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經(jīng)典的QP框架原理

strongerHuang ? 來源:strongerHuang ? 2023-07-21 09:04 ? 次閱讀

狀態(tài)機(jī)是嵌入式開發(fā)中常見的一種方法,但狀態(tài)機(jī)的形式有很多,這里給大家分享一下經(jīng)典的QP框架原理。

狀態(tài)機(jī)基本術(shù)語

現(xiàn)態(tài):是指當(dāng)前所處的狀態(tài)。條件:又稱為“事件”,當(dāng)一個(gè)條件被滿足,將會(huì)觸發(fā)一個(gè)動(dòng)作,或者執(zhí)行一次狀態(tài)的遷移。動(dòng)作:條件滿足后執(zhí)行的動(dòng)作。動(dòng)作執(zhí)行完畢后,可以遷移到新的狀態(tài),也可以仍舊保持原狀態(tài)。 動(dòng)作不是必需的,當(dāng)條件滿足后,也可以不執(zhí)行任何動(dòng)作,直接遷移到新狀態(tài)。次態(tài):條件滿足后要遷往的新狀態(tài)。“次態(tài)”是相對(duì)于“現(xiàn)態(tài)”而言的,“次態(tài)”一旦被激活,就轉(zhuǎn)變成新的“現(xiàn)態(tài)”了。 fe8dd93a-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

傳統(tǒng)有限狀態(tài)機(jī)Fsm實(shí)現(xiàn)方法

feb150f4-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png 如圖,是一個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器存在兩種狀態(tài),一種為設(shè)置狀態(tài),一種為計(jì)時(shí)狀態(tài)

設(shè)置狀態(tài)

“+” “-” 按鍵對(duì)初始倒計(jì)時(shí)進(jìn)行設(shè)置當(dāng)計(jì)數(shù)值設(shè)置完成,點(diǎn)擊確認(rèn)鍵啟動(dòng)計(jì)時(shí) ,即切換到計(jì)時(shí)狀態(tài)

計(jì)時(shí)狀態(tài)

按下“+” “-” 會(huì)進(jìn)行密碼的輸入。“+”表示1 ,“-”表示輸入0 ,密碼共有4位 確認(rèn)鍵:只有輸入的密碼等于默認(rèn)密碼,按確認(rèn)鍵才能停止計(jì)時(shí),否則計(jì)時(shí)直接到零,并執(zhí)行相關(guān)操作

嵌套switch

/***************************************
1.列出所有的狀態(tài)
***************************************/
typedefenum{
SETTING,
TIMING
}STATE_TYPE;
/***************************************
2.列出所有的事件
***************************************/
typedefenum{
UP_EVT,
DOWN_EVT,
ARM_EVT,
TICK_EVT
}EVENT_TYPE;
/***************************************
3.定義和狀態(tài)機(jī)相關(guān)結(jié)構(gòu)
***************************************/
structbomb
{
uint8_tstate;
uint8_ttimeout;
uint8_tcode;
uint8_tdefuse_code;
}bomb1;
/***************************************
4.初始化狀態(tài)機(jī)
***************************************/
voidbomb1_init(void)
{
bomb1.state=SETTING;
bomb1.defuse_code=6;//0110
}
/***************************************
5.狀態(tài)機(jī)事件派發(fā)
***************************************/
voidbomb1_fsm_dispatch(EVENT_TYPEevt,void*param)
{
switch(bomb1.state)
{
caseSETTING:
{
switch(evt)
{
caseUP_EVT://"+"按鍵按下事件
if(bomb1.timeout0)--bomb1.timeout;
bsp_display(bomb1.timeout);
break;
caseARM_EVT://"確認(rèn)"按鍵按下事件
bomb1.state=TIMING;
bomb1.code=0;
break;
}
}break;
caseTIMING:
{
switch(evt)
{
caseUP_EVT://"+"按鍵按下事件
bomb1.code=(bomb1.code<<1)?|0x01;
??????????????????????break;
??????????????????????case?DOWN_EVT:??//?"-"???按鍵按下事件
??????????????????????????bomb1.code?=?(bomb1.code?<<1);?
??????????????????????break;
??????????????????????case?ARM_EVT:???//?"確認(rèn)"?按鍵按下事件
??????????????????????????if(bomb1.code?==?bomb1.defuse_code){
??????????????????????????????bomb1.state?=?SETTING;
??????????????????????????}
??????????????????????????else{
???????????????????????????bsp_display("bomb!")
??????????????????????????}
??????????????????????break;
??????????????????????case?TICK_EVT:
??????????????????????????if(bomb1.timeout)
??????????????????????????{
??????????????????????????????--bomb1.timeout;
??????????????????????????????bsp_display(bomb1.timeout);
??????????????????????????}
??????????????????????????if(bomb1.timeout?==?0)
??????????????????????????{
??????????????????????????????bsp_display("bomb!")
??????????????????????????}
??????????????????????break;
??????????????????}???
??????????????}break;
??????????}
??????}
fec028e0-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

