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Allen Lin 4 years ago
按下右上角綠圈白色三角型可以開始模擬
- 狀態機程序控制_使用Arduino 生態系硬體
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- 功能
- 寫作目標
- 關於作者
- 本文內容
- 授權使用
- 目錄
- A. 狀態機在Arduino上的實作方式
- A.1 思路
- A.1.1 使用狀態機技巧 使用C#語言 + Raspberry (MONO ) + Arduino MEGA環境來做產線測試治具
- A.1.3 使用狀態機技巧 配合Ardupilot Lua Script (STM32H7XX, )來控制無人機行為
- A.1.4 使用狀態機技巧 配合Python + STM32 CORE (STM32DUINO )來做實作智慧型機車收費架控制
- A.1.5 使用狀態機技巧 搭配CRT+ Arduino UNO來做實作戰鬥機模擬儀表
- A.1.6 使用狀態機技巧，配合Arduino 加上ARM Mbed （顯示部分），實作戰鬥機模擬器儀表
- A.1.7 使用狀態機技巧，使用Arduino 生態系 (NRF52832)加上手機APP V7RC ，實作BLE 遙控坦克車
- A.2 使用狀態機寫程式可以解決的問題
- A.2.1 狀態機是啥?
- A.2.2 用狀態機來寫描述系統有什麼優點 ?
- A.2.3 怎麼用狀態機的思路來拆解一個設計需求
- 後續的程式我們都會使用Wokwi 模器來進行模擬，讀者可以嘗試著改變程式來玩玩看，這樣會更有感覺。
- A.3 可以掌控執行時間的迴圈
- A.4 可以互動/ 測試的程式結構
- A.4.1 CLI 怎麼導入?
- A.4.2 CLI 怎麼用?
- A.5 系統的狀態解構
- A.6 狀態機的實作
- A.7 全部放在一起完工
- A.7.1 同時跑很多個不同的工作
- A.7.2 前景跑前景的，然後叫背景去跑一個時間比較長的工作
- A.7.3 偵測按鈕輸入不用debounce
- A.7.4 動態的改變目前的運行狀態
- A.7.5 簡單的Timeout 機制
- A.7.6 論real-time
- A.8 後記
- C. 補充說明
- C.1 我會好好記得你 使用EEPROM (2022 0303)
- B. 網路上的資源
- B.1 之前寫的，但是永遠寫不完的一個Arduino 使用分享 GITHUB
- B.2 之前寫的，但是永遠沒有時間再多寫的BLOG
寫作目標
關於作者
本文內容
授權使用
目錄
A. 狀態機在Arduino上的實作方式
A.1 思路
A.2 使用狀態機寫程式可以解決的問題
(我用了狀態機寫程式之後，頭腦就靈光了很多,每次考試都考一百分)A.3 可以掌控執行時間的迴圈
/* * A.3 可以掌控執行時間的迴圈 * 使用Arduino AVR MCU.. (UNO,MEGA.. ) */
#include <avr/sleep.h>.#include <avr/wdt.h>
#define VERSION "ARDUINO STATE MACHINE 2022 00"
#define DEBUG 1#if(DEBUG)#define DEBUGP(x) Serial.print(x)#define DEBUGN(x) Serial.println(x)#else#define DEBUGP(x)#define DEBUGN(x)#endif
//HZ Control#define HZ_SETTING 10int mainLoop_count;unsigned long fast_loopTimer; // Time in miliseconds of main control loopconst int hzCount = (1000 / HZ_SETTING)-1;const int timeRemind = 1000 / HZ_SETTING;
void(* resetFunc) (void) = 0; //declare reset function @ address 0 call resetFunc(); if you want to reset#define LED_PIN 13
void hw_init(){
// 啟動Serial Serial.begin(115200); // 初始化 IO pinMode(LED_PIN,OUTPUT); }
void setup() {
//Setup I/O
hw_init();//setup WDT wdt_enable(WDTO_4S);
}
int secCount =0;
void loop() {
if (millis()-fast_loopTimer > hzCount) { fast_loopTimer = millis(); mainLoop_count++; wdt_reset(); // Reset WDT .../// do things ******************************************************************** Serial.println(mainLoop_count); if(mainLoop_count%HZ_SETTING==0){ secCount++; mainLoop_count = 0; DEBUGP("1 S :"); DEBUGN(secCount); digitalWrite(LED_PIN,!digitalRead(LED_PIN)); } // Time Remind for this Loop ------------------------------------------ DEBUGP("Time Remind ms :"); DEBUGN(timeRemind - (millis()-fast_loopTimer)); }
}A.4 可以互動/ 測試的程式結構
/* * ARDUINO STATE MACHINE 2022 01 * */#include <SoftwareSerial.h>#include <SerialCommand.h>
#include <avr/sleep.h>.#include <avr/wdt.h>
#define VERSION "ARDUINO STATE MACHINE 2022 01"
#define DEBUG 1#if(DEBUG)#define DEBUGP(x) Serial.print(x)#define DEBUGN(x) Serial.println(x)#else#define DEBUGP(x)#define DEBUGN(x)#endif
SerialCommand SCmd; // The demo SerialCommand object
//HZ Control#define HZ_SETTING 20int mainLoop_count;unsigned long fast_loopTimer; // Time in miliseconds of main control loopconst int hzCount = (1000 / HZ_SETTING)-1;const int timeRemind = 1000 / HZ_SETTING;
void(* resetFunc) (void) = 0; //declare reset function @ address 0 call resetFunc(); if you want to reset#define LED_PIN 13
int LED_HZ = 2;int HZ_COUNT = HZ_SETTING;
void hw_init(){ Serial.begin(115200); pinMode(LED_PIN,OUTPUT); }
void process_command(){ int aNumber,bNumber; char *arg;
Serial.println("We're in process_command"); arg = SCmd.next(); if (arg != NULL) { aNumber=atoi(arg); // Converts a char string to an integer Serial.print("First argument was: "); Serial.println(aNumber); } else { Serial.println("No arguments"); aNumber =999; }
