QM UML狀態(tài)機建模實例之Blinky for cortex-m0

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來源：全然電子

整理：李肖遙

    QP事件狀態(tài)機框架論壇已經(jīng)有很多教程了，加上已經(jīng)有中文版本的書籍學習QP相對來說多花一些時間就能入門，有經(jīng)驗的攻城獅們可能忙于工作無法學習更多的技術(shù)，使用QP框架的好處可能仍不會讓您動心，但是如果現(xiàn)在有一款能自動生成代碼的圖形編輯軟件呢？是不是會有那么點心動，雖然不能完全脫離代碼，但是至少應用層可以完全使用使用該軟件來完成，我要推薦就是QM軟件，一個基于QP框架UML語言的狀態(tài)機圖形編程軟件，下面是我使用QM開發(fā)官方Blingy閃燈的基本教程。

QP由Quantum Leaps公司開發(fā)異于傳統(tǒng)順序式系統(tǒng)（前后臺架構(gòu)即main+ISR）和傳統(tǒng)多任務系統(tǒng)（操作系統(tǒng)）的事件驅(qū)動型狀態(tài)機框架，實現(xiàn)了在C語言下的面向?qū)ο缶幊?，該框架支持有限狀態(tài)機FSM和層次式狀態(tài)機HSM。

QP大體的框架如下圖
 
對于開發(fā)者使用該框架的開發(fā)步驟如下：

如下圖所示
 
更多關(guān)于QP的資料請看點擊http://www.state-machine.com/psicc2/index.html，里面有電子版本的PSiCC2-CN文檔詳細介紹了整個QP框架

接下來簡單介紹下QpNano，因為我的建模是使用QpNano，它是由事件驅(qū)動型框架下的裁剪版本,顧名思義，是針對資源有限的單片機。如低端的8位和16位單片機8051，PIC,AVR,MSP,STM8等當然也適應于32位處理器。

下面介紹如何在StateMachines板上運用QP官網(wǎng)上Blinky（閃燈）的例程之前簡單介紹下StateMachines板的資源:

    簡單介紹完QP和QpNano后，下面才是我要重點推薦使用QP框架的原因。QP框架允許完全手工編程和使用自動生成代碼工具QM。QM（QP? Modeler）建模是基于QP框架和層次式狀態(tài)機UML語言圖形自動代碼生成工具，可以在該軟件下實現(xiàn)各個對象的狀態(tài)機和事件交換，而狀態(tài)機實現(xiàn)方式是使用UML圖形，真正做到應用層使用圖形編程，更適合我們的編程思維。

Blinky例程是一個LED閃燈程序，是學習QP、QM最基本的例程，以下是使用qm_3.3.0-win64下建立Blinky模型：

如下圖所示在File菜單下點擊New Modle新建一個QM工程，然后在彈出的頁面Frameworks下選擇使用qpn即qp-nano框架，Templates模板選擇None，Name我暫且命名為Project，Location選擇工程保存位置

點擊OK后可以看到已經(jīng)生成了Project的項目如下圖所示

在上一步驟中生成的工程左上角Mode Explorer下Project處鼠標右鍵選擇Add Package建立一個包，在Property Editor處nane命名為AOs, stereotype選擇components如下圖所示

然后在AOs處鼠標右鍵選擇Add Class建立一個類，在Property Editor處nane命名為Blinky, superclass 處選擇qpn：：QActive,如下圖所示

接著在AOs處鼠標右鍵選擇Add Attribute增加屬性，在Property Editor處nane處命名為AO_ Blinky，type為struct Blinky,即使Blinky類的具體實例對象
如下圖所示

接著在AOs處鼠標右鍵選擇Add Operation增加類構(gòu)造，在Property Editor處
nane處命名為Blinky_Ctor
teturn type 選擇void
在下方Code處具體添加代碼構(gòu)造

Blinky * const me = &AO_Blinky;  QActive_ctor(&me->super, Q_STATE_CAST(&Blinky_initial));//是qpn框架自帶的API函數(shù)用于類構(gòu)造

