halo
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270
Modul4/automat.c
270
Modul4/automat.c
@ -1,156 +1,240 @@
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/**********************************************************************\
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||||
* Kurzbeschreibung: automat.c
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* Stellt Funktionen zur Realisierung eines Automaten zur Verfügung,
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||||
* die über die in der automat.h vorgegebene C-Schnittstelle
|
||||
* mit einer grafischen Schnittstelle kommunizieren.
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*
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* Datum: Autor: Grund der Aenderung:
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*
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*
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||||
* Kurzbeschreibung: automat.c
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||||
* Stellt Funktionen zur Realisierung eines Automaten zur Verfügung,
|
||||
* die über die in der automat.h vorgegebene C-Schnittstelle
|
||||
* mit einer grafischen Schnittstelle kommunizieren.
|
||||
*
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||||
* Datum: Autor: Grund der Aenderung:
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*
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*
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\**********************************************************************/
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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#include "automat.h"
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/*--- #defines -------------------------------------------------------*/
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/* Macro zur Ermittlung der Array Groesse */
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||||
#define SIZE_OF(a) (sizeof((a))/ sizeof(*(a))) // Gibt die Anzahl der Elemente eines Arrays zurück
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#define NR_OF_STATES (I-A + 1) // Anzahl der Zustände (Enum von A bis I)
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||||
#define SIZE_OF(a) (sizeof((a))/ sizeof(*(a)))
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||||
#define NR_OF_STATES (I-A + 1)
|
||||
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||||
/*--- Datentypen (typedef) -------------------------------------------*/
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||||
/* Definition der Zustaende */
|
||||
typedef enum {A=0,B,C,D,E,F,G,H,I} state_t; // Aufzählung der Zustände von A bis I
|
||||
typedef enum {A=0,B,C,D,E,F,G,H,I} state_t;
|
||||
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||||
/* Definition der fsm-spezifischen Variablen */
|
||||
/* Struktur zur Beschreibung eines Uebergangs mit "Don't Care"-Moeglichkeit */
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||||
typedef struct {
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int input; // Erwarteter Eingabewert (Bitmaske)
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||||
int mask; // Maske für relevante Bits
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||||
state_t nxtstate; // Zielzustand bei passender Eingabe
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||||
int input;
|
||||
int mask;
|
||||
state_t nxtstate;
|
||||
} fsm_state_t;
|
||||
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||||
/* Struktur zur Beschreibung aller Uebergaenge eines Zustands */
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typedef struct {
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const fsm_state_t * transitions; // Zeiger auf Array von Übergängen
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int nrOfTransitions; // Anzahl der Übergänge
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state_t defaultNxtState; // Standard-Zielzustand, falls keine Transition passt
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||||
const fsm_state_t * transitions;
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||||
int nrOfTransitions;
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||||
state_t defaultNxtState;
|
||||
} fsm_full_state_t;
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/*--- Modulglobale static Variablen ----------------------------------*/
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||||
/* Definition der Zustandsvariablen */
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||||
static state_t s_curstate = A; /* Initialisierung */ // Aktueller Zustand, Start bei A
|
||||
static state_t s_curstate = A; /* Initialisierung */
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||||
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||||
/* Definition aller Zustandsuebergaenge fuer jeden Zustand */
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_A[] =
|
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{ /* input mask nxtstate */
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||||
{ 0x002, ~0x004, B }, // Übergang zu B bei passender Eingabe
|
||||
{ 0x003, ~0x004, C } // Übergang zu C bei anderer Eingabe
|
||||
// Wenn 1?-Münze eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=0), egal ob Becher steht oder nicht (weil mask ~0x004, also becher-Bit egal)
|
||||
{ 0x002, ~0x004, B }, // A -> B: 1? eingeworfen
|
||||
// Wenn 2?-Münze eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=1), egal ob Becher steht oder nicht
|
||||
{ 0x003, ~0x004, C } // A -> C: 2? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_B[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x004, C },
|
||||
{ 0x003, ~0x004, D }
|
||||
{ /* input mask nxtstate */
|
||||
// Nochmal 1? eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=0), becher egal
|
||||
{ 0x002, ~0x004, C }, // B -> C: 1? dazu, jetzt 2?
|
||||
// 2? eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=1), becher egal
|
||||
{ 0x003, ~0x004, D } // B -> D: 2? dazu, jetzt 3?
