状态机设计分析
根据要求，可以分为四个状态，令起落杆上限位传感器为TopSensor，下限位传感器为BottomSensor，汽车入闸传感器为CarIn，汽车出闸传感器为CarOut，则有
- S1：Idle
- 进入时设置通行灯为红灯，电机停止。
- 当汽车入闸传感器CarIn变为True时，转移到状态S2
- S2: BarrierRising
- 进入时设置电机正转，保持通行灯状态
- 当上限位传感器TopSensor变为True时，转移到状态S3
- S3: CarDriving
- 进入时设置通行灯为绿灯，电机停止
- 当汽车出闸传感器CarOut变为True时，转移到状态S4
- S4：BarrierFalling
- 进入时设置电机反转，保持通行灯状态
- 当下限位传感器BottomSensor变为True时，转移到状态S1
根据以上设计，建立模型。
MATLAB/Simulink Stateflow 模拟运行
状态机建模
运行示例
模型文件
见Github仓库
C++ 实现
以Simulink Stateflow的模块为模板，作出以下设计。
状态机抽象
首先，设计三个类：一个用于表示状态，可以通过一个函数，检查绑定的触发条件，并返回符合条件的下一状态。类声明如下：
class State {
public:std::string Name;State(std::string);State* Trigger(void);void Add(std::function<bool(void)> fn, State* NextState);void SetEntry(void(*fn)(void));void Entry(void);private:std::vector<std::function<bool(void)>> Condition;std::vector<State*> NextState;void (*FnEntry)(void);
};class Machine {
public:Machine(State *InitState);void SetState(State *state);State *Curr;void Trigger(void);
};一个类为布尔型传感器类，继承于传感器类模版。声明分别为：
template <typename T>
class TSensor {
protected:T value;public:TSensor(){}TSensor(T value) {this->Set(value);}void Set(T value) {this->value = value;}T Get(void) {return this->value;}
};class BoolSensor: public TSensor<bool> {
public:BoolSensor(bool value);bool IsTrue(void);bool IsFalse(void);
};另一个类则为模拟机，模拟触发状态检查，并维护状态机的当前状态，同时在改变状态时能够触发相应的进入操作。类声明如下：
class Machine {
public:Machine(State *InitState);void SetState(State *state);State *Curr;void Trigger(void);
};组装模型
// 定义传感器// 测试模型时所有传感器默认值均设为true，正常情况应默认为falseBoolSensor CarIn{true};BoolSensor CarOut{true};BoolSensor TopSensor{true};BoolSensor BottomSensor{true};// 定义状态State S1{"Idle"};State S2{"Barrier Rising"};State S3{"Car Driving"};State S4{"Barrier Falling"};// 设置状态转移及入口动作S1.SetEntry(&S1_Entry);S1.Add(std::bind(&BoolSensor::IsTrue, &CarIn), &S2);S2.SetEntry(&S2_Entry);S2.Add(std::bind(&BoolSensor::IsTrue, &TopSensor), &S3);S3.SetEntry(&S3_Entry);S3.Add(std::bind(&BoolSensor::IsTrue, &CarOut), &S4);S4.SetEntry(&S4_Entry);S4.Add(std::bind(&BoolSensor::IsTrue, &BottomSensor), &S1);其中，SetEntry为设置状态机的进入状态时的触发动作。
初始化并模拟运行
初始状态为S1，即Idle状态。
Machine simulate{&S1};while (1) {simulate.Trigger();sleep(1);}运行效果
Set State <Idle>
Light: Red
Motor: Stop
Switch From <Idle> to <Barrier Rising>
Light: Red
Motor: Forward Revolute
Switch From <Barrier Rising> to <Car Driving>
Light: Green
Motor: Stop
Switch From <Car Driving> to <Barrier Falling>
Light: Green
Motor: Backward Revolute
Switch From <Barrier Falling> to <Idle>
Light: Red
Motor: Stop
...源代码
见Github仓库
References
[1] [https://cn.mathworks.com/help/stateflow/ug/programming-your-chart-with-matlab-syntax.html]
