面包芯语

嵌入式开发为何经常用到状态机架构？

小麦大叔 2025-01-12 12:00
TOLG 技术采用超紧凑的海鸥翼式引脚设计 STM32开发板、小米手环、华为耳机，等你来赢！

一、提高CPU使用效率

话说我只要见到满篇都是delay_ms()的程序就会头疼，动辄十几个ms几十个ms的软件延时是对CPU资源的巨大浪费，宝贵的CPU时间都浪费在了NOP指令上。

那种为了等待一个管脚电平跳变或者一个串口数据，让整个程序都不动的情况也让我非常纠结，如果事件一直不发生电平跳变，你要等到世界末日么？

如果应用状态机编程思想，程序只需要用全局变量记录下工作状态，就可以转头去干别的工作了，当然忙完那些活儿之后要再看看工作状态有没有变化。

只要目标事件(定时未到、电平没跳变、串口数据没收完)还没发生，工作状态就不会改变，程序就一直重复着“查询—干别的—查询—干别的”这样的循环，这样CPU就闲不下来了。

这种处理方法的实质就是在程序等待事件的过程中间隔性地插入一些有意义的工作，好让CPU不是一直无谓地等待。

二、逻辑完备性

逻辑完备性是状态机编程最大的优点。

不知道大家有没有用C语言写过计算器的小程序，我很早以前写过，写出来一测试，那个惨不忍睹啊！

当我规规矩矩的输入算式的时候，程序可以得到正确的计算结果，但要是故意输入数字和运算符号的随意组合，程序总是得出莫名其妙的结果。

后来我试着思维模拟一下程序的工作过程，正确的算式思路清晰，流程顺畅，可要碰上了不规矩的式子，走着走着我就晕菜了，那么多的标志位，那么多的变量，变来变去，最后直接分析不下去了。

很久之后我认识了状态机，才恍然明白，当时的程序是有逻辑漏洞的。

如果把这个计算器程序当做是一个反应式系统，那么一个数字或者运算符就可以看做一个事件，一个算式就是一组事件组合。

对于一个逻辑完备的反应式系统，不管什么样的事件组合，系统都能正确处理事件，而且系统自身的工作状态也一直处在可知可控的状态中。

反过来，如果一个系统的逻辑功能不完备，在某些特定事件组合的驱动下，系统就会进入一个不可知不可控的状态，与设计者的意图相悖。

状态机就能解决逻辑完备性的问题。

状态机是一种以系统状态为中心，以事件为变量的设计方法，它专注于各个状态的特点以及状态之间相互转换的关系。

状态的转换恰恰是事件引起的，那么在研究某个具体状态的时候，我们自然而然地会考虑任何一个事件对这个状态有什么样的影响。

这样，每一个状态中发生的每一个事件都会在我们的考虑之中，也就不会留下逻辑漏洞。

这样说也许大家会觉得太空洞，实践出真知，某天如果你真的要设计一个逻辑复杂的程序，会觉得状态机真香！

三、程序结构清晰

用状态机写出来的程序的结构是非常清晰的。

程序员最痛苦的事儿莫过于读别人写的代码，如果代码不是很规范，而且手里还没有流程图，读代码会让人晕了又晕，只有顺着程序一遍又一遍的看，很多遍之后才能隐约地明白程序大体的工作过程。