優(yōu)點(diǎn):

簡(jiǎn)單,代碼閱讀連貫,容易理解

缺點(diǎn)

當(dāng)狀態(tài)或事件增多時(shí),代碼狀態(tài)函數(shù)需要經(jīng)常改動(dòng),狀態(tài)事件處理函數(shù)會(huì)代碼量會(huì)不斷增加

狀態(tài)機(jī)沒有進(jìn)行封裝,移植性差。

沒有實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的進(jìn)入和退出的操作。進(jìn)入和退出在狀態(tài)機(jī)中尤為重要

進(jìn)入事件:只會(huì)在剛進(jìn)入時(shí)觸發(fā)一次,主要作用是對(duì)狀態(tài)進(jìn)行必要的初始化

退出事件:只會(huì)在狀態(tài)切換時(shí)觸發(fā)一次 ,主要的作用是清除狀態(tài)產(chǎn)生的中間參數(shù),為下次進(jìn)入提供干凈環(huán)境

狀態(tài)表

二維狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

狀態(tài)機(jī)可以分為狀態(tài)和事件 ,狀態(tài)的躍遷都是受事件驅(qū)動(dòng)的,因此可以通過一個(gè)二維表格來表示狀態(tài)的躍遷。

fec99736-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

(*) 僅當(dāng)( code == defuse_code) 時(shí)才發(fā)生到setting 的轉(zhuǎn)換。

/*1.列出所有的狀態(tài)*/
enum
{
SETTING,
TIMING,
MAX_STATE
};
/*2.列出所有的事件*/
enum
{
UP_EVT,
DOWN_EVT,
ARM_EVT,
TICK_EVT,
MAX_EVT
};

/*3.定義狀態(tài)表*/
typedefvoid(*fp_state)(EVT_TYPEevt,void*param);
staticconstfp_statebomb2_table[MAX_STATE][MAX_EVENT]=
{
{setting_UP,setting_DOWN,setting_ARM,null},
{setting_UP,setting_DOWN,setting_ARM,timing_TICK}
};

structbomb_t
{
constfp_stateconst*state_table;/*theState-Table*/
uint8_tstate;/*thecurrentactivestate*/

uint8_ttimeout;
uint8_tcode;
uint8_tdefuse_code;
};
structbombbomb2=
{
.state_table=bomb2_table;
}
voidbomb2_init(void)
{
bomb2.defuse_code=6;//0110
bomb2.state=SETTING;
}

voidbomb2_dispatch(EVT_TYPEevt,void*param)
{
fp_states=NULL;
if(evt>MAX_EVT)
{
LOG("EVTtypeerror!");
return;
}
s=bomb2.state_table[bomb2.state*MAX_EVT+evt];
if(s!=NULL)
{
s(evt,param);
}
}
/*列出所有的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的事件處理函數(shù)*/
voidsetting_UP(EVT_TYPEevt,void*param)
{
if(bomb1.timeout

優(yōu)點(diǎn)

各個(gè)狀態(tài)面向用戶相對(duì)獨(dú)立,增加事件和狀態(tài)不需要去修改先前已存在的狀態(tài)事件函數(shù)。

可將狀態(tài)機(jī)進(jìn)行封裝,有較好的移植性函數(shù)指針的安全轉(zhuǎn)換 , 利用下面的特性,用戶可以擴(kuò)展帶有私有屬性的狀態(tài)機(jī)和事件而使用統(tǒng)一的基礎(chǔ)狀態(tài)機(jī)接口

typedefvoid(*Tran)(structStateTableTag*me,Eventconst*e);
voidBomb2_setting_ARM(Bomb2*me,Eventconst*e);
typedefstructBomb
{
structStateTableTag*me;//必須為第一個(gè)成員
uint8_tprivate;
}

