
// method: Optional function hook between the HSME_ENTRY and HSME_EXIT event handling
void HSM_Tran(HSM *This, HSM_STATE *nextState, void *param, void (*method)(HSM *This, void *param))
{
#if HSM_FEATURE_SAFETY_CHECK
    // [optional] Check for illegal call to HSM_Tran in HSME_ENTRY or HSME_EXIT
    if (This->hsmTran)
    {
        HSM_DEBUG("!!!!Illegal call of HSM_Tran[%s -> %s] in HSME_ENTRY or HSME_EXIT Handler!!!!",
            This->curState->name, nextState->name);
        return;
    }
    // Guard HSM_Tran() from certain recursive calls
    This->hsmTran = 1;
#endif // HSM_FEATURE_SAFETY_CHECK

    HSM_STATE *list_exit[HSM_MAX_DEPTH];
    HSM_STATE *list_entry[HSM_MAX_DEPTH];
    uint8_t cnt_exit = 0;
    uint8_t cnt_entry = 0;
    uint8_t idx;
    // This per