状态机的设计流程

SM的设计
以红绿灯🚥系统为例，进行状态机设计流程的讲解

第一步：明确系统功能需求（What？）

• 有哪些状态 有三种状态：红灯、黄灯、绿灯
• 状态之间怎么切换
  • 状态按顺序循环：绿灯5 秒 → 黄灯2 秒 → 红灯5 秒 → 绿灯
• 是否有外部事件影响？ 没有外部事件

结论：这是一个定时驱动的循环状态机

第二步：有哪些状态？ 列出所有状态（States）及含义

• GREEN、YELLOW和RED

第三步：状态怎么跳？ 定义状态转移逻辑（Transitions）

确定转移条件：这里是“时间”

• GREEN → YELLOW：绿灯持续5秒后
• YELLOW → RED：黄灯持续2秒后
• RED → GREEN：红灯持续5秒后

第四步：每个状态做什么？ 确定每个状态的行为（Actions）

每个状态通常有两个行为：进入和运行

交通灯状态动作表

状态	Enter 动作	Run 动作
GREEN	打印"绿灯亮起"	倒计时，计满5秒后状态切换
YELLOW	打印"黄灯亮起"	倒计时，计满2秒后状态切换
RED	打印"红灯亮起"	倒计时，计满5秒后状态切换

第五步：选择状态机实现模式

模式	适用场景
switch-case	状态少、逻辑简单
函数指针表（表格驱动）	状态较多、结构清晰、易扩展

模式结构设计

typedef struct {
    void (*Enter)(void);  // 进入函数
    void (*Run)(void);    // 运行函数
} StateHandler_t;

定义状态表

const StateHandler_t StateTable[] = {
    [STATE_GREEN]  = { .Enter = Green_Enter,  .Run = Green_Run },
    [STATE_YELLOW] = { .Enter = Yellow_Enter, .Run = Yellow_Run },
    [STATE_RED]    = { .Enter = Red_Enter,    .Run = Red_Run }
};

第六步：设计状态变量和驱动机制

• 当前状态变量

State_t currentState = STATE_RED;  // 初始状态

• 驱动机制（主循环）

while (1) {
    StateTable[currentState].Run();   // 执行当前状态的运行逻辑
    delay(1000);                      // 模拟1秒间隔
}