缺點(diǎn)

函數(shù)粒度太小是最明顯的一個(gè)缺點(diǎn),一個(gè)狀態(tài)和一個(gè)事件就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)函數(shù),當(dāng)狀態(tài)和事件較多時(shí),處理函數(shù)將增加很快,在閱讀代碼時(shí),邏輯分散。

沒有實(shí)現(xiàn)進(jìn)入退出動(dòng)作。

一維狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

fed1d2ca-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

實(shí)現(xiàn)原理:

feda4496-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

typedefvoid(*fp_action)(EVT_TYPEevt,void*param);

/*轉(zhuǎn)換表基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)*/
structtran_evt_t
{
EVT_TYPEevt;
uint8_tnext_state;
};
/*狀態(tài)的描述*/
structfsm_state_t
{
fp_actionenter_action;//進(jìn)入動(dòng)作
fp_actionexit_action;//退出動(dòng)作
fp_actionaction;

tran_evt_t*tran;//轉(zhuǎn)換表
uint8_ttran_nb;//轉(zhuǎn)換表的大小
constchar*name;
}
/*狀態(tài)表本體*/
#defineARRAY(x)x,sizeof(x)/sizeof(x[0])
conststructfsm_state_tstate_table[]=
{
{setting_enter,setting_exit,setting_action,ARRAY(set_tran_evt),"setting"},
{timing_enter,timing_exit,timing_action,ARRAY(time_tran_evt),"timing"}
};

/*構(gòu)建一個(gè)狀態(tài)機(jī)*/
structfsm
{
conststructstate_t*state_table;/*theState-Table*/
uint8_tcur_state;/*thecurrentactivestate*/

uint8_ttimeout;
uint8_tcode;
uint8_tdefuse_code;
}bomb3;

/*初始化狀態(tài)機(jī)*/
voidbomb3_init(void)
{
bomb3.state_table=state_table;//指向狀態(tài)表
bomb3.cur_state=setting;
bomb3.defuse_code=8;//1000
}
/*狀態(tài)機(jī)事件派發(fā)*/
voidfsm_dispatch(EVT_TYPEevt,void*param)
{
tran_evt_t*p_tran=NULL;

/*獲取當(dāng)前狀態(tài)的轉(zhuǎn)換表*/
p_tran=bomb3.state_table[bomb3.cur_state]->tran;

/*判斷所有可能的轉(zhuǎn)換是否與當(dāng)前觸發(fā)的事件匹配*/
for(uint8_ti=0;ievt==evt)//事件會(huì)觸發(fā)轉(zhuǎn)換
{
if(NULL!=bomb3.state_table[bomb3.cur_state].exit_action){
bomb3.state_table[bomb3.cur_state].exit_action(NULL);//執(zhí)行退出動(dòng)作
}
if(bomb3.state_table[_tran[i]->next_state].enter_action){
bomb3.state_table[_tran[i]->next_state].enter_action(NULL);//執(zhí)行進(jìn)入動(dòng)作
}
/*更新當(dāng)前狀態(tài)*/
bomb3.cur_state=p_tran[i]->next_state;
}
else
{
bomb3.state_table[bomb3.cur_state].action(evt,param);
}
}
}
/*************************************************************************
setting狀態(tài)相關(guān)
************************************************************************/
voidsetting_enter(EVT_TYPEevt,void*param)
{

}
voidsetting_exit(EVT_TYPEevt,void*param)
{

}
voidsetting_action(EVT_TYPEevt,void*param)
{

}
tran_evt_tset_tran_evt[]=
{
{ARM,timing},
}
/*timing狀態(tài)相關(guān)*/

優(yōu)點(diǎn)

各個(gè)狀態(tài)面向用戶相對(duì)獨(dú)立,增加事件和狀態(tài)不需要去修改先前已存在的狀態(tài)事件函數(shù)。

實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)的進(jìn)入和退出

容易根據(jù)狀態(tài)躍遷圖來設(shè)計(jì) (狀態(tài)躍遷圖列出了每個(gè)狀態(tài)的躍遷可能,也就是這里的轉(zhuǎn)換表)

實(shí)現(xiàn)靈活,可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜邏輯,如上一次狀態(tài),增加監(jiān)護(hù)條件來減少事件的數(shù)量。可實(shí)現(xiàn)非完全事件驅(qū)動(dòng)

