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专项：STM32状态机结构简述

article 2025/3/6 15:04:14

前言

在 STM32 开发中，状态机是一种常用的编程结构，用于处理复杂的逻辑流程和事件驱动的系统。状态机通过定义不同的状态以及状态之间的转换条件，使得程序逻辑更加清晰、易于维护和扩展。如果没有自己的编程习惯，可以使用状态机结构编程。

基本结构

1. 状态（State）

状态是状态机在某一时刻所处的情况。例如，在 LED 亮灭控制状态机中，有led亮和led灭两个状态[struct{on,off};]，每个状态都有其特定的行为控制和可能的转换方式。

2. 事件（Event）

事件是触发状态转换的条件（类似于QT信号传递）。它可以是外部输入（如按键按下、传感器信号变化）、定时器超时等。例如，在 LED 控制状态机中，“按下按键” 这个事件可以触发从 “LED 熄灭” 状态转换到 “LED 点亮” 状态[if(key==1){state=on}else{state=off}]。

3. 转换（Transition）

转换定义了状态之间的迁移规则，即当某个事件发生时，状态机从一个状态转换到另一个状态[state=on/state=off]。每个转换都与一个特定的事件相关联。

4. 动作（Action）

动作是状态机在进入某个状态、离开某个状态或在状态转换过程中执行的操作（执行事件）。例如，在进入 “LED 点亮” 状态时，执行点亮 LED 的操作。

实现方式

1. 枚举定义状态

使用枚举类型来定义状态机的所有可能状态[不可使用{1,2,3,4}这种定义，维护比较困难]。

typedef enum {
    STATE_IDLE,      // 空闲
    STATE_RUNNING,   // 运行
    STATE_ERROR      // 错误
} State_t;

2. 状态处理函数

为每个状态编写对应的处理函数（事件），这些函数负责处理该状态下的具体操作和状态转换逻辑。

//空闲
void StateIdleHandler(void) {
    if (events1()) {
        //其他需要执行的事件
        currentState = STATE_RUNNING; // 转换到运行状态
    }
}

//运行
void StateRunningHandler(void) {
    if (events2()) {
        //运行事件
        currentState = STATE_ERROR; // 如果错误转换到错误状态，没有的话进进入正常状态机
    }
}

//错误
void StateErrorHandler(void) {
    TurnOnErrorLED();
    // 错误处理
    if (errorevents()) {//处理完成，进入空闲
        currentState = STATE_IDLE; // 转换到空闲状态
    }
}

3. 主循环中的状态机调度

在main中，根据当前状态调用相应的状态处理函数。

State_t currentState = STATE_IDLE;//在系统启动时，自动进入一个待机状态

int main(void) {
    while (1) {
        switch (currentState) {//状态机切换状态。
            case STATE_IDLE:
                StateIdleHandler();
                break;
            case STATE_RUNNING:
                StateRunningHandler();
                break;
            case STATE_ERROR:
                StateErrorHandler();
                break;
            default:
                // 处理未知状态，最后回到状态中，不能死循环
                break;
        }
    }
}