QP(状态机事件驱动型框架）

1 QP框架为什么简称QP

QP 这个简称可以理解为：

1）Quantum（量子） + Platform（平台） = QP

2）量子跃迁是指微观粒子（如原子或分子）从一个量子态突然转变到另一个量子态的过程，伴随能量的吸收或释放。

3）一个借鉴了“量子跃迁”理念的、用于构建基于层次式状态机的事件驱动型应用程序的完整开发平台。

2 QP框架概述

3 层次式状态机是什么

层次状态机即HFSM。在开发过程中，角色和系统的行为复杂性不断增加。传统状态机在处理复杂逻辑时，可能导致状态间的逻辑层次混乱。尤其是当一个状态需要包含多个子状态时，维护这些状态变得非常困难。引入层次状态机HFSM可以很好地解决这些问题。
　　层次状态机的核心思想是，将一个状态机也作为状态，这样就能够在状态机内部嵌套多个子状态机，实现更复杂的状态切换逻辑，特别是互斥状态间的隔离，与包含状态间的共存。例如，角色可以有一个移动状态，但这个状态下还可以细分为行走和奔跑子状态，明显的移动状态与行走和奔跑状态属于包含关系。角色还可以有一个闲置状态，明显的闲置状态与移动状态属于互斥关系。
　　层次状态机可以帮助我们清晰地管理这种复杂逻辑，使代码的组织结构更加合理，满足更多更复杂的需求

4 UML状态机

UML状态机，即是Unified Modeling Language State Machine。更详细的说是：用统一的建模语言，更加可视化、更加简洁、更加清晰的建立状态机。

5 QP的简单使用

5.1构造状态机的步骤

/*************************步骤1：定义状态机结构体*************************/
typedef struct {
    QHsm super;      /* 必须作为第一个成员 - 继承来自QHsm的必要属性 */
    
    /* 状态机特定属性 */
    uint32_t pressCount;
    uint32_t holdTime;
} ButtonStateMachine;//按键状态机结构体


/*************************步骤2：声明状态处理函数*************************/
/*          按键状态机初始伪状态函数 */
QState ButtonStateMachine_initial(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* idle     按键状态机空闲状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_idle(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* pressed  按键状态机按压状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_pressed(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* held     按键状态机按住状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_held(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);



/*************************步骤3：实现状态机构造函数*************************/
void ButtonStateMachine_ctor(ButtonStateMachine * const me) {
    /* 调用QHsm_ctor()构造状态机me，并指定伪状态函数 */
    QHsm_ctor(&me->super, Q_STATE_CAST(&ButtonStateMachine_initial));
    
    /* 初始化状态机属性 */
    me->pressCount = 0;
    me->holdTime = 0;
    
    printf("ButtonStateMachine constructed\n");
}

/* 初始伪状态函数 */
QState ButtonStateMachine_initial(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    (void)e; /* 避免未使用参数警告 */
    
    /* 执行初始转换到idle状态 */
    return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
}

/* idle状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_idle(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering IDLE state\n");
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_PRESSED_SIG: {
            me->pressCount++;
            printf("Button pressed, count: %lu\n", me->pressCount);
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_pressed);
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

/* pressed状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_pressed(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering PRESSED state\n");
            me->holdTime = 0;
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_RELEASED_SIG: {
            printf("Button released after %lu ms\n", me->holdTime);
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
        }
        case TIMEOUT_SIG: {
            me->holdTime += 100; /* 假设100ms超时 */
            if (me->holdTime >= 1000) { /* 按住1秒进入held状态 */
                return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_held);
            }
            return Q_HANDLED();
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

/* held状态处理函数 */
QState ButtonStateMachine_held(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering HELD state - long press detected!\n");
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_RELEASED_SIG: {
            printf("Long press released\n");
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

5.2状态处理函数如何被QP调用

- 1）在QP中，首先调用状态机构造函数QHsm_ctor()，用于构建状态机的静态结构；然后调用状态机初始化 QHsm_init()，启动状态机并执行初始转换；最后调用事件分发qhsm_dispatch()，向已初始化的状态机分发事件。

- 3）状态处理函数的格式框架：状态处理函数检查事件类型，并执行相应的动作。它可能返回以下值之一：

Q_RET_HANDLED：数值0，事件已处理。
Q_RET_IGNORED：数值1，事件被忽略（未处理）。
Q_RET_TRAN：数值2，事件已处理并触发了状态转换，即响应对应事件，执行相关动作后，需要改变状态变化，就像关闭状态 --[开门事件]--> 打开状态。
Q_RET_SUPER：数值3，事件被委托给父状态处理。
Q_RET_UNHANDLED：数值4，表示事件未被当前状态处理，状态机会继续将事件传递给父状态或其他可能的状态。

- 4）状态网络的设计，实际上通过状态处理函数的格式框架，就可以设计状态网络，就可以设计事件在状态网络中的路由，就可以设计和事件在状态网络中的处理。

- 5）当然状态网络的层次结构，还需要超状态的概念，超状态是一个包含其他状态（子状态）的父状态。它本身可以包含状态逻辑，同时管理一组相关的子状态。

事件首先传递给当前活动的子状态
如果子状态不处理，事件会传递给超状态
超状态可以处理子状态共享的事件逻辑
进入超状态时，会自动进入其初始子状态
退出超状态时，会退出所有活动的子状态
在 QHSM（分层状态机）中，需要状态机结构体中的成员teep ，以达到跟踪状态转换的执行过程的目的。

posted @ 2025-11-04 11:18 FBshark 阅读(14) 评论(0) 收藏举报

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