缺點(diǎn)

函數(shù)粒度較小(比二維小且增長(zhǎng)慢),可以看到,每一個(gè)狀態(tài)需要至少3個(gè)函數(shù),還需要列出所有的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

QP嵌入式實(shí)時(shí)框架

特點(diǎn)

事件驅(qū)動(dòng)型編程

好萊塢原則:和傳統(tǒng)的順序式編程方法例如“超級(jí)循環(huán)”,或傳統(tǒng)的RTOS 的任務(wù)不同。絕大多數(shù)的現(xiàn)代事件驅(qū)動(dòng)型系統(tǒng)根據(jù)好萊塢原則被構(gòu)造,(Don’t call me; I’ll call you.)

面向?qū)ο?/p>

類和單一繼承。

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工具

QM ,一個(gè)通過UML類圖來描述狀態(tài)機(jī)的軟件,并且可以自動(dòng)生成C代碼:

fefb6022-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

QS軟件追蹤工具:

ff1f0e1e-275c-11ee-962d-dac502259ad0.pngff3bf04c-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

QEP實(shí)現(xiàn)有限狀態(tài)機(jī)Fsm

ff53ea80-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

/*qevent.h----------------------------------------------------------------*/
typedefstructQEventTag
{
QSignalsig;
uint8_tdynamic_;
}QEvent;
/*qep.h-------------------------------------------------------------------*/
typedefuint8_tQState;/*statusreturnedfromastate-handlerfunction*/
typedefQState(*QStateHandler)(void*me,QEventconst*e);/*argumentlist*/
typedefstructQFsmTag/*FiniteStateMachine*/
{
QStateHandlerstate;/*currentactivestate*/
}QFsm;

#defineQFsm_ctor(me_,initial_)((me_)->state=(initial_))
voidQFsm_init(QFsm*me,QEventconst*e);
voidQFsm_dispatch(QFsm*me,QEventconst*e);

#defineQ_RET_HANDLED((QState)0)
#defineQ_RET_IGNORED((QState)1)
#defineQ_RET_TRAN((QState)2)
#defineQ_HANDLED()(Q_RET_HANDLED)
#defineQ_IGNORED()(Q_RET_IGNORED)

#defineQ_TRAN(target_)(((QFsm*)me)->state=(QStateHandler)(target_),Q_RET_TRAN)

enumQReservedSignals
{
Q_ENTRY_SIG=1,
Q_EXIT_SIG,
Q_INIT_SIG,
Q_USER_SIG
};

/*fileqfsm_ini.c---------------------------------------------------------*/
#include"qep_port.h"/*theportoftheQEPeventprocessor*/
#include"qassert.h"/*embeddedsystems-friendlyassertions*/
voidQFsm_init(QFsm*me,QEventconst*e)
{
(*me->state)(me,e);/*executethetop-mostinitialtransition*/
/*enterthetarget*/
(void)(*me->state)(me,&QEP_reservedEvt_[Q_ENTRY_SIG]);
}
/*fileqfsm_dis.c---------------------------------------------------------*/
voidQFsm_dispatch(QFsm*me,QEventconst*e)
{
QStateHandlers=me->state;/*savethecurrentstate*/
QStater=(*s)(me,e);/*calltheeventhandler*/
if(r==Q_RET_TRAN)/*transitiontaken?*/
{
(void)(*s)(me,&QEP_reservedEvt_[Q_EXIT_SIG]);/*exitthesource*/
(void)(*me->state)(me,&QEP_reservedEvt_[Q_ENTRY_SIG]);/*entertarget*/
}
}
實(shí)現(xiàn)上面定時(shí)器例子
#include"qep_port.h"/*theportoftheQEPeventprocessor*/
#include"bsp.h"/*boardsupportpackage*/

enumBombSignals/*allsignalsfortheBombFSM*/
{
UP_SIG=Q_USER_SIG,
DOWN_SIG,
ARM_SIG,
TICK_SIG
};
typedefstructTickEvtTag
{
QEventsuper;/*derivefromtheQEventstructure*/
uint8_tfine_time;/*thefine1/10scounter*/
}TickEvt;

