用 C++ 为嵌入式系统实现状态机

Question

我正在设计一个简单的电机控制器，它可以（至少）4 种状态 - 空闲 - 加速 - 最大速度 - 减速。

我认为尝试实现某种状态机是最好的方法。目前，使用 switch 语句似乎是一个很好的解决方案，因为它很简单，而且它允许我将所有 "motion stuff" 保留在一个对象中（我们称之为 Move）。

这看起来合理吗？任何人都可以建议更合适的方法吗？我知道有些人更喜欢将每个状态拆分到它的对象中，但是有几个人告诉我在为 MCU 编写代码时要避免继承。

Answer 1

我不会在这里使用继承，不是因为MCU，而是因为继承意味着抽象，4个状态的抽象是不值得的（当然，也有例外）。

您必须决定是否要分离状态上下文。如果否，则将其保留在一个 class 中。如果你最终有很多方法和很多属性，你应该拆分它。

如果需要拆分，请使用状态模式，或者如果状态不多，请保持简单：

为每个状态定义一个class。这个class代表状态行为。不要忘记使用构造函数作为进入点和析构函数作为离开点。

然后定义一个FSMclass来切换状态。 FSM 应该包含一个循环来创建当前状态、运行它、检查它的状态，并在需要时销毁当前状态并创建下一个状态。

示例：

// Idle
class Idle {
public:
    Idle() {
        // entry point
    }
    ~Idle() {
        // leaving point
    }
    void step() {
        // actual work
    }
    // some getters to examine state
private:
    // helper methods
    // state attributes (context)
};

class FSM {
public:
    void run() {
        State current(sIdle);
        while (current != sExit) {
            switch (current) {
                case sIdle: {
                    Idle ctx;
                    ctx.step();
                    // examine state
                    // get user input or
                    // call step() again or
                    // decide next state:
                    current = Accelerate;
                    break;
                }
                ...
         }
    }

我喜欢这种设计的地方是简单，没有仿函数（与状态模式不同），并且当前状态在构造下一个状态之前被销毁。此外，与状态模式不同，状态实现不知道其他状态实现。

并且不要在那里放置任何抽象。还是放那儿，但保留原版再对比。

用 C++ 为嵌入式系统实现状态机

Implementing a State Machine in C++ for Embedded System

c++

oop

embedded

switch-statement

motion