狀態(tài)機(jī)在嵌入式系統(tǒng)中地使用方法

1、狀態(tài)機(jī)在嵌入式系統(tǒng)中的使用方法在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用中，有很多關(guān)系到狀態(tài)機(jī)的運(yùn)用。那么他是如何來應(yīng)用的，怎么去理解。今天在此信盈達(dá)做一簡 單的介紹。首先，我們來看一下什么是狀態(tài)機(jī)？狀態(tài)機(jī)又稱有限狀態(tài)機(jī)，（finite-state machine, FSM ），又稱有限狀態(tài)自動機(jī),簡稱狀態(tài)機(jī)，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)模型。有限狀態(tài)自動機(jī)在很多不同領(lǐng)域中是 重要的，包括電子工程、語言學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)、生物學(xué)、數(shù)學(xué)和邏輯學(xué)。有限狀態(tài)機(jī)是在自動機(jī)理論和計算理論中研究的一類自動機(jī)。在計算機(jī)科學(xué)中，有限狀態(tài)機(jī)被廣泛用于建模應(yīng)用行為、硬件電路系統(tǒng)設(shè)計、軟件工程，編譯器、網(wǎng)絡(luò)

2、 協(xié)議、和計算與語言的研究。本次我們以DS18B20為例來講解狀態(tài)機(jī)在嵌入式系統(tǒng)中的使用方法。DS18B20是由達(dá)拉斯半導(dǎo)體生產(chǎn)的單總線數(shù)字式溫度傳感器。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹 鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877 ，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐 碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。1 技術(shù)性能描述 、獨(dú)特

3、的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。 、測溫范圍55 'C+125 'C,固有測溫誤差（注意，不是分辨率）1 Co 、支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，實現(xiàn)多點(diǎn)測溫，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定。 、工作電源：3.05.5V/DC（可以數(shù)據(jù)線寄生電源） 、在使用中不需要任何外圍元件 、測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳送 、不銹鋼保護(hù)管直徑6 、適用于DN1525, DN40DN250各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測溫 、標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋

4、 M10X1,M12X1.5,G1/2 任選 、PVC電纜直接岀線或德式球型接線盒岀線，便于與其它電器設(shè)備連接。2 DS18B20和單片機(jī)的電路連接方法。DS18B20對外有3個引腳，1腳VCC （電源）2腳DQ （數(shù)據(jù)總線）3腳GND （地線）3 DS18B20的操作方法和操作時序。3.1 操作方法：步驟1 :初始化步驟2 : ROM操作指令初始化步驟3: DS18B20功能指令每一次DS18B20的操作都必須滿足以上步驟，若是缺少步驟或者順序混亂，器件將不會返回任何值。3.2 操作時序：初始化：通過單總線的所有操作處理都從一個初始化序列開始。初始化序列包括一個由控制器發(fā)出的復(fù)位脈沖和其后由

5、從機(jī)發(fā)出的存 在脈沖。存在脈沖讓總線控制器知道DS18B20在總線上已經(jīng)準(zhǔn)備好了。初始化步驟由復(fù)位脈沖和存在脈沖組成：時序如下:DS18B20的ROM操作指令如下：一旦總線控制器探測到一個存在脈沖，它就發(fā)出一條 ROM操作指令。如果總線上掛有多只18B20，這些指令將基于器件獨(dú)有的64位序列碼使得總線控制器選岀特定要進(jìn)行操作的器件。這些指令也可以讓總線控制器識別有多少只，什么型號的器件掛在總線上。ROM指令有5條，都是8位長度。總線控制器在發(fā)送一條18B20功能指令之前必須先發(fā)送一條ROM指令。由于我們所講述的系統(tǒng)只有一個18B20，所以用不到18B20的64位ROM碼。下述講解我們使用到的指

6、令。詳細(xì)指令請看18B20數(shù)據(jù)手冊。 忽略ROM指令（CCH）:這條指令允許總線控制器不提供64位ROM碼就使用功能指令。功能指令：在DS18B20發(fā)送完ROM操作指令后，跟著可以發(fā)送一條DS18B20功能指令。這些命令允許總線控制器讀寫DS18B20暫存器，發(fā)起溫度轉(zhuǎn)換模式。 溫度轉(zhuǎn)換指令（44H ）:這條命令用于啟動一次溫度轉(zhuǎn)換。溫度轉(zhuǎn)換指令被執(zhí)行，產(chǎn)生的溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果以2字節(jié)的形式被存儲在高速暫存器中。而后DS18B20保持等待狀態(tài)，等待控制器讀取數(shù)據(jù)。DS18B20處于轉(zhuǎn)換期間，將在總線上返回0，轉(zhuǎn)換完成，返回1。 讀暫存器指令（BEH）:這條指令讀取暫存器中的內(nèi)容，從0地址開始讀取，直