typedefstructBomb4Tag
{
QFsmsuper;/*derivefromQFsm*/
uint8_ttimeout;/*numberofsecondstillexplosion*/
uint8_tcode;/*currentlyenteredcodetodisarmthebomb*/
uint8_tdefuse;/*secretdefusecodetodisarmthebomb*/
}Bomb4;

voidBomb4_ctor(Bomb4*me,uint8_tdefuse);
QStateBomb4_initial(Bomb4*me,QEventconst*e);
QStateBomb4_setting(Bomb4*me,QEventconst*e);
QStateBomb4_timing(Bomb4*me,QEventconst*e);
/*--------------------------------------------------------------------------*/
/*theinitialvalueofthetimeout*/
#defineINIT_TIMEOUT10
/*..........................................................................*/
voidBomb4_ctor(Bomb4*me,uint8_tdefuse){
QFsm_ctor_(&me->super,(QStateHandler)&Bomb4_initial);
me->defuse=defuse;/*thedefusecodeisassignedatinstantiation*/
}
/*..........................................................................*/
QStateBomb4_initial(Bomb4*me,QEventconst*e){
(void)e;
me->timeout=INIT_TIMEOUT;
returnQ_TRAN(&Bomb4_setting);
}
/*..........................................................................*/
QStateBomb4_setting(Bomb4*me,QEventconst*e){
switch(e->sig){
caseUP_SIG:{
if(me->timeouttimeout;
BSP_display(me->timeout);
}
returnQ_HANDLED();
}
caseDOWN_SIG:{
if(me->timeout>1){
--me->timeout;
BSP_display(me->timeout);
}
returnQ_HANDLED();
}
caseARM_SIG:{
returnQ_TRAN(&Bomb4_timing);/*transitionto"timing"*/
}
}
returnQ_IGNORED();
}
/*..........................................................................*/
voidBomb4_timing(Bomb4*me,QEventconst*e){
switch(e->sig){
caseQ_ENTRY_SIG:{
me->code=0;/*clearthedefusecode*/
returnQ_HANDLED();
}
caseUP_SIG:{
me->code<<=?1;
?????????me->code|=1;
returnQ_HANDLED();
}
caseDOWN_SIG:{
me->code<<=?1;
?????????return?Q_HANDLED();
????????}
????????case?ARM_SIG:?{
?????????if?(me->code==me->defuse){
returnQ_TRAN(&Bomb4_setting);
}
returnQ_HANDLED();
}
caseTICK_SIG:{
if(((TickEvtconst*)e)->fine_time==0){
--me->timeout;
BSP_display(me->timeout);
if(me->timeout==0){
BSP_boom();/*destroythebomb*/
}
}
returnQ_HANDLED();
}
}
returnQ_IGNORED();
}

優(yōu)點(diǎn)

采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法,很好的移植性

實(shí)現(xiàn)了進(jìn)入退出動(dòng)作

合適的粒度,且事件的粒度可控

狀態(tài)切換時(shí)通過改變指針,效率高

可擴(kuò)展成為層次狀態(tài)機(jī)

缺點(diǎn)

對(duì)事件的定義以及事件粒度的控制是設(shè)計(jì)的最大難點(diǎn),如串口接收到一幀數(shù)據(jù),這些變量的更新單獨(dú)作為某個(gè)事件,還是串口收到數(shù)據(jù)作為一個(gè)事件。再或者顯示屏,如果使用此種編程方式,如何設(shè)計(jì)事件。

QP 實(shí)現(xiàn)層次狀態(tài)機(jī) Hsm簡(jiǎn)介

ff653bdc-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

初始化:

ff7c0204-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

初始化層次狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn):在初始化時(shí),用戶所選取的狀態(tài)永遠(yuǎn)是最底層的狀態(tài),如上圖,我們?cè)谟?jì)算器開機(jī)后,應(yīng)該進(jìn)入的是開始狀態(tài),這就涉及到一個(gè)問題,由最初top(頂狀態(tài))到begin 是有一條狀態(tài)切換路徑的,當(dāng)我們?cè)O(shè)置狀態(tài)為begin如何搜索這條路徑成為關(guān)鍵(知道了路徑才能正確的進(jìn)入begin,要執(zhí)行路徑中過渡狀態(tài)的進(jìn)入和退出事件)

voidQHsm_init(QHsm*me,QEventconst*e)
{
Q_ALLEGE((*me->state)(me,e)==Q_RET_TRAN);
t=(QStateHandler)&QHsm_top;/*HSMstartsinthetopstate*/
do{/*drillintothetarget...*/
QStateHandlerpath[QEP_MAX_NEST_DEPTH_];
int8_tip=(int8_t)0;/*transitionentrypathindex*/
path[0]=me->state;/*這里的狀態(tài)為begin*/

