arduino宏的应用实例6--走火入魔篇--用宏实现状态机框架

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如何用宏实现一个状态机框架？
我在这里参考了西门子s7-200 plc的stl编程样式。
首先来看看工控中状态转移图的实现方式：





这个就是实现状态机框架的宏定义

1. //定义状态机切换的四种状态
   
2. enum sta {idel, waitLive, live, waitIdel};
   
3. //状态的总数设定，根据需要修改状态总数
   
4. #define smMum 100
   
5. //全局状态变量
   
6. sta s[smMum];
   
7. //状态开始符，用的时候后面不要加";"
   
8. #define LSCR(i) {\
   
9.     int index=i;\
   
10.     bool mc=s[index]==live ;\
    
11.     if(s[index]!=idel){\
    
12.       if(s[index]==waitLive){s[index]=live;}\
    
13.       if(s[index]==waitIdel){s[index]=idel;}
    
14. //状态转移
    
15. #define SCRT(t) ({s[index]=waitIdel,s[t]=waitLive;})
    
16. //状态结束符
    
17. #define SCRE }}
    
18. //设置状态
    
19. #define setSm(i) s[i]=waitLive
    
20. //重置状态
    
21. #define rstSm(i) s[i]=waitIdel
    
22. //读取状态
    
23. #define readSm(i) ({s[i]==live;})

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这个是延时继电器的宏定义，可以参考上个帖子。

1. //宏名：delayRelay。返回值：bool 到达时间。输入值：enable使能，del延时时间。作用：延时继电器，当enable使能后，延时del毫秒后接通。
   
2. //static unsigned long tim = ({Serial.println("start"), millis();}); //这句用于测试是否能在static 变量设置的时候加入只执行一次的初始化代码块。
   
3. #define delayRelay(enable,del) ({\
   
4.     static unsigned long tim = millis();\
   
5.     if (!enable) {\
   
6.       tim = millis();\
   
7.     }\
   
8.     millis() - tim >= del;\
   
9.   })

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这个是边沿检测的宏定义，可以参考上上个帖子

1. //逻辑量的四种状态：低，上升，高，低
   
2. enum edgeSta {low, trg, high, pop};
   
3. //宏名:edge。 返回值：逻辑量状态。输入参数：bool值 用途：检测逻辑量的边沿。
   
4. #define edge(ReadData) ({\
   
5.     static bool Trg = false;\
   
6.     static bool Cont = false;\
   
7.     static bool Pop = false;\
   
8.     Trg = ReadData & (ReadData ^ Cont); \
   
9.     Pop = Cont != ReadData & !Trg; \
   
10.     Cont = ReadData; \
    
11.     enum edgeSta sta = low;\
    
12.     if (Cont) {\
    
13.       sta = high;\
    
14.     } else {\
    
15.       sta = low;\
    
16.     }\
    
17.     if (Trg) {\
    
18.       sta = trg;\
    
19.     }\
    
20.     if (Pop) {\
    
21.       sta = pop;\
    
22.     }\
    
23.     sta;\
    
24.   })
    
25. #define raiseEdge(ReadData) ({edge(ReadData)==trg;})
    

复制代码

这个是主程序

1. //自定义状态机的状态
   
2. enum myState {l0_st0, l0_st1, l1_st0, l1_st1, l1_st2, l1_st3, l1_st4, l1_st5, l2_st0, l2_st1, l2_st2, l2_st3};//根据个人的需要尽量取容易理解的名字，当然不设置枚举也是可以的，直接用0,1,2,3.....
   
3. void setup() {
   
4.   // put your setup code here, to run once:
   
5.   Serial.begin(9600);
   
6.   setSm(l0_st0);
   
7.   //setSm(l1_st0);
   
8.   //setSm(l2_st0);
   
9.   pinMode(8, INPUT_PULLUP);     //pin8接按键
   
10. }
    
11. void loop() {
    
12.   // put your main code here, to run repeatedly:
    
13. 
    
14.   //loop0是一个简单的无限循环，状态0,1,0,1。。。。。
    
15.   LSCR(l0_st0)
    
16.   if (raiseEdge(mc))
    
17.   {
    
18.     Serial.println("Sta0");
    
19.   }
    
20.   if (delayRelay(mc, 1000))
    
21.   {
    
22.     SCRT(l0_st1);
    
23.   }
    
24.   SCRE
    
25. 
    
