状态机学习
状态机图(状态活动)汇总课件

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无预定
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部分预定
event 预 定 [ 预 订 数 < 空 位 数 ] event退 订 [ 退 定 数 < 已 预 订 数 ] /
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关闭 关闭
退订/已预订数-=退定数
预定完
预定[无空位]
状态图(航班预订3)
使用复合状态
预定中 退订[已预订人数==0]/已预订数=退定数
action)
Action 可执行的原子计算。 不可中断,其执行时间可忽略不计。
两种特殊动作:
进入动作 (entry action) 进入状态时执行的动作;Entry/ setMode(onTrack)
退出动作 (exit action)
退出状态时执行的动作;Exit /setMode(offTrack)
●例如:在烧水器的状态图中, turnOn 就是一种调用事 件,用来将开关置于“0n” 状态。
触发事件的四种类型
改变事件
● 某个指定属性值为真时,事件得到触发。 ●在对象生命周期内, 一直在计算改变事件中的属性值。
当属性值为真时,事件触发,计算停止 ●例如: when(temperature>100)/alerm()
第八次课-8章状态机精选全文

z<=0;
三、基于状态机的设计要点
1.起始状态的选择
起始状态是指电路复位后所处的状态,选择一 个合理的起始状态将使整个系统简洁高效。有的 EDA软件会自动为基于状态机的设计选择一个最佳 的起始状态。
2.状态转换的描述
一般使用case语句来描述状态之间的转换, 用case语句表述比用if-else语句更清晰明了。
有限状态机类型 有限状态机的Verilog描述 有限状态机的设计要点
一、两种有限状态机
二、有限状态机的Verilog描述
描述对象:
当前状态、下一状态、输出逻辑
描述方式: 单过程、双过程、三过程
单过程描述方式: 放在一个过程中描述,相当于采用时
钟信号同步,克服输出产生毛刺。但输出 逻辑相对于双过程,要延迟一个时钟周期。
end end
s3: begin if(x==0)
begin state<=s0; z<=0;
end else begin
state<=s4; z<=1; end end
s4: begin if(x==0)
begin state<=s0; end else begin state<=s4; z<=1; end end default:
双过程描述方式: 一个过程 由时钟信号触发的时序过程
(当时钟发生跳变时,状态机状态发生变 化。一般用case语句检查状态机的当前状态; 另一过程是组合过程,对于摩尔型,输出 只与当前状态有关,因此只需用case语句即 可,对米里型,因与当前状态和输入都有 关,因此可用case 语句和 if组合进行描述。
c++状态机编程思路及方法

C++状态机编程思路及方法==================在C++中,状态机是一种重要的编程模式,用于模拟具有特定状态的系统或过程。
它通过将系统分解为一系列离散的状态,并定义状态之间的转换和事件处理方式,来实现系统的行为控制。
本篇文档将介绍C++状态机编程的思路和方法,主要包括以下方面:1. 确定状态--------在状态机编程中,首先需要确定系统的状态。
这包括定义状态的名称、含义以及状态之间的关系。
通常,一个状态机具有初始状态、结束状态以及一系列中间状态。
确定状态是状态机编程的基础,它能帮助我们清晰地理解系统的行为和流程。
2. 设计状态转换-----------状态转换是状态机编程的核心,它描述了系统在不同状态之间转移的条件和行为。
在设计状态转换时,需要确定触发状态转换的事件、转换的目标状态以及转换过程中的行为。
通常,状态转换图是用来描述状态转换的有效工具。
3. 定义状态类---------在C++中,可以使用类来定义状态和状态转换。
状态类包含了一个状态的属性和行为,以及与其他状态的转换关系。
在定义状态类时,需要确定类的成员函数和数据成员,以及成员函数的实现方式。
4. 实现状态转换-----------实现状态转换是状态机编程的关键步骤。
在C++中,可以通过在成员函数中调用其他成员函数或传递参数来实现状态转换。
在实现状态转换时,需要注意状态的保存和恢复,以确保状态机的正常运行。
5. 处理事件--------事件是触发状态转换的条件。
在状态机中,需要注册和处理各种事件。
处理事件的方式通常是在事件触发时调用相应的成员函数,以实现状态的转换和系统的行为控制。
6. 维护状态--------维护状态是状态机编程的重要环节。
它包括状态的保存和恢复两个方面。
在C++中,可以通过使用数据成员或外部变量来保存和恢复状态。
此外,还需要注意状态的异常处理和边界情况。
7. 测试和调试---------测试和调试是保证状态机编程正确性的重要步骤。
状态机编程思路及方法

状态机编程思路及方法以状态机编程思路及方法为标题,写一篇文章。
一、引言状态机是一种常用的编程思路,它可以将程序的状态和状态之间的转换清晰地表达出来,使代码更加易于理解和维护。