Q_STATE_CAST(&Blinky_initial)是指定初始化狀態(tài)為Blinky_initial
如圖所示

在上一步驟的類Blinky處右鍵選擇Add State Machine建立狀態(tài)機，雙擊SM如下圖所示

可以看到有會彈出SM of Blinky帶有珊格的狀態(tài)機工作區(qū)域，工作區(qū)域小大可由珊格最右下角拉伸。

在上一步驟中已經(jīng)在類里新建了一個狀態(tài)機，下面需要實現(xiàn)具體的狀態(tài)圖。
閃燈程序非常簡單，LED有兩種狀態(tài)即亮與滅，互相觸發(fā)的事件為延時。亮與滅的兩種狀態(tài)只要等待延時事件，延時事件一旦觸發(fā)就執(zhí)行亮燈滅燈的動作。

如下圖所示在右方有一個小寬框即為狀態(tài)

點擊該狀態(tài)圖標到珊格工作區(qū)域建立一個狀態(tài)，在Property Editor屬性編輯name處命名為LedOn如下圖所示

同樣的方法建立第二個狀態(tài)LedOff,如下圖所示

然后點擊LedOn該狀態(tài)圖，在Property Editor屬性編entry狀態(tài)機進入事件處理中加入代碼

QActive_armX((QActive *)me, 0U, BSP_TICKS_PER_SEC/8U, 0);

和Led改變狀態(tài)函數(shù)UpdataLesState(LedOn);
在exit狀態(tài)機退出事件中加入代碼

QActive_disarmX((QActive *)me, 0U);

QActive_armX((QActive *)me, 0U, BSP_TICKS_PER_SEC/8U, 0)是qpn框架提供的API函數(shù)，用于產(chǎn)生（BSP_TICKS_PER_SEC/8U）個Tick延時，BSP_TICKS_PER_SEC是板子定義每秒多少個Tick，即心跳時鐘。

QActive_disarmX((QActive *)me, 0U); 也是qpn框架系統(tǒng)提供的API函數(shù)，用于取消延時
相同的方法LedOff也是如此，將entry事件Led執(zhí)行狀態(tài)改為LedOff即可。

如下圖所示

接下來就要使兩個狀態(tài)建立轉(zhuǎn)換了同樣在右方狀態(tài)機圖標下方有一個Transition圖標表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換遷移。
從LedOn狀態(tài)轉(zhuǎn)換到LedOff狀態(tài)是延時事件，因為qpn框架提供了延時事件的枚舉為Q_TIMEOUT，可以直接使用。
點擊圖標，從LedOn拉伸至LedOff狀態(tài)，并在屬性編輯里trigger觸發(fā)為Q_TIMEOUT如下圖所示

最后需要為該對象下的狀態(tài)機指定一個初始化轉(zhuǎn)移，即初始化轉(zhuǎn)換到哪一個狀態(tài)
點擊右方圖標Initial Transition指定為轉(zhuǎn)換到LedOn狀態(tài)如下圖所示

首先需要為對象建立一個文件聲明和定義對象，在Model Explorer中鼠標右鍵選擇Add Directory,在Property Editor屬性中path指定目錄我命名為Code（默認是在建立工程文件目錄下）
然后在Model Explorer可以看到Code選項右鍵選擇Add File，并在Property Editor屬性name中命名為Blinky.c
同樣的方法建立文件Project.h主要用于事件枚舉、包含外部使用到的.h文件、外部聲明對象。

如下圖所示

接著在Blinky.c中定義和聲明Blinky對象和初始化，QM中有以下代碼生成指令
$declare()   聲明
$define()    定義

如圖所示

最后點擊工具欄Tools選擇Generate Code或直接按F7生成C代碼

首先需要將qpn移植到STM32F030中，我使用qpn合作式內(nèi)核，只需要在SysTick_Handler加入qpn 定時服務API QF_tickXISR(0)并在QF_onStartup（）函數(shù)中加入SysTick配置中斷時間和優(yōu)先級。

如圖所示

然后需要為Blinky對象分配事件隊列內(nèi)存，并制定整個項目中所使用到的活動對象個數(shù)本例程只有一個在#include "qpn_conf.h" 宏定義QF_MAX_ACTIVE配置。

如圖所示


整個Blinky QM建模由

介紹完成，看起來一個非常簡單的閃燈程序由QM生成非常耗時，不如自己敲幾行代碼來的快，但這是飛躍，邏輯代碼層完全由圖形實現(xiàn)，意味著以后不同復雜的項目都可以使用圖形來管理并且圖形比起代碼來說更加易懂和維護，圖形編程是以后的方向。

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