NB-IOT开发|nbiot开发教程《三》AT指令类模组驱动-STM32实现AT指令状态机

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好习惯，要养成

一、前言

嵌入式开发中我们要时刻保持代码的高效与整洁。在第一节中“NB-IOT开发|nbiot开发教程《一》AT指令类模组驱动解析”我们说到AT指令模组最好的驱动-状态机。本节我们就开始编写状态机。

目前网上可以看到的状态机如下图:

u8 NB_IoT_ack_chack(u8 *str)
{delay_ms(10);if(USART2_RX_STA!=0){USART2_RX_STA=0;if(strstr((const char*)USART2_RX_BUF,(const char*)str))//符合预期{ memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);    return 0;}else //不符合预期  { memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);    return 1;}                             	} else { memset(USART2_RX_BUF,0, sizeof USART2_RX_BUF);  //清空数组  		 return  1;}
}u8 NB_IoT_ZDFW()
{u8  x=0;cmd1: send_NB_IoT("AT+NCONFIG=AUTOCONNECT,TRUE\r\n") ;  if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x++ ;else   goto cmd1;cmd2: send_NB_IoT("AT+CFUN=1\r\n") ;     if(!NB_IoT_ack_chack("OK"))  x++ ;else   goto cmd2;		cmd3: send_NB_IoT("AT+NRB\r\n") ; if(!NB_IoT_ack_chack("REBOOTING"))  x++ ;else   goto cmd3;	
}

delay_ms(10); 对，你没有看错就是delay，死等，多么可怕的应用。而且死等10ms就一定能收到数据吗，有些模组中的指令返回时间并不是固定的，可见delay并不是很合适的使用，如果延时1s呢？？？？？，如果此时有按键或者有屏幕刷新，1s的延时能接受吗？？，显然是不能的。本次状态机拒绝使用死等！

二、代码实现

举例：

状态:

1.发送AT确认模组是否正常；2.配置模组参数；3.发送数据；(暂定三个状态)

动作:

1.发送AT确认模组是否正常->通过串口发送AT\r\n，模组正常会返回OK，模组不正常返回非OK数据或者不返回。

2.配置模组参数->通过串口发送AT+PARAM=10\r\n，模组正常会返回OK，模组不正常返回非OK数据或者不返回。

3.发送数据->通过串口发送AT+SEND=2030559498473738292929394\r\n，模组正常会返回OK，模组不正常返回非OK数据或者不返回。

事件:

状态机进行状态切换需要事件驱动。

事件1：状态强制切换事件（event_change_state），用于将状态机强制切换到某个指定状态或者下一状态。

事件2：串口接收到完整数据包事件（event_uart_data），模组返回数据。

事件3：超时事件（event_timeout），例如发送AT后模组在1s或者指定时间内没有返回任何数据。

状态：

typedef enum
{STATE_HAL_RESET= 0x01,  /*模组复位*/STATE_AT,               /*发送AT指令测试*/STATE_SET_PARAM,        /*设置参数*/STATE_SEND_DATA,        /*发送数据*/STATE_IDEL,             /*空闲状态*/  
} nbiot_state_e;

结合上图1中状态机我们用语言描述下AT指令。例如发送AT模组返回OK，首先这个具有两个状态，一个是当前状态，一个是下一状态；具有的动作就是发送AT，模组返回OK，两个执行动作；在实际使用时可能会存在模组不回复或者回复错误的时候，所以要尝试，尝试要记录重试次数try_cnt；发送完AT后模组要有一个反应时间，就是MCU等待时间，这个时间不确定，每条指令等待时间不一样,计做wait_time；

现在用C语言结构体描述上述文字

typedef struct 
{nbiot_state_e cur_state;    /*当前状态*/nbiot_state_e next_state;   /*下一个状态*/int  try_cnt;               /*重试次数*/int  wait_time;             /*等待时间*/int (*action1)(void);       /*动作1:发送AT*/int (*action2)(const void *arg,int len); /*动作2:判断接收到的数据是否为OK或者未接收到*/
} nbiot_fsm_state_t;

