嵌入式狀態(tài)機的編程優(yōu)點分析

嵌入式中狀態(tài)機編程是真的好用，寫出來的程序結構非常清晰！所以平時用的也比較多。

提高CPU使用效率

話說我只要見到滿篇都是delay_ms()的程序就會頭疼，動輒十幾個ms幾十個ms的軟件延時是對CPU資源的巨大浪費，寶貴的CPU時間都浪費在了NOP指令上。

那種為了等待一個管腳電平跳變或者一個串口數據，讓整個程序都不動的情況也讓我非常糾結，如果事件一直不發(fā)生電平跳變，你要等到世界末日么？關于CPU的理解。

如果應用狀態(tài)機編程思想，程序只需要用全局變量記錄下工作狀態(tài)，就可以轉頭去干別的工作了，當然忙完那些活兒之后要再看看工作狀態(tài)有沒有變化。

只要目標事件(定時未到、電平沒跳變、串口數據沒收完)還沒發(fā)生，工作狀態(tài)就不會改變，程序就一直重復著“查詢—干別的—查詢—干別的”這樣的循環(huán)，這樣CPU就閑不下來了。

這種處理方法的實質就是在程序等待事件的過程中間隔性地插入一些有意義的工作，好讓CPU不是一直無謂地等待。

邏輯完備性

邏輯完備性是狀態(tài)機編程最大的優(yōu)點。

不知道大家有沒有用C語言寫過計算器的小程序，我很早以前寫過，寫出來一測試，那個慘不忍睹啊！當我規(guī)規(guī)矩矩的輸入算式的時候，程序可以得到正確的計算結果，但要是故意輸入數字和運算符號的隨意組合，程序總是得出莫名其妙的結果。

后來我試著思維模擬一下程序的工作過程，正確的算式思路清晰，流程順暢，可要碰上了不規(guī)矩的式子，走著走著我就暈菜了，那么多的標志位，那么多的變量，變來變去，最后直接分析不下去了。

很久之后我認識了狀態(tài)機，才恍然明白，當時的程序是有邏輯漏洞的。如果把這個計算器程序當做是一個反應式系統(tǒng)，那么一個數字或者運算符就可以看做一個事件，一個算式就是一組事件組合。

對于一個邏輯完備的反應式系統(tǒng)，不管什么樣的事件組合，系統(tǒng)都能正確處理事件，而且系統(tǒng)自身的工作狀態(tài)也一直處在可知可控的狀態(tài)中。

反過來，如果一個系統(tǒng)的邏輯功能不完備，在某些特定事件組合的驅動下，系統(tǒng)就會進入一個不可知不可控的狀態(tài)，與設計者的意圖相悖。

狀態(tài)機就能解決邏輯完備性的問題。

狀態(tài)機是一種以系統(tǒng)狀態(tài)為中心，以事件為變量的設計方法，它專注于各個狀態(tài)的特點以及狀態(tài)之間相互轉換的關系。

狀態(tài)的轉換恰恰是事件引起的，那么在研究某個具體狀態(tài)的時候，我們自然而然地會考慮任何一個事件對這個狀態(tài)有什么樣的影響。

這樣，每一個狀態(tài)中發(fā)生的每一個事件都會在我們的考慮之中，也就不會留下邏輯漏洞。

這樣說也許大家會覺得太空洞，實踐出真知，某天如果你真的要設計一個邏輯復雜的程序，會覺得狀態(tài)機真香！

程序結構清晰

用狀態(tài)機寫出來的程序的結構是非常清晰的。

程序員最痛苦的事兒莫過于讀別人寫的代碼。關于文檔、注釋的重要性以及如何去寫。

如果代碼不是很規(guī)范，而且手里還沒有流程圖，讀代碼會讓人暈了又暈，只有順著程序一遍又一遍的看，很多遍之后才能隱約地明白程序大體的工作過程。

有流程圖會好一點，但是如果程序比較大，流程圖也不會畫得多詳細，很多細節(jié)上的過程還是要從代碼中理解。

相比之下，用狀態(tài)機寫的程序要好很多，拿一張標準的UML狀態(tài)轉換圖，再配上一些簡明的文字說明，程序中的各個要素一覽無余。

程序中有哪些狀態(tài)，會發(fā)生哪些事件，狀態(tài)機如何響應，響應之后跳轉到哪個狀態(tài)，這些都十分明朗，甚至許多動作細節(jié)都能從狀態(tài)轉換圖中找到。

可以毫不夸張的說，有了UML狀態(tài)轉換圖，程序流程圖寫都不用寫。

審核編輯：劉清