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_C[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x004, D },
|
||||
{ 0x003, ~0x000, F },
|
||||
{ 0x007, ~0x000, H }
|
||||
{ /* input mask nxtstate */
|
||||
// Nochmal 1? eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=0), becher egal
|
||||
{ 0x002, ~0x004, D }, // C -> D: 1? dazu, jetzt 3?
|
||||
// Becher steht (becher=1), egal was mit Münze, weil mask ~0x000 (alle Bits relevant)
|
||||
{ 0x003, ~0x000, F }, // C -> F: Becher untergestellt (becher=1, muenze=1, muenz_wert=1)
|
||||
// Becher steht (becher=1), muenze=1, muenz_wert=1 (also 2?), mask ~0x000
|
||||
{ 0x007, ~0x000, H } // C -> H: Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_D[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x000, F },
|
||||
{ 0x003, ~0x004, E },
|
||||
{ 0x006, ~0x000, H }
|
||||
{ /* input mask nxtstate */
|
||||
// Becher steht (becher=1), egal was mit Münze, mask ~0x000
|
||||
{ 0x002, ~0x000, F }, // D -> F: Becher untergestellt
|
||||
// 2? eingeworfen (muenze=1, muenz_wert=1), becher egal
|
||||
{ 0x003, ~0x004, E }, // D -> E: 2? dazu, jetzt 5? (Überzahlung)
|
||||
// Becher steht (becher=1), muenze=1, muenz_wert=0 (1?), mask ~0x000
|
||||
{ 0x006, ~0x000, H } // D -> H: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_E[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x000, F },
|
||||
{ 0x003, ~0x004, E },
|
||||
{ 0x006, ~0x000, H }
|
||||
// Becher steht (becher=1), egal was mit Münze
|
||||
{ 0x002, ~0x000, F }, // E -> F: Becher untergestellt
|
||||
// 2? eingeworfen, becher egal
|
||||
{ 0x000, ~0x005, D }, // E bleibt E: weitere Überzahlung
|
||||
// Becher steht (becher=1), muenze=1, muenz_wert=0 (1?)
|
||||
{ 0x006, ~0x000, H } // E -> H: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_F[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x001, G },
|
||||
{ 0x004, ~0x001, H },
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I }
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen (becher=1, muenze=1, muenz_wert=0), mask ~0x001 (muenz_wert egal)
|
||||
{ 0x002, ~0x001, G }, // F -> G: Becher steht, Münze eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 2? eingeworfen (becher=1, muenze=0, muenz_wert=1)
|
||||
{ 0x004, ~0x001, H }, // F -> H: Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen (becher=1, muenze=1, muenz_wert=0)
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I } // F -> I: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_G[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x002, ~0x001, G },
|
||||
{ 0x004, ~0x001, H },
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I }
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
{ 0x000, ~0x001, F }, // G bleibt G: Becher steht, Münze eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
{ 0x004, ~0x001, H }, // G -> H: Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I } // G -> I: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_H[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x000, ~0x001, A },
|
||||
{ 0x002, ~0x000, B },
|
||||
{ 0x003, ~0x000, C },
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I }
|
||||
// Kein Becher, keine Münze, kein Wert (alles 0)
|
||||
{ 0x000, ~0x001, A }, // H -> A: Reset, alles leer
|
||||
// Becher steht, keine Münze, kein Wert
|
||||
{ 0x002, ~0x000, B }, // H -> B: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
{ 0x003, ~0x000, C }, // H -> C: Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I } // H -> I: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