7、到第 9個字節(jié)讀取完畢，如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時間發(fā)岀復(fù)位命令來終止讀取。DS18B20讀寫時序圖：4 編程思路: 由于我們的系統(tǒng)只有一個 DS18B20，所以我們不需要對 DS18B20讀取ROM碼。編程思路如下:1、初始化 DS18B202、發(fā)送忽略ROM指令3、發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令4、等待溫度轉(zhuǎn)換完成5、初始化DS18B206、發(fā)送忽略ROM指令7、發(fā)送讀取溫度指令&讀取溫度值從以上編程思路的分析，我們可以看出對DS18B20的操作可以分為以下幾種狀態(tài)來描述:狀態(tài)1:初始化狀態(tài)2:發(fā)送指令忽略ROM指令，發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令狀態(tài)3:等待溫度轉(zhuǎn)換完成狀態(tài)4:初始化狀態(tài)5 :

8、發(fā)送忽略ROM指令，發(fā)送讀取溫度指令、讀取數(shù)據(jù)接下來我們分析以下幾個問題：1、單片機(jī)復(fù)位后應(yīng)狀態(tài)機(jī)處于什么狀態(tài)答：單片機(jī)復(fù)位后狀態(tài)機(jī)肯定應(yīng)該處于狀態(tài)1 了。2、各個狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換依據(jù)是什么答：狀態(tài)1到狀態(tài)2的轉(zhuǎn)換依據(jù)是DS18B20初始化成功并等待 DS18B20拉高數(shù)據(jù)線。狀態(tài)3到狀態(tài)4的轉(zhuǎn)換依據(jù)是溫度 裝換完成。狀態(tài)4到狀態(tài)5的轉(zhuǎn)換依據(jù)也是 DS18B20初始化成功并等待 DS18B20拉高數(shù)據(jù)線。從初始化的時序圖中，我 們可以看出，如果控制器從 DS18B20的數(shù)據(jù)總線上讀到低電平后又讀到了高電平。那么DS18B20初始化成功。從上面的溫度轉(zhuǎn)換指令的描述中，我們可以看岀，DS18B20溫

9、度轉(zhuǎn)換完成的標(biāo)志是數(shù)據(jù)總線上讀到了高電平。以上我們分析了 DS18B20的使用步驟，接下來我們用 c語言來描述一下這個過程。void TaskWendu (void )switch (FsmState )case STATE1 :If (InitDs18b20 () = SUCCEND )FsmState = STATE2 ;break ;case STATE2 :SendRom (SKIP_ROM );SendRom( CONVERT);FsmState = STATE3;break ;case STATE3 :if (ConvertSuccend )FsmState = STATE4 ;b

10、reak ;case STATE4 :if (InitDs18b20 () = SUCCEND )FsmState = STATE5 ;break ;case STATE5 :SendRom (SKIP_ROM );SendRom( READ_SCRATCHPAD );GetData ();FsmState = STATE1 ;break ;default :break ;5 使用狀態(tài)機(jī)編程的優(yōu)點(diǎn)：從以上的分析過程，我們可以看出，使用狀態(tài)機(jī)比我們普通的流水賬式的程序更容易理解。思路也更加清晰。另外一 個重要的作用就是程序中沒有了延時，這樣就增加了CPU的利用率。這對我們單片機(jī)開發(fā)是非常有利的。實際上，狀態(tài)機(jī)在軟件編程中經(jīng)常使用。比如一個按鍵命令解析程序，就可以被看做狀態(tài)機(jī)：本來在A狀態(tài)下，觸發(fā)一個按鍵就進(jìn)入到B狀態(tài)，再觸發(fā)另外一個按鍵就進(jìn)入C狀態(tài)，或者返回A狀態(tài)等。這就是最簡單的按鍵狀態(tài)機(jī)例子。但實際的按鍵解析程序會比這更復(fù)雜