arg = SCmd.next(); if (arg != NULL) { bNumber=atol(arg); Serial.print("Second argument was: "); Serial.println(bNumber); } else { Serial.println("No second argument"); bNumber =999; }
switch(aNumber){ case 0 : Serial.println("0"); break; case 1 : Serial.println("1 HZ"); LED_HZ =1 *2; break; case 2 : Serial.println("2 HZ"); LED_HZ =2 *2; break; case 5 : Serial.println("5 Hz"); LED_HZ =5 *2; break; case 10 : Serial.println("10 Hz"); LED_HZ =10 *2; break; case 104 : Serial.println(VERSION); break; default: Serial.println("default"); break; }}
// This gets set as the default handler, and gets called when no other command matches.void unrecognized(){ Serial.println("What?");}
void setup() {
//Setup I/O
hw_init();
// register CMD SCmd.addCommand("P",process_command); SCmd.setDefaultHandler(unrecognized);//setup WDT wdt_enable(WDTO_4S);
}
int secCount =0;///Test Pattern is ON for 60 SEC, OFF for 180 Sec
void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: SCmd.readSerial(); // We don't do much, just
// system Loop HZ define in #define HZ_SETTING 5
if (millis()-fast_loopTimer > hzCount) { fast_loopTimer = millis(); mainLoop_count++; wdt_reset(); // Reset WDT ... /// do things if(mainLoop_count% (HZ_COUNT/LED_HZ) ==0){
digitalWrite(LED_BUILTIN,!digitalRead(LED_BUILTIN));
} // Time Remind for this Loop ----------------------------------------- // DEBUGP("Time Remind ms :"); // DEBUGN(timeRemind - (millis()-fast_loopTimer)); }
}A.5 系統的狀態解構
A.6 狀態機的實作
stateLast =stateCurrent 這個會更新stateLast 到最新的狀態，配合LINE#5 這個判斷式 下次就不會再進來這個綠色的區塊了這兩個變數設定成0 的原因是，每個狀態都會有自己要維持的變數，因為通常這種小系統不會太複雜，所以我們宣搞兩個參數來讓我們知道 taskCounter =0; /// 這個變數用來記憶某件事情的變動 taskTimer =0; //// 這個變數用來記憶這個狀態被呼叫了幾次
taskTimer++; //每次進來這個狀態一次，就會被呼叫一次，所以這個變數可以用來記錄狀態被呼叫的次數因為整個程式是以特定的時間隔在執行的，所以可以這樣說，我們可以用這個變數來算計算時間呼應上面LINE#17 的變數變化跟我們程式的設定，每進入這個狀態10 次，就(大約)是1 秒鐘，所以只要算10 *HZ_SETTING 次，就是經過10 秒了
if(taskTimer> 10*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_2; }void state1(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; /// 故意清0 讓大家看一下 secCount=0; }
taskTimer++;
// 10 秒後離開這個狀態 if(taskTimer> 10*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_2; }
}/* * ARDUINO STATE MACHINE 2022 02 * *///#include <SoftwareSerial.h>//#include <SerialCommand.h>#include "SerialCommand.h"#include <avr/sleep.h>.#include <avr/wdt.h>#define VERSION "ARDUINO STATE MACHINE 2022 01"#define DEBUG 1#if (DEBUG)#define DEBUGP(x) Serial.print(x)#define DEBUGN(x) Serial.println(x)#else#define DEBUGP(x)#define DEBUGN(x)#endifSerialCommand SCmd; // The demo SerialCommand object//HZ Control#define HZ_SETTING 10int mainLoop_count;unsigned long fast_loopTimer; // Time in miliseconds of main control loopconst int hzCount = (1000 / HZ_SETTING) - 1;const int timeRemind = 1000 / HZ_SETTING;void (*resetFunc)(void) = 0; //declare reset function @ address 0 call resetFunc(); if you want to reset#define LED_PIN 13
//----------------- 在這裡定義State 的編號#define TASK_STATE_INIT 0#define TASK_STATE_1 1#define TASK_STATE_2 2#define TASK_STATE_3 3#define TASK_STATE_ERROR 100#define TASK_STATE_UNKNOW 255
byte stateCurrent = TASK_STATE_INIT; /// 初始的狀態byte stateLast = TASK_STATE_UNKNOW;
unsigned long taskCounter =0; // State 裡面專用的計數器unsigned long taskTimer =0; // State 裡面專用的計時器int secCount = 0;
void showStateName(byte st){ switch(st){ case TASK_STATE_INIT: Serial.println("TASK_STATE_INIT"); break; case TASK_STATE_1: Serial.println("TASK_STATE_1"); break; case TASK_STATE_2: Serial.println("TASK_STATE_2"); break; case TASK_STATE_3: Serial.println("TASK_STATE_3"); break; case TASK_STATE_ERROR: Serial.println("TASK_STATE_ERROR"); break;
default: Serial.println("TASK_STATE_UNKNOW"); break;
}