static const fsm_state_t s_transitions_I[] =
|
||||
{
|
||||
{ 0x000, ~0x001, A },
|
||||
{ 0x002, ~0x000, B },
|
||||
{ 0x003, ~0x000, C },
|
||||
{ 0x006, ~0x001, I }
|
||||
{ // Kein Becher, keine Münze, kein Wert (alles 0)
|
||||
{ 0x000, ~0x001, A }, // I -> A: Reset, alles leer
|
||||
// Becher steht, keine Münze, kein Wert
|
||||
{ 0x002, ~0x000, B }, // I -> B: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
{ 0x003, ~0x000, C }, // I -> C: Becher steht, 2? eingeworfen
|
||||
// Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
{ 0x004, ~0x001, H} // I bleibt I: Becher steht, 1? eingeworfen
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* Definition der Uebergangstabelle */
|
||||
/* Die Reihenfolge der Zustaende in der enum Definition muss der
|
||||
* Reihenfolge der Zustaende in der Uebergangstabelle entsprechen
|
||||
* [Zeile] [Spalte] */
|
||||
* Reihenfolge der Zustaende in der Uebergangstabelle entsprechen
|
||||
* [Zeile] [Spalte] */
|
||||
static const fsm_full_state_t s_state_table[NR_OF_STATES] =
|
||||
{
|
||||
/* transitions nrOfTransitions defaultNxtState */
|
||||
{ s_transitions_A, SIZE_OF(s_transitions_A), A }, // Zustand A
|
||||
{ s_transitions_B, SIZE_OF(s_transitions_B), B }, // Zustand B
|
||||
{ s_transitions_C, SIZE_OF(s_transitions_C), C }, // Zustand C
|
||||
{ s_transitions_D, SIZE_OF(s_transitions_D), D }, // Zustand D
|
||||
{ s_transitions_E, SIZE_OF(s_transitions_E), D }, // Zustand E
|
||||
{ s_transitions_F, SIZE_OF(s_transitions_F), F }, // Zustand F
|
||||
{ s_transitions_G, SIZE_OF(s_transitions_G), F }, // Zustand G
|
||||
{ s_transitions_H, SIZE_OF(s_transitions_H), H }, // Zustand H
|
||||
{ s_transitions_I, SIZE_OF(s_transitions_I), H } // Zustand I
|
||||
};
|
||||
/* transitions nrOfTransitions defaultNxtState */
|
||||
{ s_transitions_A, SIZE_OF(s_transitions_A), A },
|
||||
{ s_transitions_B, SIZE_OF(s_transitions_B), B },
|
||||
{ s_transitions_C, SIZE_OF(s_transitions_C), C },
|
||||
{ s_transitions_D, SIZE_OF(s_transitions_D), D },
|
||||
|
||||
/* TODO */
|
||||
|
||||
{ s_transitions_E, SIZE_OF(s_transitions_E), E },
|
||||
{ s_transitions_F, SIZE_OF(s_transitions_F), F },
|
||||
{ s_transitions_G, SIZE_OF(s_transitions_G), G },
|
||||
{ s_transitions_H, SIZE_OF(s_transitions_H), H },
|
||||
{ s_transitions_I, SIZE_OF(s_transitions_I), I }
|
||||
};
|
||||
|
||||
/* Definition der Ausgaenge */
|
||||
static const fsm_action_t s_out_table[NR_OF_STATES] =
|
||||
{
|
||||
/* display muenz_rueck kaffee_los guthaben, display_string */
|
||||
{ false, false, false, 0, "Warten" }, /* state A */
|
||||
{ false, false, false, 1, "1 Euro" }, /* state B */
|
||||
{ false, false, false, 2, "2 Euro" }, /* state C */
|
||||
{ false, false, false, 3, "3 Euro" }, /* state D */
|
||||
{ false, true, false, 3, "3 Euro" }, /* state E */
|
||||
{ true, false, false, 4, "Becher unterstellen" }, /* state F */
|
||||
{ true, true, false, 4, "Becher unterstellen" }, /* state G */
|
||||
{ true, false, true, 0, "Kaffe kommt" }, /* state H */
|
||||
{ true, true, true, 0, "Kaffe kommt" } /* state I */
|
||||
/* display muenz_rueck kaffee_los guthaben, display_string */
|
||||
{ false, false, false, 0, "Warten" }, /* state A */
|
||||
{ false, false, false, 1, "1 Euro" }, /* state B */
|
||||
{ false, false, false, 2, "2 Euro" }, /* state C */
|
||||
{ false, false, false, 3, "3 Euro" }, /* state D */
|
||||
|
||||
/* TODO */
|
||||
|
||||
{ false, true, false, 3, "3 Euro + M" }, /* state E */
