《状态机工具包》的使用方法

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1、《状态机工具包》的使用方法NIDeveloperSuite（开发者套件）中包含一个很实用的工具包——状态机工具包（StateMachineToolkit）。当然，如果你还没有的话，也可单独购买。状态机工具包提供了在LabVIEW开发环境下，根据程序的需求设计状态图，并将设计好的状态图转换成LabVIEW状态机架构。“状态机”的概念大约出现在上个世纪30-40年代，在学习数字电路设计时也涉及到了状态机，在数字逻辑设计中，“状态机”是一个系统设计的规范方法。在程序设计中引入状态机的概念，可使复杂的程序看起来更清

2、晰，程序修改起来更容易。由此可见，状态机是降低软件复杂度的最佳方法。状态机的定义：状态机是一种具有指定数目的状态的概念机，它在某个指定的时刻仅处于一个状态。状态的改变是由输入事件引起的状态变化。作为对输入事件的响应，系统可能转变到相同或不同的状态，而输出事件可能是任意产生的。           ——摘自AsoftwareengineeringApproachtoLabVIEW的中文译本“状态图”是用图示的方法来描述状态及状态之间的联系，有点类似于通常程序设计中的流程图。“LabVIEW状态机架构”是指La

3、bVIEW开发环境下的状态机机制的LabVIEW程序代码。 本文主要讨论LabVIEW中“状态机”的概念、原理和架构以及如何使用状态机工具包实现程序设计。“状态机”在LabVIEW那个版本中开始出现我无从考证，从检索到的资料看好像应该包含在LabVIEW5中。现在发布的状态机工具包适用于LabVIEW7以后的版本。在我的“虚拟仪器设计方法之一”中提到的“轮询（polling）”的方式就是指“状态机”在GUI设计中的应用。当然，在较大的开发项目中，如果使用状态机工具包会进行设计，将会提供方便、简洁、灵活的应用

4、程序架构。由于状态机工具包是一个附加的工具包，只有NIDeveloperSuite中包含了这个工具包，所以绝大部分介绍LabVIEW的中文书籍中都没有包含这部分内容。考虑到它的实用性，觉得还是有必要将它简要的介绍给大家，正是基于这样的原因，这部分可能讲解得要相对细一些。另外，LabVIEWStateDiagramToolkitUserGuide中会有更精确的描述，鉴于我的英文水平不高，所以没办法将其内容完整的表述给大家。本文的内容仅仅是我在使用中的体会，并且对它的应用也仅仅体现在程序架构设计中。其实在仪器控

5、制（GPIB）等方面它应该更具有使用价值。  一、            “程序”与“状态机”间的关系“程序”是指挥计算机并通过计算机来表达或实现我们意念（想法、要求）的一堆代码；“状态机”是用来抽象地表示这堆代码的一种机制（方法）。 实际上，我们可以将程序看作是有许多种状态的机器，这些状态相互连接，状态之间的转换是通过某些事件发生或状态结束来触发。对于上面这种说教式的表述方式，很多初学者还是很难理解，那么就用一个生活事例来做进一步

6、的说明吧。比如，我们早上起床后要把被子叠好，穿好衣服，拉开窗帘打开窗户置换室内的空气；然后跑到卫生间方便完，开始刮胡须、洗脸、刷牙；之后到餐厅边吃早餐边听广播；早餐后穿好外衣出门上班。基本上就是这么个程序（也可能比这个还复杂随你想象：比如把手机、钱包、带好等等）。问题是：有没有这样的时候，连洗脸、刷牙都顾不上了，吃点东西赶紧出门上班，可能会有。     ：有没有这样的时候，连吃点东西都顾不上了，赶紧出门上班，可能会有。你看到了吧，这套程序有多复杂！其实把它抽象化后很简单，就这么几件事：起床、洗漱、早餐、上班

7、。图1给出了用状态机表述的状态图。                            图1  生活事例——状态图图1中：绿色椭圆——初始化，每个状态机都要求必须有一个初始化状态，也是程序的开始，用绿色表示也说明与其它的状态不同。通常的测控程序开始工作时都要有一个初始化状态，避免发生瞬变或混乱。如：做系统复位操作，程序也是从初始化开始从新运行。本例中是由“闹钟响起”导致起床的，其实还可以是恶梦惊醒、生物钟的作用等等。   在此，为了使读者有更清晰的理解，有必要再重申一下：状态机不是程序，是从程序中抽象出来

8、的程序构架，真正的程序应该在存在于状态椭圆中。如：在初始化状态椭圆中，导致起床的事件可能有：“闹钟响起”、“恶梦惊醒”、“生物钟的作用”、“内急”、“意外的响动”等等，可以有N个。所有这些事件源都应该包含在初始化状态中，它们中任何一个事件的发生都导致“起床”（从一个状态到另一个状态）。而引导这一过程的是图1中两个状态圆间标记：default的线段。       黄色椭圆——黄色椭圆有多少取决于满足程序要求的前提下