QT State Machine Framework: presentazione ed utilizzo in un sistema embedded

Ceruti Simone Matteo 1

QT State Machine Framework: presentazione

ed utilizzo in un sistema embedded

Ceruti Simone MatteoDelcon Srl

Better Embedded 2013


Sommario

• Definizione ed utilizzo di macchina a stati finiti

• Rappresentazione grafica

• Concetti e caratteristiche del framework

• Presentazione del sistema embedded

• Utilizzo di macchine a stati nel firmware



Macchina stati finiti: distributore bibite


10c 30c

0c

0 cent

10 cents

0 cent

20c

10 cents

10 cents

0 cent

10 cents

0 cent


Macchina stati finiti

• Sistema composto da un numero finiti di stati S• Insieme finito di simboli di ingresso I• Uno stato iniziale S0

• Insieme stati finali O (eventualmente vuoto)• Funzione di transizione associa lo stato

successivo allo stato attuale e all’ingresso f : S x I → S S(t+1) = f(S(t),I(t))



Macchina stati finiti: esempi

• Protocolli di comunicazione• Software per progettazione di circuiti digitali• Unità di controllo digitale• Ricerca di parole chiave in un file o su web• Analizzatori di testo

– Compilatori di linguaggi– Interpreti di linguaggi



Macchina stati finiti: riconoscitore di linguaggi

• Problema: decidere se una stringa s appartiene o meno ad un linguaggio L

• Esempi: – verificare se una stringa è un identificatore C– verificare se un numero binario è dispari




• Insieme finito di stati S• Insieme finito (alfabeto) di ingressi I• Insieme finito di stati di finali O• Funzione di transizione f: S x I S• Si applica la f a tutti i simboli della stringa da

riconoscere• Se termina in uno stato finale la stringa è

riconosciuta



Riconoscitore di identificatori: riconosce una stringa alfanumerica che inizia con una lettera


S0

S1

lettera

lettera

cifra

S2

cifra

cifra/lettera



Riconoscitore di numeri binari dispari: riconosce numero binari che finiscono con un 1


0

S0 S1

11

0



Rappresentazione grafica

• Si utilizza un grafo orientato• Agli stati sono associati i nodi• Ad ogni coppia (S,I) in cui è definita t si associa

un arco• Lo stato iniziale viene caratterizzato dal nodo

con un arco entrante che non proviene da nodi• Lo stato finale da un nodo doppio



Macchina stati finiti gerarchica

• Macchina a stati finiti• Uno stato può avere uno o più stati figli• Ogni stato figlio può avere stati figli…• Lo stato corrente è un insieme di stati• Se uno stato non può gestire la transizione la

può gestire il padre


Ceruti Simone Matteo 12Better Embedded 2013


Connected

ReadData

ManageRxData

lpTcpSocket->newConnection

lpTcpSocket->disconnectedlpTcpSocket->error

WaitConnect

lpTcpSocket->readyRead



Connected

ReadData

lpTcpSocket->newConnection Normal lpTcpSocket->disconnected

lpTcpSocket->error

WaitConnect

lpTcpSocket->readyRead

ManageRxData


QStateMachine* lpSM = new QStateMachine();QState* lpWaitConnect = new QState(lpSM);QState* lpNormal = new QState(lpSM);QState* lpConnected = new QState(lpNormal);QState* lpReadData = new QState(lpNormal); QState* lpManageRxData = new QState(lpNormal);…lpNormal->addTransition(lpSocket,SIGNAL(disconnected()),lpWaitConnect); lpNormal->addTransition(lpSocket,SIGNAL(error()),lpWaitConnect);


Macchina stati finiti gerarchica: dichiarazione



A

C

B

b

b

a

dg

A

C

B

a

d

gb

D


State Machine Framework: classi principali

• QStateMachine: macchina a stati finiti gerarchica• QState: stato generico per QStateMachine• QAbstractTransition: transizione tra QState

– QSignalTransition: basata su Qt signal– QEventTransition: basata su Qt event

• QMouseEventTransition• QKeyEventTransition



Definizione di transizione

• Funzione di transizione t : S x I → S• QState* di ingresso (stato sorgente)• QState* di uscita (stato destinazione)


QAbstractTransition

QEventTransition

QKeyEventTransition QMouseEventTransition

QSignalTransition


State Machine Framework: classi principali

• S1 emette segnale exited quando avviene transizione

• S2 emette segnale entered quando avviene transizione • connect(S2,SIGNAL(entered()),this,SLOT(S2Entered()));


S1 S2tr


Interazione tra macchine a stati

• Si utilizzano QSignalTransition• • Stato iniziale• Stato finale• Emettitore segnale• Segnale stesso• Emettitore è figlio QObject


S1->addTransition(Socket,SIGNAL(error()) S2, )



Emettitore QStateMachine


QObject

QAbstractState

QState

QStateMachine




Eth/rs485/WiFi

Medical Device Server




Connected->addTransition(MSExec,SIGNAL(SendCodeS()),ParseCode))

SendCodeS

Connected

ParseCode

WaitConnect

ConnectedS

EndParseS

ReadCode

StartPrg

Init

StartPrgS

EndInitS

EndPrgS

MSCommMSExec

emit SendCodeS()

emit StartPrgS()

ReadCode->addTransition(MSComm,SIGNAL(StartPrgS()),StartPrg))


Salvataggio e ripristino stato corrente (QHistoryState)

• MS esecuzione su sistema embedded • Stato inizializzazione• Stato lettura codice• Stato di esecuzione programma• In tutti gli stati è richiesta interazione utente• Sistema può restare in attesa Standby• Uscito dallo standby deve tornare ultimo stato





ReadCode

StartPrg

Init

StartPrgS

EndInitS

EndPrgS

Standby

StandbyS

StandbyS

StandbyS

S2

S1

S3




QHistoryState è uno pseudo-stato che

rappresenta lo stato figlio in cui era il padre

prima dell’esecuzione della transizione che fa

uscire da tale stato padre.