本文将介绍状态机的基本概念、原理和实际应用,帮助读者更好地掌握状态机编程思路及方法。
二、状态机的基本概念1. 状态状态指的是程序运行过程中的一个特定阶段或情况,可以是系统状态、对象状态或任务状态等。
状态机将程序的运行过程抽象成一系列离散的状态,这些状态之间通过事件进行转换。
2. 事件事件是触发状态转换的信号或条件,可以是用户的输入、系统的通知或其他外部因素。
当一个事件发生时,状态机会根据当前的状态和事件,决定应该转换到哪个新的状态。
3. 转换转换表示状态之间的切换,它是从一个状态到另一个状态的过程。
转换可以是确定性的,也可以是非确定性的。
确定性转换是指根据当前状态和事件,只能转换到一个确定的新状态;非确定性转换是指根据当前状态和事件,可能转换到多个新状态中的任意一个。
三、状态机的原理状态机的原理是基于有限状态自动机(Finite State Automaton,简称FSA)。
FSA由一组状态、一组输入符号、一组输出符号和一组转移函数组成。
状态机在某个状态下,根据输入符号,通过转移函数确定下一个状态,并输出相应的输出符号。
通过这种方式,状态机能够根据不同的输入,自动地在不同的状态之间切换。
四、状态机的实际应用1. 编译器编译器是一个典型的实际应用场景,其中的词法分析和语法分析阶段使用状态机来处理输入的字符序列。
状态机可以根据不同的字符,切换到不同的状态,从而实现对输入的有效解析。
2. 游戏开发游戏中的角色状态管理、敌人行为控制等都可以使用状态机来实现。
例如,角色可以有站立、行走、奔跑等不同的状态;敌人可以有巡逻、追击、攻击等不同的状态。
通过状态机,游戏开发者可以方便地管理角色和敌人的行为逻辑。
3. 设备控制在嵌入式系统中,状态机常用于对设备的控制和调度。
最新FPGA状态机学习笔记(verilog)资料

FPGA之有限状态机学习笔记有限状态机(FSM)是由寄存器组合组合逻辑构成的硬件时序电路。
FSM 的状态只可能在同一时钟跳变沿的情况下才能从一个状态转向另一个状态。
Mealy型FSM的下一个状态不仅取决于当前所在状态,还取决于各个输入值。
Moore型FSM的下一个状态只取决于当前状态。
Verilog HDL可以用很多方法描述FSM,最常用的是用always语句和case 语句。
FSM常用模型有Gray和独热码两种,对于用FPGA实现的FSM建议采用独热码。
因为采用独热码可省下许多组合电路的使用,提高电路的速度和可靠性,且总的单元数并无显著增加。
用Verilog语言描述FSM,可以充分发挥硬件描述语言的抽象建模能力。
有限状态机设计的一般步骤:(1)、逻辑抽象,得出状态转换图(2)、状态化简(3)、状态分配(4)、选定触发器的类型并求出状态方程、驱动方程和输出方程(5)、按照方程得出逻辑图以下就是分别用独热码和Gray码实现上述状态的源程序:采用独热码源程序:module fsm(Clock,Reset,A,B,C,D,E,Multi,Contig,Single);input Clock;input Reset;input A,B,C,D,E;output Multi,Contig,Single;reg Multi;reg Contig;reg Single;parameter [6:0]S1=7'b0000001,S2=7'b0000010,S3=7'b0000100,S4=7'b0001000,S5=7'b0010000,S6=7'b0100000,S7=7'b1000000;parameter U_DL Y=1;reg [6:0] curr_st;reg [6:0] next_st;always @(posedge Clock or posedge Reset) beginif(!Reset)curr_st=S1;elsecurr_st= #U_DL Y next_st;endalways @(curr_st or A or B or C or D or E) begincase(curr_st)S1:beginMulti =1'b0;Contig =1'b0;Single =1'b0;if(A&~B&C)next_st =S2;else if(A&B&~C)next_st =S4;elsenext_st =S1;endS2:beginMulti =1'b1;Contig =1'b0;Single =1'b0;if(!D)next_st =S3;elsenext_st =S4;endS3:beginMulti =1'b0;Contig =1'b1;Single =1'b0;if(A|D)next_st =S4;elsenext_st =S3;endS4:beginMulti =1'b1;Contig =1'b1;Single =1'b0;if(A&B&~C)next_st =S5;elsenext_st =S4;endS5:beginMulti =1'b1;Contig =1'b0;Single =1'b0;next_st =S6;endS6:beginMulti =1'b0;Contig =1'b1;Single =1'b1;if(!E)next_st =S7;elsenext_st =S6;endS7:beginMulti =1'b0;Contig =1'b1;Single =1'b0;if(E)next_st =S1;elsenext_st =S7;enddefault:next_st =S1;endcaseendendmoduleModelsim仿真激励文件程序如下:`timescale 1 ns/ 1 psmodule fsm_vlg_tst();// constants// general purpose registersreg eachvec;// test vector input registersreg A;reg B;reg C;reg Clock;reg D;reg E;reg Reset;// wireswire Contig;wire Multi;wire Single;// assign statements (if any)fsm i1 (// port map - connection between master ports and signals/registers .A(A),.B(B),.C(C),.Clock(Clock),.Contig(Contig),.D(D),.E(E),.Multi(Multi),.Reset(Reset),.Single(Single));initialbeginClock=0;forever #10Clock=~Clock;endinitialbeginReset=0;#100Reset=1;endinitialbegin//{A,B,C,D,E}=5'b10101;//# 10// {A,B,C,D,E}=5'b11000;{A,B,C,D,E}=5'b10111;//A=1;//B=0;//C=1;#100//{A,B,C,D,E}=5'b10101;D=0;#50//{A,B,C,D,E}=5'b10111;A=1;D=1;#50//{A,B,C,D,E}=5'b11011;A=1;B=1;C=0;#100//{A,B,C,D,E}=5'b11010;E=0;#50//{A,B,C,D,E}=5'b11011;E=1;endendmodule注:initial块中语句是顺序执行的,因此在需要延时的时候,按相对时间延时。
状态机学习报告

状态机学习报告1.状态机概念状态机就是对具有逻辑顺序或时序规律的事件进行描述的一种方法,是由寄存器组和组合逻辑构成的硬件时序电路。
所有具有逻辑顺序和时序规律的事情都适合用状态机来描述。
状态机有三要素:状态(状态变量),在逻辑设计中,使用状态划分逻辑顺序时序规律。
输出,在某一个状态时特定发生的时间。
输入,状态机进入每个状态的条件。
2.状态机分类根据输出是否与输入条件有关,可以将状态机分为MOORE(摩尔)型和MEALY(米勒)两大类:A)摩尔型:状态机的输出仅依赖当前状态,与输入条件无关。
摩尔型状态机的描述方法:caseA: next_state <= BB: next_state <= C...endcaseB)米勒型:状态机的输出不仅依赖当前的状态,还与输入有关。
caseA: //不满足条件则停留在当前状态的跳转if(conditionA)next_state <= Belsenext_state <= AB: //两种不同次态的跳转if(conditionB)next_state <= Celsenext_state <= Dendcase另外,根据状态机数量是否有限,可将状态机分为FSM(有限状态机)和ISM(无限状态机)。
3.设计方法状态机的描述方式有:状态转移图、状态转移列表和HDL语言描述。
状态转移图经常在设计规划阶段定义逻辑功能时使用,也可以在分析已有源代码中的状态机时使用,这种图形化的描述方式有助于理解设计意图。
状态转移列表是用列表的方式描述状态机,是数字逻辑电路常用的设计方法之一,经常被用于状态化简,对于可编程逻辑设计而言,由于可用逻辑资源比较丰富,而且状态编码要考虑设计的稳定性、安全性等因素,所以并不经常使用状态转移列表优化状态。
使用HDL语言描述状态机应具有一定的灵活性,通过使用一些规范的描述方法,可以使HDL语言描述状态机更安全、更稳定、更高效、更易于维护。
《状态机程序设计》课件

02
状态机的实现方式
状态机的编程语言实现
编程语言选择
根据应用场景和需求,选择适合的编 程语言来实现状态机。常见的编程语 言如C、C、Java等都可以用来实现 状态机。
编程语言实现方法
使用条件语句(如if-else语句)或 switch语句来描述状态转移逻辑。可 以使用枚举类型或常量来定义状态, 使用变量来存储当前状态。
状态机的图形化工具实现
图形化工具介绍
使用图形化工具可以方便地设计状态 机,减少编程的工作量。常见的图形 化工具如Stateflow、Simulink等。
图形化工具实现方法
在图形化工具中,可以通过拖拽状态 和转移来构建状态机。通常图形化工 具会提供丰富的状态机元素和功能, 如状态转换、事件触发等。
状态机的硬件实现
03
状态转换明确
状态转换应具有明确的触发条件和执行动作。在状态机中,从一个状态
转换到另一个状态时,应清晰地定义转换条件、输入和输出以及相应的
处理逻辑。
状态机的设计技巧
使用子状态
当一个状态的内部行为复杂时,可以考虑将其拆分为子状态。 子状态可以进一步细化和描述该状态的内部行为和逻辑。
使用分层状态机
当一个系统具有多个层级或多个子系统时,可以考虑使用分层状 态机。上层状态机可以控制下层状态机的行为,而下层状态机负
案例三:交通信号控制系统的状态机设计