26.   LSCR(l0_st1)
    
27.   if (raiseEdge(mc))
    
28.   {
    
29.     Serial.println("Sta1");
    
30.   }
    
31.   if (delayRelay(mc, 1000))
    
32.   {
    
33.     SCRT(l0_st0);
    
34.   }
    
35.   SCRE
    
36. 
    
37.   //loop1是一个并行分支结构
    
38.   LSCR(l1_st0)
    
39.   if (mc) {
    
40.     SCRT(l1_st1);
    
41.     SCRT(l1_st2);
    
42.   }
    
43.   SCRE
    
44. 
    
45.   LSCR(l1_st1)
    
46.   if (delayRelay(mc, 1000))
    
47.   {
    
48.     SCRT(l1_st3);
    
49.   }
    
50.   SCRE
    
51. 
    
52.   LSCR(l1_st2)
    
53.   if (delayRelay(mc, 3000))
    
54.   {
    
55.     SCRT(l1_st4);
    
56.   }
    
57.   SCRE
    
58. 
    
59.   LSCR(l1_st3)
    
60.   if (raiseEdge(mc))
    
61.   {
    
62.     Serial.println("st3");
    
63.   }
    
64.   SCRE
    
65. 
    
66.   LSCR(l1_st4)
    
67.   if (readSm(l1_st3) && readSm(l1_st4))
    
68.   {
    
69.     SCRT(l1_st5);
    
70.     rstSm(l1_st3);
    
71.     rstSm(l1_st4);
    
72.     Serial.println("st3,4");
    
73.   }
    
74.   SCRE
    
75. 
    
76.   LSCR(l1_st5)
    
77.   if (delayRelay(mc, 1000))
    
78.   {
    
79.     SCRT(l1_st0);
    
80.     Serial.println("reStart");
    
81.   }
    
82.   SCRE
    
83. 
    
84.   //loop2是一个选择分支结构，当8端口的按键不按下时进入分支1，当8端口的按键按下时进入分支2。
    
85.   LSCR(l2_st0)
    
86.   if (!digitalRead(8))
    
87.   {
    
88.     SCRT(l2_st2);
    
89.   }
    
90.   else
    
91.   {
    
92.     SCRT(l2_st1);
    
93.   }
    
94.   SCRE
    
95. 
    
96.   LSCR(l2_st1)
    
97.   if (raiseEdge(mc))
    
98.   {
    
99.     Serial.println("key up,way0");
    
100.   }
     
101.   if (delayRelay(mc, 1000))
     
102.   {
     
103.     SCRT(l2_st3);
     
104.   }
     
105.   SCRE
     
106. 
     
107.   LSCR(l2_st2)
     
108.   if (raiseEdge(mc))
     
109.   {
     
110.     Serial.println("key down,way1");
     
111.   }
     
112.   if (delayRelay(mc, 1000))
     
113.   {
     
114.     SCRT(l2_st3);
     
115.   }
     
116.   SCRE
     
117. 
     
118.   LSCR(l2_st3)
     
119.   if (delayRelay(mc, 1000))
     
120.   {
     
121.     SCRT(l2_st0);
     
122.     Serial.println("reStart");
     
123.   }
     
124.   SCRE
     
125. 
     
126. }

复制代码

这个是loop()中的三个状态循环结构，delayRelay是无阻塞的，因此多个状态机构成的循环可以并行运行，在setup()中注释或开启可以单独观察每个状态。

取出单个状态来解释一下状态机的工作：

1.   LSCR(l0_st0)//这个是loop0的状态0，状态开始标志。
   
2.   if (raiseEdge(mc))//mc类比plc中的母线，代表状态机的执行状态，当状态转移时会延迟一个周期，用于进行定时器等的复位操作，此处检测状态开始时的上升沿，打印状态。
   
3.   {
   
4.     Serial.println("Sta0");
   
5.   }
   
6.   if (delayRelay(mc, 1000))//状态机延时1000ms后转跳至loop0的状态1。
   
7.   {
   
8.     SCRT(l0_st1);//状态转移的同时会自动复位本状态，同样新转移的状态会延迟一个周期用于初始化定时器等操作。
   
9.   }
   
10.   SCRE//状态结束标识符

复制代码

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太晚了，有时间再细说。

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这个不错哦！ 等待楼主细说。

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这东西也太强了吧？做PLC

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