/*通過執(zhí)行空信號(hào),從底層狀態(tài)找到頂狀態(tài)的路徑*/
(void)QEP_TRIG_(me->state,QEP_EMPTY_SIG_);
while(me->state!=t){
path[++ip]=me->state;
(void)QEP_TRIG_(me->state,QEP_EMPTY_SIG_);
}
/*切換為begin*/
me->state=path[0];/*restorethetargetoftheinitialtran.*/
/*鉆到最底層的狀態(tài),執(zhí)行路徑中的所有進(jìn)入事件*/
Q_ASSERT(ip=(int8_t)0);

t=path[0];/*currentstatebecomesthenewsource*/
}while(QEP_TRIG_(t,Q_INIT_SIG)==Q_RET_TRAN);
me->state=t;
}

狀態(tài)切換:

ff952356-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

/*.................................................................*/
QStateresult(Calc*me,QEventconst*e)
{
switch(e->sig)
{you
caseENTER_SIG:{
break;
}
caseEXIT_SIG:{
break;
}
caseC_SIG:
{
printf("clear");
returnQ_HANDLED();
}
caseB_SIG:
{
returnQ_TRAN(&begin);
}
}
returnQ_SUPER(&reday);
}
/*.ready為result和begin的超狀態(tài)................................................*/
QStateready(Calc*me,QEventconst*e)
{
switch(e->sig)
{
caseENTER_SIG:{
break;
}
caseEXIT_SIG:{
break;
}
caseOPER_SIG:
{
returnQ_TRAN(&opEntered);
}
}
returnQ_SUPER(&on);
}



voidQHsm_dispatch(QHsm*me,QEventconst*e)
{
QStateHandlerpath[QEP_MAX_NEST_DEPTH_];
QStateHandlers;
QStateHandlert;
QStater;
t=me->state;/*savethecurrentstate*/
do{/*processtheeventhierarchically...*/
s=me->state;
r=(*s)(me,e);/*invokestatehandlers*/
}while(r==Q_RET_SUPER);//當(dāng)前狀態(tài)不能處理事件,直到找到能處理事件的狀態(tài)

if(r==Q_RET_TRAN){/*transitiontaken?*/
int8_tip=(int8_t)(-1);/*transitionentrypathindex*/
int8_tiq;/*helpertransitionentrypathindex*/
path[0]=me->state;/*savethetargetofthetransition*/
path[1]=t;
while(t!=s){/*exitcurrentstatetotransitionsources...*/
if(QEP_TRIG_(t,Q_EXIT_SIG)==Q_RET_HANDLED){/*exithandled?*/
(void)QEP_TRIG_(t,QEP_EMPTY_SIG_);/*findsuperstateoft*/
}
t=me->state;/*me->stateholdsthesuperstate*/
}
...
}
me->state=t;/*setnewstateorrestorethecurrentstate*/
}
ffa980ee-275c-11ee-962d-dac502259ad0.pngimg
t=path[0];/*targetofthetransition*/
if(s==t){/*(a)checksource==target(transitiontoself)*/
QEP_EXIT_(s)/*exitthesource*/
ip=(int8_t)0;/*enterthetarget*/
}
else{
(void)QEP_TRIG_(t,QEP_EMPTY_SIG_);/*superstateoftarget*/
t=me->state;
if(s==t){/*(b)checksource==target->super*/
ip=(int8_t)0;/*enterthetarget*/
}
else{
(void)QEP_TRIG_(s,QEP_EMPTY_SIG_);/*superstateofsrc*/
/*(c)checksource->super==target->super*/
if(me->state==t){
QEP_EXIT_(s)/*exitthesource*/
ip=(int8_t)0;/*enterthetarget*/
}
else{
/*(d)checksource->super==target*/
if(me->state==path[0]){
QEP_EXIT_(s)/*exitthesource*/
}
else{/*(e)checkrestofsource==target->super->super..
*andstoretheentrypathalongtheway*/
....