总结词
复杂、多因素控制
详细描述
交通信号控制系统涉及多个信号灯的状态转 换,如红、黄、绿等。通过状态机的设计, 可以实现对交通信号的精确控制,确保交通 流畅、安全。同时,需要考虑多种因素,如 车流量、行人流量等,以实现最优的状态转 换策略。
05
状态机设计的常见问 题与解决方案
状态机相关知识点

状态机相关知识点状态机是一种用于描述系统行为的模型,它可以帮助我们理解和设计复杂的系统。
在计算机科学中,状态机通常用于描述程序或系统的行为,并且在编程中有广泛的应用。
下面是一些状态机相关的知识点:1. 状态状态是指一个系统或程序所处的特定情况或条件。
在状态机中,状态通常表示为一个节点或圆圈,并且每个节点都代表了一个系统可能处于的特定状态。
例如,在一个游戏中,可能有“等待玩家输入”、“执行操作”和“游戏结束”等不同的状态。
2. 转移转移是指从一个状态到另一个状态的过程。
在状态机中,转移通常表示为一条箭头,并且每个箭头都代表了从一个状态到另一个状态的可能转移。
例如,在一个游戏中,当玩家输入命令时,可能会从“等待玩家输入”转移到“执行操作”状态。
3. 事件事件是指触发系统或程序从当前状态转移到下一个状态所需的条件或动作。
在状态机中,事件通常表示为与箭头相连的标签,并且每个标签都代表了触发该转移所需满足的条件或动作。
例如,在一个游戏中,当玩家按下按钮时,可能会触发从“等待玩家输入”到“执行操作”状态的转移。
4. 动作动作是指在状态转移过程中需要执行的操作或行为。
在状态机中,动作通常表示为与箭头相连的代码,并且每个代码都代表了在该转移发生时需要执行的操作或行为。
例如,在一个游戏中,当玩家输入命令时,可能会触发从“等待玩家输入”到“执行操作”状态的转移,并且需要执行相应的命令处理代码。
5. 状态机类型根据状态机的特性和使用场景,可以将状态机分为不同类型。
其中最常见的三种类型是:有限状态自动机(FSM)、层次状态机(HSM)和决策状态机(DSM)。
- 有限状态自动机是一种最基本的状态机模型,它由一组有限数量的状态和一组转移条件组成。
FSM通常用于描述简单系统或程序。
- 层次状态机是一种更复杂的模型,它允许将系统或程序分解成多个层次,并且每个层次都有自己的子状态和转移条件。
HSM通常用于描述复杂系统或程序。
- 决策状态机是一种可以根据输入条件进行决策并选择不同路径的模型。
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MINA状态机介绍
创建状态机代码:
private static IoHandler createIoHandler() { StateMachine sm = StateMachineFactory.getInstance(IoHandlerTra nsition.class).create(EMPTY, new TapeDeckServer());
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JAVA元数据介绍
注释: a.标记注释 --没有变量,只有名称标识 。例如 @annotation b.单一值注释 --在标记注释的基础上提 供一段数据。如 @annotation( “data”) c.完整注释 --可以包括多个数据成员, 每个数据成员由名称和值构成。 @annotation(val1="data1",val2="da ta2")
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状态机原理
通信数据接收状态图
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JAVA元数据介绍 元数据: 就是“关于数据的数据”的意思。很多的 开源框架都提供了“元数据支持”,也就 是注释支持。 作用: (1):创建文档( Javadoc的注释自动 生成文档) (2)跟踪代码的依赖性,执行编译时格式 检查,代替已有的配置文件
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状态机原理 层次状态机(HSM):在层次状态机中,状 态可以嵌套,外层的状态称为superstate (父状态)。内层的状态称为substate( 子状态)。 分发Event流程:首先Event交给substate 处理,如果substate不处理,状态机会自 动的把Event交给他的superstate处理。
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状态机原理
状态机: 由事物所处的状态以及引发状态变化的外部 事件两部分构成。 在编程中,事物所处的状态可以描述为某个 程序片段或函数,而引发状态变化的外部条 件可以理解为条件判断语句。 现态 次态
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状态机原理 状态机分类: 有限状态机(FSM):指在不同阶段会呈现 出不同的运行状态的系统,这些状态是有 限的,不重叠的。 要素:State(状态),Guard(条件), Event(事件),Action(动作), Transition(迁移)