有流程图会好一点，但是如果程序比较大，流程图也不会画得多详细，很多细节上的过程还是要从代码中理解。

相比之下，用状态机写的程序要好很多，拿一张标准的UML状态转换图，再配上一些简明的文字说明，程序中的各个要素一览无余。

程序中有哪些状态，会发生哪些事件，状态机如何响应，响应之后跳转到哪个状态，这些都十分明朗，甚至许多动作细节都能从状态转换图中找到。

可以毫不夸张的说，有了UML状态转换图，程序流程图写都不用写。



往期推荐



介绍一个超级实用的编程思想——状态机

一个轻量级的开源嵌入式状态机框架

教你一招搞定，单片机开发常用的状态机

状态机的三种骚操作，值得你了解

什么是状态机？用C语言实现进程5状态模型

登录阅读全文
免责声明： 该内容由专栏作者授权发布或作者转载，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点，本站亦不保证或承诺内容真实性等。若内容或图片侵犯您的权益，请及时联系本站删除。侵权投诉联系：  nick.zong@aspencore.com！
小麦大叔 一位热衷技术的攻城狮,懂点技术,会讲故事,交个朋友?
评论
  • 利亚德净利暴跌、市值缩水，“羞愧”的董事长李军难翻盘
    文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍相较于一众措辞谨慎、毫无掌舵者个人风格的上市公司财报，利亚德的财报显得尤为另类。利亚德光电集团成立于1995年，是一家以LED显示、液晶显示产品设计、生产、销售及服务为主业的高新技术企业。自2016年年报起，无论业绩优劣，董事长李军每年都会在财报末尾附上一首七言打油诗，抒发其对公司当年业绩的感悟。从“三年翻番顺大势”“智能显示我第一”“披荆斩棘幸从容”等词句中，不难窥见李军的雄心壮志。2012年，利亚德（300296.SZ）在深交所创业板上市。成立以来，该公司在细分领
    华尔街科技眼 2025-05-07 19:25 505浏览
  • 什么是硅二极管温度传感器
    硅二极管温度传感器是一种基于硅半导体材料特性的测温装置，其核心原理是利用硅二极管的电学参数（如正向压降或电阻）随温度变化的特性实现温度检测。以下是其工作原理、技术特点及典型应用：一、工作原理1、‌PN结温度特性‌硅二极管由PN结构成，当温度变化时，其正向电压 VF与温度呈线性负相关关系。例如，温度每升高1℃，VF约下降2 mV。2、‌电压—温度关系‌通过jing确测量正向电压的微小变化，可推算出环境温度值。部分型号（如SI410）在宽温域内（如1.4 K至475 K）仍能保持高线性度。
    锦正茂科技 2025-05-09 13:52 322浏览
  • 二位半 5线数码管的驱动方法
    二位半 5线数码管的驱动方法这个2位半的7段数码管只用5个管脚驱动。如果用常规的7段+共阳/阴则需要用10个管脚。如果把每个段看成独立的灯。5个管脚来点亮，任选其中一个作为COM端时，另外4条线可以单独各控制一个灯。所以实际上最多能驱动5*4 = 20个段。但是这里会有一个小问题。如果想点亮B1，可以让第3条线（P3）置高，P4 置低，其它阳极连P3的灯对应阴极P2 P1都应置高，此时会发现C1也会点亮。实际操作时，可以把COM端线P3设置为PP输出，其它线为OD输出。就可以单独控制了。实际的驱
    southcreek 2025-05-07 15:06 646浏览
  • 战火中的启示：质量为王的时代已然来临
    在印度与巴基斯坦的军事对峙情境下，歼10C的出色表现如同一颗投入平静湖面的巨石，激起层层涟漪，深刻印证了“质量大于数量”这一铁律。军事领域，技术优势就是决定胜负的关键钥匙。歼10C凭借先进的航电系统、强大的武器挂载能力以及卓越的机动性能，在战场上大放异彩。它能够精准捕捉目标，迅速发动攻击，以一敌多却毫不逊色。与之形成鲜明对比的是，单纯依靠数量堆砌的军事力量，在面对先进技术装备时，往往显得力不从心。这一现象绝非局限于军事范畴，在当今社会的各个领域，“质量大于数量”都已成为不可逆转的趋势。在科技行业
    curton 2025-05-11 19:09 49浏览
  • 不同类型温度传感器的工作原理