QP實(shí)時(shí)框架的組成

ffb87f04-275c-11ee-962d-dac502259ad0.pngffc7515a-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

內(nèi)存管理

使用內(nèi)存池,對(duì)于低性能mcu,內(nèi)存極為有限,引入內(nèi)存管理主要是整個(gè)架構(gòu)中,是以事件作為主要的任務(wù)通信手段,且事件是帶參數(shù)的,可能相同類型的事件會(huì)多次觸發(fā),而事件處理完成后,需要清除事件,無法使用靜態(tài)的事件,因此是有必要為不同事件創(chuàng)建內(nèi)存池的。

對(duì)于不同塊大小的內(nèi)存池,需要考慮的是每個(gè)塊的起始地址對(duì)齊問題。在進(jìn)行內(nèi)存池初始化時(shí),我們是根據(jù)blocksize+header大小來進(jìn)行劃分內(nèi)存池的。假設(shè)一個(gè)2字節(jié)的結(jié)構(gòu),如果以2來進(jìn)行劃分,假設(shè)mcu 4字節(jié)對(duì)齊,那么將有一半的結(jié)構(gòu)起始地址無法對(duì)齊,這時(shí)需要為每個(gè)塊預(yù)留空間,保證每個(gè)塊的對(duì)齊。ffd94f54-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

事件隊(duì)列

每一個(gè)活動(dòng)對(duì)象維護(hù)一個(gè)事件隊(duì)列,事件都是由基礎(chǔ)事件派生的,不同類型的事件只需要將其基礎(chǔ)事件成員添加到活動(dòng)對(duì)象的隊(duì)列中即可,最終在取出的時(shí)候通過一個(gè)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換便能獲得附加的參數(shù)。

fff12a5c-275c-11ee-962d-dac502259ad0.png

事件派發(fā)

直接事件發(fā)送:

QActive_postLIFO()

發(fā)行訂閱事件發(fā)送:

豎軸表示信號(hào)(為事件的基類)

活動(dòng)對(duì)象支持64個(gè)優(yōu)先級(jí),每一個(gè)活動(dòng)對(duì)象要求擁有唯一優(yōu)先級(jí)

通過優(yōu)先級(jí)的bit位來表示某個(gè)事件被哪些活動(dòng)對(duì)象訂閱,并在事件觸發(fā)后根據(jù)優(yōu)先級(jí)為活動(dòng)對(duì)象派發(fā)事件。

000eaffa-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png

定時(shí)事件

非有序鏈表:

001eef64-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png

合作式調(diào)度器QV:

002f29ec-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png

QP nano的簡(jiǎn)介

完全支持層次式狀態(tài)嵌套,包括在最多4 層狀態(tài)嵌套情況下,對(duì)任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換拓?fù)涞目杀WC的進(jìn)入/ 退出動(dòng)作

支持高達(dá)8 個(gè)并發(fā)執(zhí)行的,可確定的,線程安全的事件隊(duì)列的活動(dòng)對(duì)象57

支持一個(gè)字節(jié)寬( 255 個(gè)信號(hào))的信號(hào),和一個(gè)可伸縮的參數(shù),它可被配置成0 (沒有參數(shù)), 1 , 2 或4 字節(jié)

使用先進(jìn)先出FIFO排隊(duì)策略的直接事件派發(fā)機(jī)制

每個(gè)活動(dòng)對(duì)象有一個(gè)一次性時(shí)間事件(定時(shí)器),它的可配置動(dòng)態(tài)范圍是0(沒有時(shí)間事件) , 1 , 2 或4 字節(jié)

內(nèi)建的合作式vanilla 內(nèi)核

內(nèi)建的名為QK-nano 的可搶占型RTC內(nèi)核(見第六章6.3.8節(jié))

帶有空閑回調(diào)函數(shù)的低功耗架構(gòu),用來方便的實(shí)現(xiàn)節(jié)省功耗模式。

在代碼里為流行的低端CPU架構(gòu)的C編譯器的非標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展進(jìn)行了準(zhǔn)備(例如,在代碼空間分配常數(shù)對(duì)象,可重入函數(shù),等等)

基于斷言的錯(cuò)誤處理策略

代碼風(fēng)格:

00455fdc-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png006aec70-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png008babb8-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png00a311fe-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png00be1102-275d-11ee-962d-dac502259ad0.png

責(zé)任編輯:彭菁

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原文標(biāo)題:經(jīng)典的狀態(tài)機(jī)QP框架與原理

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