状态机是一种用于描述系统行为的数学模型,它由状态、转移以及动作组成。在LabVIEW中,状态机是基于Timed Loop和Case Structure实现的一种结构化编程设计模式,通过状态切换来实现程序控制的流程控制。具体而言,状态机由多个状态(即状态结构),每个状态代表了一种系统的状态,而状态间的转移是通过事件(Event)来实现的。在状态间的转移时,状态机可以执行相关的动作(Action),进行必要的输出或计算等操作。
在LabVIEW中,状态机可以通过建立一个Timed Loop来实现,然后在Loop中使用Case Structure响应事件,实现状态之间的转移。通常情况下,状态都是通过一个状态枚举类型的变量来表示的,而状态的转移则是通过将状态枚举类型的变量作为一个输入传递给Case Structure来实现的。在每个状态中,用户可以编写必要的代码,为状态机添加所需要的功能。因此,状态机在实现时,需要结合实际应用需求,对状态和事件进行精准的定义。
状态机在实现复杂应用时,相较于传统的流程控制方法具有很多优势。最显著的优势在于它将控制程序拆分成若干个可靠的、明确的步骤。这些小步骤相互独立,可分别进行测试,更容易维护。此外,状态机由于采用事件驱动的方法,不会产生死锁问题,也不会出现进程挂死等异常情况。状态机程序可读性强、逻辑清晰,易于理解,具有较好的可扩展性和可维护性。
状态机主要应用于那些需要动态转换控制的程序。例如:控制机器人自动寻找并接近目标或物体,此时状态就是机器人的运动状态,而事件就是机器人在运行时所遇到的障碍或者其他的信息。又或者是自动化生产线控制程序,这时状态机可以根据生产线的状态和传送带上的物品状态,实现自动操作。总之,只要程序的控制流程需要根据状态和事件进行动态转换,状态机都是使用非常合适的编程设计模式。