运用状态机提高嵌入式软件效率

“横式”设计是把每个状态及所要执行的动作单独放到一个子函数中处理，有RC500Config()、RC500Request()、RC500Anticoll()等。工作状态的确定可以通过查询状态表获得，找到相应的状态后运行相应的子函数。在每个子函数中，既有该状态下应该执行的动作，也有状态的转换。然后在主程序中判断状态是否发生了转换，再转到相应的状态子程序中执行。
横竖两种写法，实现的功能完全相同，但是“竖式”隐含了优先级排序，破坏了事件间原有的关系。同时，由于处在每个状态的事件数目不一致，而且事件发生的时间是随机的，“竖式”设计为顺序查询方式，因此大量时间被浪费。“横式”设计，在某个时间点状态是唯一确定的，延迟时间可以预先准确估算。而且在事件发生时，系统会调用相应的事件函数，在函数里查找唯一确定的状态，并根据其状态执行动作和状态转移。使用这种方式设计的软件思路清晰简洁，效率高，故使用“横式”方法设计程序更好。类似地，对于GPRS、GPS等功能模块也可以运用状态机机制进行程序设计，从而在整个智能收费机的软件设计中，对所有任务的处理都可以运用状态机机制进行相应的程序设计。

3 使用状态机的效能分析
在很多嵌入式系统软件设计中都可以用到类似状态机的设计思想，比较常用的地方就是各种液晶界面的设计。使用状态机机制设计软件，可以使设计思路清晰、灵活，软件的可读性强，便于以后的维护。如果合理地使用状态机，还可以较大幅度地提高MCU的运行效率。下面以非接触式IC卡的软件设计流程为例讨论。
图2(a)是传统的嵌入式软件设计流程，使用这种流程设计的系统软件按部就班地先执行RC500Config()，再执行RCS00Request()，然后是RC500Anticoll()，直到对IC卡操作完成，再转到其他任务(如GPS)。这样IC卡的操作任务占用了整个MCU资源。图2(b)是使用状态机设计系统软件的流程。在使用状态机的同时设定一个软件时钟，用来为系统的各个任务进行计时，并进行任务的调度。软件时钟使用一个长整型变量进行计时，利用MC[J定时器1 ms或10 ms的中断来实现，从而使时钟不受任务执行过程的影响。当某个任务执行过程需要等待延时，执行子函数返回main()函数，让其他任务使用MCtJ资源。这样实现的软件，在处理某个任务的空隙可以同时处理其他任务的操作，有效地提高了MCU处理事件的能力。具体实现方法如下：

……
}
当延时不够200ms时，函数RC500Request()直接返回而没有改变IC卡操作的状态，因此MCU下一次进行IC卡操作时，继续执行函数RC500Request()，直到IC卡操作状态改变。同时，函数RC500Request()返回后，main()函数会检查GPS、GPRS等工作模块，执行其中的某些动作。也就是说，在执行IC卡操作的同时，可以执行其他任务的操作；同理，在执行其他任务的操作时，也可以执行IC卡的一些操作。这样就可以充分利用MCU的资源，提高MCU对多任务的处理效率。

结 语
使用上述状态机机制设计的智能公交车IC卡收费机的系统软件，能够及时处理IC卡信息、GPS定位信息、GPRS通信等多个任务的操作，运行稳定，完全满足实际应用的要求。该机制非常适合功能较多的嵌入式软件系统设计。