}void stateInit(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; }
taskTimer++; // 2 秒後離開這個狀態 if(taskTimer> 2*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_1; }
}
void state1(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; /// 故意清0 讓大家看一下 secCount=0; }
taskTimer++;
// 10 秒後離開這個狀態 if(taskTimer> 10*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_2; }
}
void state2(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; }
taskTimer++;
// 10 秒後離開這個狀態 if(taskTimer> 10*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_3; }
}
void state3(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; }
taskTimer++; // 10 秒後離開這個狀態 if(taskTimer> 10*HZ_SETTING ){ stateCurrent = TASK_STATE_1; }
}
void stateError(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; }
taskTimer++; // 10 秒 秀一下目前的狀態 if(( taskTimer % 10*HZ_SETTING )==0 ){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); }}
void stateUnknow(){
/// 下面這區只有進來的時候會作一次 ------------------------------- if(stateCurrent!=stateLast){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); /// 把狀態裡面的變數清空 stateLast =stateCurrent; taskCounter =0; taskTimer =0; }
taskTimer++; // 10 秒 秀一下目前的狀態 if(( taskTimer % 10*HZ_SETTING )==0 ){ /// 顯示一下目前的狀態 showStateName(stateCurrent); }
}
void doSM(){
switch(stateCurrent){ case TASK_STATE_INIT: stateInit(); break;
case TASK_STATE_1: state1(); break; case TASK_STATE_2: state2(); break; case TASK_STATE_3: state3(); break;
case TASK_STATE_ERROR: stateError();
break;
default: stateUnknow(); break;
}
}
void hw_init(){ pinMode(LED_PIN, OUTPUT);}void process_command(){ int aNumber, bNumber; char *arg; Serial.println("We're in process_command"); arg = SCmd.next(); if (arg != NULL) { aNumber = atoi(arg); // Converts a char string to an integer Serial.print("First argument was: "); Serial.println(aNumber); } else { Serial.println("No arguments"); aNumber = 999; } arg = SCmd.next(); if (arg != NULL) { bNumber = atol(arg); Serial.print("Second argument was: "); Serial.println(bNumber); } else { Serial.println("No second argument"); bNumber = 999; } switch (aNumber) { case 0: Serial.print("stateCueent ="); Serial.println(stateCurrent); break; case 1: //// 如果使用者沒有輸入參數，直接跳走 if(bNumber==999){ return; } stateCurrent = bNumber; Serial.print("stateCueent ="); Serial.println(stateCurrent);
break; case 2: Serial.println("2"); break; case 104: Serial.println(VERSION); break; default: break; }}// This gets set as the default handler, and gets called when no other command matches.void unrecognized(){ Serial.println("What?");}void setup(){ // put your setup code here, to run once: Serial.begin(115200); //Setup I/O hw_init(); // register CMD SCmd.addCommand("P", process_command); // Converts two arguments to integers and echos them back SCmd.setDefaultHandler(unrecognized); // Handler for command that isn't matched (says "What?") //setup WDT wdt_enable(WDTO_4S);}
void loop(){ // put your main code here, to run repeatedly: SCmd.readSerial(); // We don't do much, just // system Loop HZ define in #define HZ_SETTING 5 if (millis() - fast_loopTimer > hzCount) { fast_loopTimer = millis(); mainLoop_count++; wdt_reset(); // Reset WDT ... /// do things doSM(); if (mainLoop_count % HZ_SETTING == 0) { secCount++; digitalWrite(LED_PIN,!digitalRead(LED_PIN)); DEBUGP("1 S :"); DEBUGN(secCount); } // Time Remind for this Loop --------------------------------------------------------------- // DEBUGP("Time Remind ms :"); // DEBUGN(timeRemind - (millis()-fast_loopTimer)); }}
A.7 全部放在一起完工
loop(){ digitalWrite(LED_PIN,HIGH) delay(500) digitalWrite(LED_PIN,LOW) delay(500)}
A.8 後記
C. 補充說明
C.1 我會好好記得你 使用EEPROM (2022 0303)
B. 網路上的資源
B.1 之前寫的，但是永遠寫不完的一個Arduino 使用分享 GITHUB
B.2 之前寫的，但是永遠沒有時間再多寫的BLOG