ReadCode

StartPrg

Init

StartPrgS

EndInitS

EndPrgS

Standby

Normal

H

StandbyS

ExitStandbyS


Salvataggio e ripristino stato corrente: dichiarazione


lpInit = new QState(lpStateNormal); lpReadCode = new QState(lpStateNormal); lpStartPrg = new QState(lpStateNormal); lpStandby = new QState(this);lpStandbySave = new QHistoryState(lpStateNormal);lpInit->addTransition(this,SIGNAL(EndInitS()),lpReadCode)lpReadCode->addTransition(this,SIGNAL(StartPrgS()),lpStartPrg)lpStartPrg->addTransition(this,SIGNAL(EndPrgS()),lpReadCode)lpStateNormal->addTransition(this,SIGNAL(StandbyS()),lpStandby)lpStandby->addTransition(this,SIGNAL(ExitStandbyS()),lpStandbySave)


• Esempio "Find"• Ad ogni stato si può assegnare un insieme di

triple (QObject, proprietà, valore)• Quando entra nello stato la proprietà del

QObject assume il valore assegnato


Macchine a stati e Proprietà



NoFindState

FindState

NoEmptyText EmptyText

buttonNext: enabled falsebuttonPrev: enabled false

buttonNext: enabled truebuttonPrev: enabled true



...lpNoFindState = new QState(findStateMachine);lpNoFindState->assignProperty(buttonNext, "enabled", false);lpNoFindState->assignProperty(buttonPrev, "enabled", false);lpToFindState = new QState(findStateMachine);lpToFindState->assignProperty(buttonNext, "enabled", true);lpToFindState->assignProperty(buttonPrev, "enabled", true);lpNoFindState->addTransition(this,SIGNAL(NoEmptyText()),lpToFindState);lpToFindState->addTransition(this,SIGNAL(EmptyText()),lpNoFindState);...



...connect(lineEdit,SIGNAL(textEdited(const QString&)),

lpFindDialog,SLOT(textChanged(const QString&))); ...void FindDialog::textChanged(const QString& text) {

if (text.isEmpty()) emit NoEmptyText();

else emit EmptyText();

}


Macchine a stati e Proprietà:es. calcolatrice

Standard

Scientifica decimale gradi

Scientifica decimale radianti

Binaria Esadecimale

Sc_S

Radianti_SGradi_S

Hex_SBin_S

Dec_S

Std_S


Macchine a stati e Animazioni

• Transizione Animazione• QAbstractTransition QAbstractAnimation

QAbstractAnimation

QVariantAnimation

QPropertyAnimation

QAnimationGroup

QParallelAnimationGroup QSequentialAnimationGroup



• QPropertyAnimation– Gestisce l’animazione della proprietà di un QObject– [Valore iniziale] (valore attuale)– Valore finale [valori intermedi]– [Durata animazione] (250 msec)– [Curva di animazione] (lineare)



• Start "Find"

hideExtraWidgetsState

showExtraWidgetsState

hideExtrashowExtra

widget: size (w,h)…

widget: size (w,h * 2)…



...QSignalTransition* tr1 = hideExtraWidgetsState->addTransition( this,SIGNAL(showExtra()),showExtraWidgetsState);QSignalTransition* tr2 = showExtraWidgetsState->addTransition( this,SIGNAL(hideExtra()),hideExtraWidgetsState);QPropertyAnimation* animSize = new QPropertyAnimation(widget,"size");animSize->setDuration(3000);int w = size().width();int h = size().height()*2;animSize->setEndValue(QSize(w,h));tr1->addAnimation(animSize);connect(moreButton,SIGNAL(toggled(bool)),this,SLOT(showOrHide(bool)));...



void FindDialog::showOrHide(bool on){

if (on) emit showExtra();

elseemit hideExtra();

}


• Dispositivi embedded con Linux embedded• Server gestione dati (Linux / Windows)• Clients collegati con server (Linux /Windows)• Dispositivi connessi con Server tramite

Rs485-Ethernet-WiFi• Clients connessi con server tramite ethernet


Sistema embedded


ApplicazioneClient 1

Dispositivo 1

Dispositivo 2

Dispositivo 3

Dispositivo n

......

RS485 / Ethernet / Wi-Fi

Servizio Demone



ApplicazioneClient m

…….

Sistema embedded

DBMS

Applicazione Server

Ethernet

SERVER


Sistema embedded: utilizzo di macchine a stati finiti

• Su ogni dispositivo due macchine a stati• MS-Comm per comunicazione con server• MS-Exec per esecuzione lavorazione• Comunicazione tra le due MS tramite segnali• MS-Comm: utilizzo del concetto di gerarchia

per gestire errore connessione



• Utilizzo QHistoryState– Gestione Stand-by

– Modifiche run-time di alcuni parametri ricevuti dal server


Exec2

Exec3

Exec1

Update

H

UpdVar

EndUpd



• Utilizzo QProperty e QPropertyAnimation– Widget "animati" durante tx/rx dati– Gestione stato abilitazioni widget input– Suddivisione gestione interfaccia grafica da

logica di funzionamento




• Ceruti Simone Matteo• [email protected]• [email protected]


Grazie a tutti

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