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状态机原理
通讯编程中引入状态机的好处 数据接接受方在解析数据包时可能存在两个 问题: (1):识别并接收完整的数据包 (2):数据传输时的容错能力 状态机如何解决以上两个问题? 将数据包接收的各个阶段定义为不同状态, 将接收一帧新的数据或数据处理的结果作为 外部触发条件
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JAVA元数据介绍
注释类型(annotation type):用于定义 自己的注释,跟普通类差不多,在类中以 符号( @ )的形式注释其他 Java 代码 如: public @interface InProgress { }
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MINA状态机介绍
}
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MINA状态机介绍
状态机的工作过程:
(1):首先将方法请求转为一个事件对象,所有在代理对象上的方法请求都会 有代理对象转换成事件对象。一个事件有一个ID或者0个或多个参数。
(2)触发状态机:一旦事件对象被创建,代理会调用StateMachine.handle (Event)方法,它遍历事物对象当前的状态,来查找能够接收当前事件的事物 的实例。遍历的顺序可以定义。
(3)执行事物:最后一步就是调用匹配事件对象的Transition.execute (Event)方法。当前事件已经执行,状态机将更新当前的状态,更新后的值是 在事物中定义的后面的状态。
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JAVA元数据介绍
四种元注释,专门负责注释其他的注释:
(1)@Target 表示该注释可以用于什么地方。可用的ElementType参数包括: CONSTRUCTOR : 构造器的声明 FIELD : 域声明(包括enum实例) LOCAL_VARIABLE : 局部变量声明 METHOD : 方法声明 PACKAGE : 包声明 PARAMETER : 参数声明 TYPE : 类、接口 (包括注解类型) 或enum声明 (2)@Retention 表示需要在什么级别保存该注释信息。可选的RetentionPoicy参数包括: SOURCE : 注释将被编译器丢掉 CLASS : 注释在class文件中可用,但会被VM丢弃 RUNTIME : VM将在运行时也保留注释,因此可以通过反射机制读取注释的信息。 (3) @Documented 将注释包含在JavaDoc中 (4) @Inheried 允许子类继承父类中的注释。
{
return new StateMachineProxyBuilder().setStateContextLookup( new IoSessionStateContextLookup(new StateContextFactory()
public StateContext create() { return new TapeDeckContext(); } })).create(IoHandler.class, sm);
通过录音机的例子说明MINA的状态机怎 么工作:
如上图所示:4种状态:Empty、Loaded、 Playing、Paused,5个方法:eject, loaded,stoNA状态机介绍
事例代码:
@State public static final String ROOT = "Root"; @State(ROOT) public static final String EMPTY = "Empty"; @State(ROOT) public static final String LOADED = "Loaded"; @State(ROOT) public static final String PLAYING = "Playing"; @State(ROOT) public static final String PAUSED = "Paused"; @IoHandlerTransitions({ @IoHandlerTransition(on = MESSAGE_RECEIVED, in = LOADED, nex t = PLAYING), @IoHandlerTransition(on = MESSAGE_RECEIVED, in = PAUSED, nex t = PLAYING) }) public void playTape(TapeDeckContext context, IoSession session, Pl ayCommand cmd) { session.write("+ Playing \"" + context.tapeName + "\""); }
状态机学习
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目录
第一部分 状态机原理及用法
第三部分 JAVA元数据介绍
第四部分 MINA状态机介绍
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