状态描述完了，还需要有一个游动指针指向当前正在执行的状态。

typedef struct
{int cur_state;  /*当前状态*/int trycnt;     /*当前状态已经重试的次数*/uint32_t init;  /*当前状态是执行action1还是执行action2*/const nbiot_fsm_state_t *fsm_state; /*当前状态是功能参数*/
} nbiot_fsm_state_index_t;
static nbiot_fsm_state_index_t nbiot_fsm_state_index;

状态中的两个执行动作C语言描述:action1->发送AT

action2:->判断接收到的数据是否为OK，如果是则执行下一状态，如果不是则等待，如果超时未收到数据就重试。

/** AT*/
static int at_action1(void)
{const char *cmd = "AT\r\n";return cola_device_write(uart_dev,0,cmd,strlen(cmd));
}
static int at_action2(const void *arg,int len)
{if(!len)return STATE_RETRY;char *pt = memmem(arg, len, "OK", strlen("OK"));if (pt) {return STATE_NEXT;}return STATE_WAIT;
}

每一个状态都写两个执行动作。

全部的状态列表：

static const nbiot_fsm_state_t nbiot_state_list[] =
{{STATE_HAL_RESET,STATE_AT,       1,  300,nbiot_reset_action1,nbiot_reset_action2},{STATE_AT,       STATE_SET_PARAM,3,  3000,at_action1,         at_action2         },{STATE_SET_PARAM,STATE_SEND_DATA,4,  3000,set_param_action1,  set_param_action2  },{STATE_SEND_DATA,STATE_IDEL,     5,  3000,send_data_action1,  send_data_action2  },{STATE_IDEL,     STATE_IDEL,     100,3000,state_idel_action1, state_idel_action2 },
};

状态写完了接下来还需要一个状态管理的函数，负责管理是执行action1还是执行action2；

状态管理函数:状态管理函数中等待模组返回数据采用的是软定时器，该方式很好的避免了死等问题。

状态和执行动作完成了，接下来就是事件，驱动状态机运行的驱动力--------事件。

事件1：状态强制切换事件

更新游动状态指针，并且给任务发送状态改变的信号cola_set_event(&nbiot_task,SIG_CHANGE_STATE);

static void nbiot_change_state(nbiot_state_e state)
{const nbiot_fsm_state_t *fsm_state = nbiot_get_state(state);if(fsm_state){nbiot_fsm_state_index.init = ACTION1;if(nbiot_fsm_state_index.cur_state != state) {nbiot_fsm_state_index.cur_state = state;nbiot_fsm_state_index.trycnt    = 0;nbiot_fsm_state_index.fsm_state = fsm_state;}cola_set_event(&nbiot_task,SIG_CHANGE_STATE);}
}

事件2：串口接收到完整数据包事件

上一节“NB-IOT开发|nbiot开发教程《二》AT指令类模组驱动-STM32串口实现接收不定长度数据”中提到的，不明白可以再看下。

串口接收到完整数据包后通知nbiot任务，cola_set_event(uart1_dev.owner,SIG_DATA);

static void uart_timer_cb(uint32_t event)
{if(uart1_dev.owner){cola_set_event(uart1_dev.owner,SIG_DATA);}
}

事件3：超时事件

static void nbiot_timer_cb(uint32_t event)
{cola_set_event(&nbiot_task,SIG_TIMEOUT);
}

三个驱动状态机运行的时间就完成了，既然这三个事件是驱动力，那么就需要在任务中管理这三个驱动事件。

事件管理

static void nbiot_task_cb(uint32_t event)
{int err = 0;if(event & SIG_CHANGE_STATE){nbiot_fsm_schedule(NULL,0);}if(event & SIG_TIMEOUT){nbiot_fsm_schedule(NULL,0);}if(event & SIG_DATA){err = cola_device_read(uart_dev,0,g_buf,sizeof(g_buf));if(err){nbiot_fsm_schedule(g_buf,err);}}
}

三、调试

状态机已经跑起来了，确实按照我们状态列表中编写的在跑，首先运行第一个状态硬件复位，300ms后执行AT指令发送，发送一次AT，尝试3次，而且等待时间为3000ms，如果尝试超过最大次数，则从新复位nbiot模组。如果接收到OK则执行下一个状态。

四、代码下载

重要的就是代码下载了，不知道有木有人在看呀，等评论超100再上传吧，要不然没有动力写下去了。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。