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Schips / openfsm

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README
MIT

Open FSM

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介绍

作为一个开源的FSM框架的c/c++实现,Open FSM可以解决过多的条件判断跳转等问题。

特性

1、使用难度小,开发者在使用时,只需关心:

  • 状态机的初始化
  • 各个状态的实现
  • 各个状态之间应该如何切换

2、支持嵌套,开发者只需额外多做一点工作就可以实现基于Open FSM 的n阶状态机。

3、跨平台,Open FSM 在设计的时候便考虑了应用程序、内核环境以及单片机中的使用。

函数接口

在使用openfsm之前,请先包含此头文件。

#include "openfsm.h"

定义状态值与状态处理函数

这两个宏定义是为了提高可读性而添加的。

#define FSM_STATE(name) state_##name
#define FSM_FUNCT(name) funct_##name
  • FSM_STATE:定义状态值,后续切换时会使用
  • FSM_FUNCT:定义状态处理函数,与状态对应。

例如:

/*  FSM Functions */
void* FSM_FUNCT(init)(void * this_fsm); // 初始化状态
void* FSM_FUNCT(do_something)(void * this_fsm);//计数状态
void* FSM_FUNCT(done)(void * this_fsm);// 执行完成状态
void* FSM_FUNCT(err)(void* this_fsm);  // 错误状态

/*  FSM States */
enum procedure_state {
    FSM_STATE(init),
    FSM_STATE(count),
    FSM_STATE(done),
    FSM_STATE(err)
};

参数

状态机处理函数要求指定一个void *this_fsm的参数。

this_fsm用于状态机处理函数在执行的时候,执行对应fsm接口函数。

例如:

void* FSM_FUNCT(init) (void* this_fsm)
{
    SM_DATA *pd = get_data_entry(this_fsm);

    // 切换到下个状态
    set_next_state(this_fsm, FSM_STATE(count));

    // 数据处理
    pd->cnt = 0;

    return NULL;
}

返回值

在状态中返回一个值

Open FSM 允许 在状态执行以后,返回对应的值。

将任何需要的值,强制转换为AS_STEP_RETVAL类型即可。

void* FSM_FUNCT(xxx) (void* this_fsm)
{
    SM_DATA *pd = get_data_entry(this_fsm);
    int *err_var;

    // 状态处理
    set_next_state(this_fsm, FSM_STATE(count));

    // 返回一个值
    return (AS_STEP_RETVAL)-1;
}
上层读出返回值

当调用者需要关心 状态机内部执行的状态时,可以通过下列函数得到返回值。

这个值通常是一个void*型的指针,具体交由调用者自行处理。

void* get_step_retval(FSM* fsm);
  • fsm :状态机 实例

例如:

step_ret ret = (step_ret) get_step_retval(&sub_fsm);

定义状态机

为了跨平台的考虑,状态机的生命周期管理需要自行负责。

Open FSM不考虑动态内存申请。

例如:

// 静态申请
FSM fsm_1    = {0};
// 动态申请
FSM* p_fsm_1 = malloc(sizeof(FSM));

添加状态机跳转列表

在Open FSM中,状态机跳转列表代表了状态机中状态对应的处理函数。

void set_procedures(FSM * fsm, Procedure *procedures);
  • fsm :状态机 实例
  • procedures: 一个事先声明好的状态机跳转列表。

例如:


/* 状态机跳转列表 */
static Procedure my_procedure_list[] = {
    FSM_FUNCT(init),
    FSM_FUNCT(do_something),
    FSM_FUNCT(done),
    FSM_FUNCT(err)
};

set_procedures(&fsm_1, my_procedure_list);

添加/获取数据域

Open FSM支持为状态机添加一个私有的数据域,用于灵活处理复杂的状态。

void set_data_entry(FSM * fsm, void *data);
void* get_data_entry(FSM * fsm);
  • fsm :状态机 实例

  • data:任意数据入口

set_data_entry传入的data可通过get_data_entry获取。

例如:

// 实际上使用到的数据
char my_data[128] = {0};
// 设置状态机数据域
set_data_entry(&fsm_1, my_data);

// 获取状态机数据域
char *pd = get_data_entry(&fsm_1);

设置默认状态

Open FSM规定,在运行状态机之前,需要明确指定一个初始状态。

void set_default_state(FSM * fsm, state st);
  • fsm :状态机 实例

  • st:状态值,是FSM_STATE定义的一个值。

例如:

set_default_state(&fsm_1, FSM_STATE(init));

错误处理

尽管 Open FSM 提供了get_step_retval用于获取状态机内部执行时的返回值。

如果对于错误处理有更高的要求,可以参考本节的内容以及对应的例程。

Open FSM 在节约内存开销的同时,也支持了一个用于错误处理的flag。

与 上述提及的 数据域 相似,Open FSM 也提供了一个错误域,调用者可自行指定任意类型的数据。

对应的接口如下:

typedef unsigned char state;

// 告知调用者在执行过程中出现了错误。
set_fsm_error_flag(FSM* fsm);

// 清除状态机错误
clr_fsm_error_flag(FSM* fsm);

// 判断状态机在执行过程中是否出现错误。
state is_fsm_error(FSM* fsm);


// 将某个容器设为状态机的错误域。
void set_err_var(FSM* fsm, void* err_var);

// 获取状态机中的错误域,此后可以通过自己设计的方法将值读出。
void* get_err_var(FSM* fsm);

例如:

void* FSM_FUNCT(xx)(void* this_fsm)// 错误状态
{
    int *err_var;

    // 通知 调用者 有错误发生
    set_fsm_error_flag(this_fsm);

    // 把 错误值 设进 容器中(如果容器存在)
    err_var = get_err_var(this_fsm);
    if(err_var)
        *err_var = 0xff;

    return NULL;
}


// ...


run_state_machine_once(&fsm_1);

// 判断是否出错
if(is_fsm_error(&fsm_1))
{
    printf("Error when Stepping !\n");
    got_err = get_err_var(&fsm_1);
    printf("Get Error Code :0x%x\n", *got_err);
    clr_fsm_error_flag(&fsm_1);
}

状态机执行与状态获取

执行状态机

让 Open FSM 工作的真正接口是run_state_machine_once,原型如下:

// 执行状态机,使其步进一次
state run_state_machine_once(FSM * fsm);
  • fsm :状态机 实例

执行完成以后,通过返回值可以获取到刚刚执行过的状态。

例如:

state cur_state;

cur_state = run_state_machine_once(&fsm_1);
printf("Ran :%d\n", cur_state);

获取下一个状态

可以通过下列函数获取即将执行的状态。

state get_next_state(FSM * fsm);
  • fsm :状态机 实例

例如:

printf("Next :%d\n", get_next_state(&fsm_1));

重置状态机

void init_state_machine(FSM *p);
void reset_state_machine(FSM *p);

上述的函数都会让状态机回到默认状态,但reset_state_machine会额外将错误状态清除。

例程

本项目提供3个常见的例程,分别用于实现一阶状态机以及二阶状态机; 以及其中的错误处理。

详细的用法示例请参考 src/example中的具体实现 。

MIT License Copyright (c) 2021 Schips Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions: The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software. THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.

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