有限状态机FSM思想广泛应用于硬件控制电路设计,也是软件上常用的一种处理方法(软件上称为FMM--有限消息机)。它把复杂的控制逻辑分解成有限个稳定状态,在每个状态上判断事件,变连续处理为离散数字处理,符合计算机的工作特点。同时,因为有限状态机具有有限个状态,所以可以在实际的工程上实现。但这并不意味着其只能进行有限次的处理,相反,有限状态机是闭环系统,有限无穷,可以用有限的状态,处理无穷的事务。
    有限状态机的工作原理如图1所示,发生事件(event)后,根据当前状态(cur_state),决定执行的动作(action),并设置下一个状态号(nxt_state)。

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                         |           |-------->执行动作action
     发生事件event ----->| cur_state |
                         |           |-------->设置下一状态号nxt_state
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                            当前状态
                      图1 有限状态机工作原理


                               e0/a0
                              --->--
                              |    |
                   -------->----------
             e0/a0 |        |   S0   |-----
                   |    -<------------    | e1/a1
                   |    | e2/a2           V
                 ----------           ----------
                 |   S2   |-----<-----|   S1   |
                 ----------   e2/a2   ----------
                       图2 一个有限状态机实例

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              当前状态   s0        s1        s2     | 事件
              --------------------------------------------
                       a0/s0      --       a0/s0   |  e0
              --------------------------------------------
                       a1/s1      --        --     |  e1
              --------------------------------------------
                       a2/s2     a2/s2      --     |  e2
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               表1 图2状态机实例的二维表格表示(动作/下一状态)

    图2为一个状态机实例的状态转移图,它的含义是:
        在s0状态,如果发生e0事件,那么就执行a0动作,并保持状态不变;
                 如果发生e1事件,那么就执行a1动作,并将状态转移到s1态;
                 如果发生e2事件,那么就执行a2动作,并将状态转移到s2态;
        在s1状态,如果发生e2事件,那么就执行a2动作,并将状态转移到s2态;
        在s2状态,如果发生e0事件,那么就执行a0动作,并将状态转移到s0态;
    有限状态机不仅能够用状态转移图表示,还可以用二维的表格代表。一般将当前状态号写在横行上,将事件写在纵列上,如表1所示。其中“--”表示空 (不执行动作,也不进行状态转移),“an/sn”表示执行动作an,同时将下一状态设置为sn。表1和图2表示的含义是完全相同的。
    观察表1可知,状态机可以用两种方法实现:竖着写(在状态中判断事件)和横着写(在事件中判断状态)。这两种实现在本质上是完全等效的,但在实际操作中,效果却截然不同。