LabVIEW 状态机.doc

一、什么是状态机状态机（State Machine）是软件编程的一个重要概念。在一个灵活且思路清晰的程序中，必然有状态机的身影。 状态机理论最初的发展在数字电路设计领域。在数字电路方面，根据输出是否与输入信号有关，状态机可以划分为Mealy型和Moore型状态机；根据输出是否与输入信号同步，状态机可以划分为异步和同步状态机。而在软件设计领域，状态机设计的理论俨然已经自成一体。Moore型状态机的输出只和当前状态有关，和输入无关，如果在软件设计领域设计出这种类型的状态机，则该状态机接受的事件都是无内蕴信息的事件（输入）。Mealy型状态机的输入是由当前状态和输入共同决定，对应到软件设计领域，则该状态机接收的事件含有内蕴信息，并且影响状态机的输出。显然，这种划分在软件设计领域毫无意义。虽然软件设计领域的状态机也有同步和异步的划分，但和数字电路方面的同步异步已经不同。 软件设计领域中通用状态机的输入不是字符集，而是被称作事件的结构（可以是结构体，也可以是类对象），并且特定的状态下，针对发生的事件，不仅发生状态改变，而且产生动作。二、状态机举例 键盘解析程序，比如程序本位于状态A，如果触发按键1，则转至状态B，如果触发按键2，则转至状态C或者调回A。 再如，实际通信例子，下位机采集信号，上位机控制走向，开始状态初始化，如果按下按钮采集，则进入采集界面，采集中达到一定数据或者时间，则转至数据计算界面，计算之后进入停止或者再次采集，这就是一套状态机。三、状态机的要素 状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。这样的归纳，主要是出于对状态机的内在因果关系的考虑。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下：现态：是指当前所处的状态。条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。四、设计举例（转）1）状态迁移图（STD） 状态迁移图（STD），是一种描述系统的状态、以及相互转化关系的图形方式。状态迁移图的画法有许多种，不过一般都大同小异。我们结合一个例子来说明一下它的画法，如图1所示。此主题相关图片如下：t1.jpg状态框：用方框表示状态，包括所谓的“现态”和“次态”。 条件及迁移箭头：用箭头表示状态迁移的方向，并在该箭头上标注触发条件。节点圆圈：当多个箭头指向一个状态时，可以用节点符号（小圆圈）连接汇总。动作框：用椭圆框表示。附加条件判断框：用六角菱形框表示。状态迁移图和我们常见的流程图相比有着本质的区别，具体体现为：在流程图中，箭头代表了程序PC指针的跳转；而在状态迁移图中，箭头代表的是状态的改变。我们会发现，这种状态迁移图比普通程序流程图更简练、直观、易懂。这正是我们需要达到的目的。（2）状态迁移表除了状态迁移图，我们还可以用表格的形式来表示状态之间的关系。这种表一般称为状态迁移表。此主题相关图片如下：t2.jpg采用表格方式来描述状态机，优点是可容纳更多的文字信息。例如，我们不但可以在状态迁移表中描述状态的迁移关系，还可以把每个状态的特征描述也包含在内。 如果表格内容较多，过于臃肿不利于阅读，我们也可以将状态迁移表进行拆分。经过拆分后的表格根据其具体内容，表格名称也有所变化。比如，我们可以把状态特征和迁移关系分开列表。被单独拆分出来的描述状态特征的表格，也可以称为“状态真值表”。这其中比较常见的就是把每个状态的显示内容单独列表。这种描述每个状态显示内容的表称之为“显示真值表”。同样，我们把单独表述基于按键的状态迁移表称为“按键功能真值表”。另外，如果每一个状态包含的信息量过多，我们也可以把每个状态单独列表。由此可见，状态迁移表作为状态迁移图的有益补充，它的表现形式是灵活的。状态迁移表优点是信息涵盖面大，缺点是视觉上不够直观，因此它并不能取代状态迁移图。比较理想的是将图形和表格结合应用。用图形展现宏观，用表格说明细节。二者互为参照，相得益彰。（3）设计实例结合流程图、状态迁移图和状态迁移，举一个实际例子。下面这张图是一个时钟程序的状态迁移图，如图2所示。此主题相关图片如下：t3.jpg 把这张图稍做归纳，就可以得到它的另一种表现形式状态迁移表，如表2所示此主题相关图片如下：t4.jpg（4）状态机应用的注意事项基于状态机的程序调度机制，其应用的难点并不在于对状态机概念的理解，而在于对系统工作状态的合理划分。初学者往往会把某个“程序动作”当作是一种“状态”来处理。我称之为“伪态