如何完善和扩展 Arduino 有限状态机

Question

我正在努力在我的 Arduino 程序中建立一个状态机，我想我有一个足够简单的程序来学习有限状态机。目前我遇到的问题是每次程序更改状态时，它都会用它的状态或正在记录的数据淹没串行监视器。我创建了一些在非常有限的级别上工作的东西，但我觉得我无法扩展它，因为这段代码只有在我有 3 个状态时才有效。但是如果我想要 4 或 5 个状态呢？

我希望在程序继续运行时每次状态更改时在串行监视器中只提示一次。例如，

如果程序空闲（状态 0），串口监视器什么也不显示。
如果程序只读，提示串行监视器（状态 1）一次，而不是每次执行读取时。
如果因为SPST开关状态改变导致程序正在读取和记录，则提示串口监视器（状态2）一次，而不是每次读取和记录时都提示。

我还想知道如何更好地解决这个问题，因为我觉得这似乎只适用于 3 态示例。如果我添加更多开关或更多状态会怎样？

快捷编程功能：

等待 100 毫秒。
- LED1 状态高
- LED2 状态低
如果 SPST 开关为高电平，读取模拟输入引脚并 return 回到空闲状态。（此时会有一个显示器挂起，无论是否正在记录数据都会显示值）。
- LED1 状态低
- LED2 状态低
如果 SPST 开关为低电平，则将读取的数据记录到文件中。
1. 如果这是第一次，请使用 unix 名称创建一个文件。
2. 如果这不是第一次（文件存在），打开它并附加到它。
  - LED1 状态低
  - LED2 状态为高

我有这样的工作，但感觉效率低下，我是幸运的。我一直在努力执行有限状态机。

void setup() {
  Serial.begin(57600);   // Initiate serial
  delay(100);
  // Set pinmodes
  // Start and adjust RTC
  // Begin RTC
  delay(100);
  // Initialize SD Card
}

void loop() {
  // Read to see if the switch has changed states
  PIN_STATE = digitalRead(PIN_SWITCH);
  currentMillis = millis();

  // State 0 - Idle
  if (currentMillis - previousMillis < interval) {
    STATE = STATE;   // State flag set
    led_status(HIGH, LOW);
    digitalWrite(PIN_READ, LED_READ);
  }

  // State 1 - Read Only
  if ((PIN_STATE == HIGH) && (currentMillis - previousMillis >= interval)) {
    if (CHANGE_STATE) {
      STATE = 1;   // State flag set
      Serial.println("Changed state: Read");
    }
    previousMillis = currentMillis;  // Remember the time
    led_status(LOW, LOW);  // Update LEDs
    read();  // Read the pins
    CHANGE_STATE = false;
  }

  //State 2 - Read and Record
  else if ((PIN_STATE == LOW) && (currentMillis - previousMillis >= interval)) {
    if (!CHANGE_STATE) {
      Serial.println("Changed state: Read and Record");
    }
    previousMillis = currentMillis;  // Remember the time
    led_status(LOW, HIGH);  // Update LEDs
    read();   // Read the pins

    if (STATE < 2) {  // Was a file already created?
      // Create new file
    }
    filename = filename;
    open();   // Open the file
    write();  // Write to the file
    close();  // Close the file
    STATE = 2;   // State flag set
    CHANGE_STATE = true;
  }
}

void read() {
  //Read Values

  //Calculate Values
}

void open() {
  // Open the file
}


void write() {
  // Write to file
}

void close() {
  // Close the file
}

void led_status(int led_one, int led_two) {
  // Change the status of LEDS

更新，解决。从 Arcadien 下面提供的文章中，我能够重新思考程序流程并将其重写为 switch case 状态机。

// Declare the states
enum state {
  _readState,
  _displayState,
  _createState,
  _openState,
  _writeState,
  _saveState,
  _errorState
};

void loop() {
  pinState = digitalRead(pinSwitch);
  // Green LED HIGH
  // Yellow LED LOW
  currentMillis = millis();

  if ((currentMillis - previousMillis) >= interval) {
    switch (_currentState) {

      case _readState:
        //Serial.println("Current State: _readState");
        // Green LED LOW
        _currentState = _readState;
        previousMillis = currentMillis;
        //Read Values

      case _displayState:
        //Serial.println("Current State: _displayState");
        _currentState = _displayState;
        previousMillis = currentMillis;
        if (pinState != LOW) {    // If not recording, then break
          filename = "";
          _currentState = _readState;
          break;
        };

      case _createState:
        //Serial.println("Current State: _createState");
        // Yellow LED HIGH
        _currentState = _createState;
        previousMillis = currentMillis;
        if (filename == NULL) {
          //Serial.print("Creating new file... ");
          DateTime now = rtc.now();
          filename = String(now.unixtime(), DEC);
          filename = filename + ".txt";
          //Serial.print(filename);
          //Serial.println(" created!");
          //Serial.print("Writing header to file... ");
          //dataFile = SD.open(filename, FILE_WRITE);
          dataFile = SD.open(filename, O_WRITE | O_CREAT);
          dataFile.println("Time(ms), TPS, AFR");
          //Serial.println("header written!");
          dataFile.close();
        };

      case _openState:
        //Serial.println("Current State: _openState");
        _currentState = _openState;
        dataFile = SD.open(filename, O_CREAT | O_APPEND | O_WRITE);     // Open filename.txt

      case _writeState:
        //Serial.println("Current State: _writeState");
        _currentState = _writeState;
        // if the file is available, write to it:
        if (dataFile) {
          // Create a single line string of data
          dataFile.println(_data);  // Write data
        }
        // if the file didn't open, throw errors
        else {
          Serial.print("error opening ");
          Serial.println(filename);
          _currentState = _errorState;
        }

      case _saveState:
        //Serial.println("Current State: _saveState");
        _currentState = _saveState;
        dataFile.flush();
        dataFile.close();
        _currentState = _readState;
        break;

      case _errorState:
        _currentState = _errorState;
        // Red LED HIGH
    }
  }
  // Return to the begining
}

Answer 1

你应该看看这里的其他答案，比如 this one。粗略地说，您必须将机器及其状态分开。嵌入式代码通常需要紧凑和高效，状态机可以使用转换表来实现。

如何完善和扩展 Arduino 有限状态机

How to Refine and Expand Arduino Finite State Machine

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