    温度传感器的工作原理依据其类型可分为以下几种主要形式：一、热电阻温度传感器利用金属或半导体材料的电阻值随温度变化的特性实现测温：l ‌金属热电阻‌（如铂电阻 Pt100、Pt1000）：高温下电阻值呈线性增长，稳定性高，适用于工业精密测温。l ‌热敏电阻‌（NTC/PTC）：NTC 热敏电阻阻值随温度升高而下降，PTC 则相反；灵敏度高但线性范围较窄，常用于电子设备温控。二、热电偶传感器基于‌塞贝克效应‌（Seebeck effect）：两种不同
    锦正茂科技 2025-05-09 13:31 298浏览
  • 紫光展锐全新奇迹手游引擎，开启游戏“芯”时代
    UNISOC Miracle Gaming奇迹手游引擎亮点：• 高帧稳帧：支持《王者荣耀》等主流手游90帧高画质模式，连续丢帧率最高降低85%;• 丝滑操控：游戏冷启动速度提升50%，《和平精英》开镜开枪操作延迟降低80%;• 极速网络：专属游戏网络引擎，使《王者荣耀》平均延迟降低80%;• 智感语音：与腾讯GVoice联合，弱网环境仍能保持清晰通话;• 超高画质：游戏画质增强、超级HDR画质、游戏超分技术，优化游戏视效。全球手游市场规模日益壮大，游戏玩家对极致体验的追求愈发苛刻。紫光展锐全新U
    紫光展锐 2025-05-07 17:07 395浏览
  • Matter协议，智能家居生态平台的“共生契约”
    Matter协议是一个由Amazon Alexa、Apple HomeKit、Google Home和Samsung SmartThings等全球科技巨头与CSA联盟共同制定的开放性标准，它就像一份“共生契约”，能让原本相互独立的家居生态在应用层上握手共存，同时它并非另起炉灶，而是以IP（互联网协议）为基础框架，将不同通信协议下的家居设备统一到同一套“语义规则”之下。作为应用层上的互通标准，Matter协议正在重新定义智能家居行业的运行逻辑，它不仅能向下屏蔽家居设备制造商的生态和系统，让设备、平
    华普微HOPERF 2025-05-08 11:40 435浏览
  • 【拆解】行车记录仪后摄像头，挺神奇的
    后摄像头是长这个样子，如下图。5孔（D-,D+,5V,12V,GND），说的是连接线的个数，如下图。4LED，+12V驱动4颗LED灯珠，给摄像头补光用的，如下图。打开后盖，发现里面有透明白胶（防水）和白色硬胶（固定），用合适的工具，清理其中的胶状物。BOT层，AN3860，Panasonic Semiconductor （松下电器）制造的，Cylinder Motor Driver IC for Video Camera，如下图。TOP层，感光芯片和广角聚焦镜头组合，如下图。感光芯片，看着是玻
    liweicheng 2025-05-07 23:55 552浏览
  • 车载AI算力需求激增，紫光国芯车规级LPDDR4如何满足低功耗高性能？
    随着智能驾驶时代到来，汽车正转变为移动计算平台。车载AI技术对存储器提出新挑战：既要高性能，又需低功耗和车规级可靠性。贞光科技代理的紫光国芯车规级LPDDR4存储器，以其卓越性能成为国产芯片产业链中的关键一环，为智能汽车提供坚实的"记忆力"支持。作为官方授权代理商，贞光科技通过专业技术团队和完善供应链，让这款国产存储器更好地服务国内汽车厂商。本文将探讨车载AI算力需求现状及贞光科技如何通过紫光国芯LPDDR4产品满足市场需求。 车载AI算力需求激增的背景与挑战智能驾驶推动算力需求爆发式
    贞光科技 2025-05-07 16:54 240浏览
  • 飞凌嵌入式携手龙芯发布2K0300i核心板，全国产自主可控新选择
    飞凌嵌入式作为龙芯合作伙伴，隆重推出FET-2K0300i-S全国产自主可控工业级核心板！FET-2K0300i-S核心板基于龙芯2K0300i工业级处理器开发设计，集成1个64位LA264处理器，主频1GHz，提供高效的计算能力；支持硬件ECC；2K0300i还具备丰富的连接接口USB、SDIO、UART、SPI、CAN-FD、Ethernet、ADC等一应俱全，龙芯2K0300i支持四路CAN-FD接口，具备良好的可靠性、实时性和灵活性，可满足用户多路CAN需求。除性价比超高的国产处理器外，
    飞凌嵌入式 2025-05-07 11:54 114浏览
我要评论
0
点击右上角，分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