QP(狀態機事件驅動型框架）

1 QP框架為什么簡稱QP

QP 這個簡稱可以理解為：

1）Quantum（量子） + Platform（平臺） = QP

2）量子躍遷是指微觀粒子（如原子或分子）從一個量子態突然轉變到另一個量子態的過程，伴隨能量的吸收或釋放。

3）一個借鑒了“量子躍遷”理念的、用于構建基于層次式狀態機的事件驅動型應用程序的完整開發平臺。

2 QP框架概述

3 層次式狀態機是什么

層次狀態機即HFSM。在開發過程中，角色和系統的行為復雜性不斷增加。傳統狀態機在處理復雜邏輯時，可能導致狀態間的邏輯層次混亂。尤其是當一個狀態需要包含多個子狀態時，維護這些狀態變得非常困難。引入層次狀態機HFSM可以很好地解決這些問題。
　　層次狀態機的核心思想是，將一個狀態機也作為狀態，這樣就能夠在狀態機內部嵌套多個子狀態機，實現更復雜的狀態切換邏輯，特別是互斥狀態間的隔離，與包含狀態間的共存。例如，角色可以有一個移動狀態，但這個狀態下還可以細分為行走和奔跑子狀態，明顯的移動狀態與行走和奔跑狀態屬于包含關系。角色還可以有一個閑置狀態，明顯的閑置狀態與移動狀態屬于互斥關系。
　　層次狀態機可以幫助我們清晰地管理這種復雜邏輯，使代碼的組織結構更加合理，滿足更多更復雜的需求

4 UML狀態機

UML狀態機，即是Unified Modeling Language State Machine。更詳細的說是：用統一的建模語言，更加可視化、更加簡潔、更加清晰的建立狀態機。

5 QP的簡單使用

5.1構造狀態機的步驟

/*************************步驟1：定義狀態機結構體*************************/
typedef struct {
    QHsm super;      /* 必須作為第一個成員 - 繼承來自QHsm的必要屬性 */
    
    /* 狀態機特定屬性 */
    uint32_t pressCount;
    uint32_t holdTime;
} ButtonStateMachine;//按鍵狀態機結構體


/*************************步驟2：聲明狀態處理函數*************************/
/*          按鍵狀態機初始偽狀態函數 */
QState ButtonStateMachine_initial(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* idle     按鍵狀態機空閑狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_idle(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* pressed  按鍵狀態機按壓狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_pressed(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);
/* held     按鍵狀態機按住狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_held(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e);



/*************************步驟3：實現狀態機構造函數*************************/
void ButtonStateMachine_ctor(ButtonStateMachine * const me) {
    /* 調用QHsm_ctor()構造狀態機me，并指定偽狀態函數 */
    QHsm_ctor(&me->super, Q_STATE_CAST(&ButtonStateMachine_initial));
    
    /* 初始化狀態機屬性 */
    me->pressCount = 0;
    me->holdTime = 0;
    
    printf("ButtonStateMachine constructed\n");
}

/* 初始偽狀態函數 */
QState ButtonStateMachine_initial(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    (void)e; /* 避免未使用參數警告 */
    
    /* 執行初始轉換到idle狀態 */
    return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
}

/* idle狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_idle(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering IDLE state\n");
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_PRESSED_SIG: {
            me->pressCount++;
            printf("Button pressed, count: %lu\n", me->pressCount);
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_pressed);
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

/* pressed狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_pressed(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering PRESSED state\n");
            me->holdTime = 0;
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_RELEASED_SIG: {
            printf("Button released after %lu ms\n", me->holdTime);
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
        }
        case TIMEOUT_SIG: {
            me->holdTime += 100; /* 假設100ms超時 */
            if (me->holdTime >= 1000) { /* 按住1秒進入held狀態 */
                return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_held);
            }
            return Q_HANDLED();
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

/* held狀態處理函數 */
QState ButtonStateMachine_held(ButtonStateMachine * const me, QEvt const * const e) {
    switch (e->sig) {
        case Q_ENTRY_SIG: {
            printf("Entering HELD state - long press detected!\n");
            return Q_HANDLED();
        }
        case BUTTON_RELEASED_SIG: {
            printf("Long press released\n");
            return Q_TRAN(&ButtonStateMachine_idle);
        }
    }
    return Q_SUPER(&QHsm_top);
}

5.2狀態處理函數如何被QP調用

- 1）在QP中，首先調用狀態機構造函數QHsm_ctor()，用于構建狀態機的靜態結構；然后調用狀態機初始化 QHsm_init()，啟動狀態機并執行初始轉換；最后調用事件分發qhsm_dispatch()，向已初始化的狀態機分發事件。

- 3）狀態處理函數的格式框架：狀態處理函數檢查事件類型，并執行相應的動作。它可能返回以下值之一：

Q_RET_HANDLED：數值0，事件已處理。
Q_RET_IGNORED：數值1，事件被忽略（未處理）。
Q_RET_TRAN：數值2，事件已處理并觸發了狀態轉換，即響應對應事件，執行相關動作后，需要改變狀態變化，就像關閉狀態 --[開門事件]--> 打開狀態。
Q_RET_SUPER：數值3，事件被委托給父狀態處理。
Q_RET_UNHANDLED：數值4，表示事件未被當前狀態處理，狀態機會繼續將事件傳遞給父狀態或其他可能的狀態。

- 4）狀態網絡的設計，實際上通過狀態處理函數的格式框架，就可以設計狀態網絡，就可以設計事件在狀態網絡中的路由，就可以設計和事件在狀態網絡中的處理。

- 5）當然狀態網絡的層次結構，還需要超狀態的概念，超狀態是一個包含其他狀態（子狀態）的父狀態。它本身可以包含狀態邏輯，同時管理一組相關的子狀態。

事件首先傳遞給當前活動的子狀態
如果子狀態不處理，事件會傳遞給超狀態
超狀態可以處理子狀態共享的事件邏輯
進入超狀態時，會自動進入其初始子狀態
退出超狀態時，會退出所有活動的子狀態
在 QHSM（分層狀態機）中，需要狀態機結構體中的成員teep ，以達到跟蹤狀態轉換的執行過程的目的。

posted @ 2025-11-04 11:18 FBshark 閱讀(13) 評論(0) 收藏舉報

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