Mind+状态机编程入门

【教程背景】
之前有位网友Hans_林立提了一个问题：

两个按钮B1，控制LED1灯；B2，控制LED2灯；
B1按下LED1交替闪烁1秒；
B2按下LED2交替闪烁2秒；
两个LED灯使用同一个时间轴，不是LED1执行完再执行LED2，而是同步的，独立输出，请问这个程序怎么写；
复制代码

当时我给编写一段程序，并录制了视频。但依然将这件事放在心上，想通过更系统介绍来讲解这个问题。首先，我们来了解一下“状态机编程”
【状态机编程】
什么是状态机
有限状态机（finite state machine，简称状态机）是嵌入式开发中最重要，且最常用的编程模式之一。状态机(state machine)有 5 个要素，分别是状态(state)、迁移(transition)、事件(event)、动作(action)、条件(guard)。其设定了这样一种系统：
1.系统具备数量有限的状态，例如开关有“开”、“关”两种状态。在某一时刻，系统总是处于一种状态之下；
2.系统的状态会根据某些事件或条件进行迁移；
3.每个状态下，系统都会执行相应的动作。
状态机的编程思想在之前的章节也有体现，如开关灯示例（以下均使用Mind+编程演示）：
按钮接在扩展板P8引脚


演示视频

在这个示例中，设备具备开和关两种状态，使用了一个变量“灯状态”存放当前状态，会根据当前状态进行对应的开关灯操作。
现在请思考，当设备具备更多状态时，应该如何扩展这个程序？如何让灯可以进入闪烁或呼吸的状态？
以现有的这个程序写法来说，很难，因为程序大部分时间都在等待按键状态的变化，处于“等待直到……”这个循环中。
现在将以状态机的编程模式，重构该项目。在此过程中，即可学习到状态机编程的方法，体会到使用该模式的优势。
【状态机编程方法】
状态机编程基本分为如下几个步骤：  
1. 总结设备状态  
本项目中，设备具备两种状态，开灯状态和关灯状态。
为了之后能支持更多的状态，这里用一个变量“状态”记录其状态：  


2. 确定状态切换条件
设备连接的按键每点击一次，就会切换一次开关状态，通过循环检测按键状态变化（按下按键到松开，电平从低电平变为高电平），确定按键是否被点击。这里创建一个状态检查函数“检查状态”,将其放在“循环执行”中，不断地检测当前设备处于的状态。  


3. 确定状态对应的动作
当设备会执行的动作有二：开灯和关灯，这里编写出对应的动作函数

4. 判断当前状态，并执行相应的动作：
有了状态检查和对应的动作函数后，通过判断语句将两者联系起来，从而实现设备根据状态，执行对应的动作的功能。  

使用状态机编程的完整开关灯程序如下：

【扩展更多状态】

状态机编程的最大优势，是能让程序逻辑更清晰，逻辑清晰也使得程序，具备了更好的扩展性。

例如，在这个框架基础上，给设备增加闪烁和呼吸两种状态：闪烁状态下，灯每隔1秒，切换一次开关状态；呼吸状态下，会呈现出呼吸灯效果。

演示视频

【状态机编程注意事项】

在基本掌握了状态机编程方法后，还应该了解如下事项：

    状态机编程应该尽可能的提高MCU的使用效率，让系统能更积极的响应外部输入的变化，并即时做出相应的动作。

    大部分MCU都不具备多个核心，其同一时刻，只能执行一条指令。如果使用“等待”进行延时，或使用之前例程中的“等待直到”一类的判断方式，将导致整个程序阻塞，影响此后的其他操作。

    因此在状态机程序中，需避免进行耗时较长的操作，常见的解决办法是，通过“系统运行时间”多次读取时间，判断时间间隔是否达标，再执行对应的程序。除此以外，还可以使用硬件本身具备的中断功能，对条件参数的进行实时的改变。