|
||||
{ true, false, false, 4, "4 Euro" }, /* state F */
|
||||
{ true, true, false, 4, "4 Euro + M" }, /* state G */
|
||||
{ true, false, true, 0, "Kaffe kommt" }, /* state H */
|
||||
{ true, true, true, 0, "Kaffe + M" } /* state I */
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
/*--- Funktionsdefinition --------------------------------------------*/
|
||||
void automat_reset(void)
|
||||
{
|
||||
printf("---- automat_reset ----\n"); // Ausgabe zur Kontrolle
|
||||
s_curstate = A; // Automat in Startzustand (A) zurücksetzen
|
||||
printf("---- automat_reset ----\n");
|
||||
|
||||
/* TODO go into IDLE state */
|
||||
|
||||
s_curstate = A;
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
/*--- Funktionsdefinition --------------------------------------------*/
|
||||
void automat_transition(BOOL becher, BOOL muenze, BOOL muenz_wert)
|
||||
{
|
||||
printf("---- automat_transition becher(%0d) muenze(%0d) muenz_wert(%0d) ----\n",
|
||||
becher, muenze, muenz_wert); // Eingaben ausgeben
|
||||
int in = (becher << 2) | (muenze << 1) | (muenz_wert << 0); // Eingabewert als Bitmuster kodieren
|
||||
const fsm_full_state_t * full_transition = &s_state_table[s_curstate]; // Übergangstabelle für aktuellen Zustand holen
|
||||
const fsm_state_t * transition = full_transition->transitions; // Zeiger auf Übergänge
|
||||
int i;
|
||||
for(i = 0; i < full_transition->nrOfTransitions; i++) // Alle möglichen Übergänge prüfen
|
||||
{
|
||||
if(transition[i].input == (in & transition[i].mask)) // Prüfen, ob Eingabe zur Transition passt
|
||||
{
|
||||
s_curstate = transition[i].nxtstate; // In Zielzustand wechseln
|
||||
break; // Schleife verlassen
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
if(i == full_transition->nrOfTransitions) // Falls keine Transition gepasst hat
|
||||
{
|
||||
s_curstate = full_transition->defaultNxtState; // In Default-Zustand wechseln
|
||||
}
|
||||
// Ausgabe der aktuellen Eingabewerte zur Fehlersuche
|
||||
printf("---- automat_transition becher(%0d) muenze(%0d) muenz_wert(%0d) ----\n",
|
||||
becher, muenze, muenz_wert);
|
||||
|
||||
// Kombiniere die Eingabewerte zu einem einzigen Integer mittels Bitoperationen.
|
||||
// Die Eingaben werden wie folgt kombiniert:
|
||||
// - 'becher' wird um 2 Bits nach links verschoben (belegt die dritte Bitposition)
|
||||
// - 'muenze' wird um 1 Bit nach links verschoben (belegt die zweite Bitposition)
|
||||
// - 'muenz_wert' bleibt in der ersten Bitposition
|
||||
// Dies ergibt einen 3-Bit-Integer, der den aktuellen Eingabestatus darstellt.
|
||||
int in = (becher << 2) | (muenze << 1) | (muenz_wert << 0);
|
||||
|
||||
// Hole die Übergangsinformationen des aktuellen Zustands aus der Zustandstabelle.
|
||||
// 's_curstate' enthält den aktuellen Zustand, und 's_state_table' liefert die
|
||||
// Übergangsdetails für jeden Zustand.
|
||||
const fsm_full_state_t * full_transition = &s_state_table[s_curstate];
|
||||
|
||||
// Hole das Array der Übergänge für den aktuellen Zustand.
|
||||
// Jeder Übergang spezifiziert eine Eingabebedingung, eine Maske und einen Folgezustand.
|
||||
const fsm_state_t * transition = full_transition->transitions;
|
||||
int i;
|
||||
|
||||
// Iteriere über alle definierten Übergänge für den aktuellen Zustand.
|
||||
for(i = 0; i < full_transition->nrOfTransitions; i++)
|
||||
{
|
||||
// Überprüfe, ob die aktuelle Eingabe die Übergangsbedingung erfüllt.
|
||||
// Die Bedingung ist erfüllt, wenn die Eingabe, maskiert durch die Übergangsmaske,
|
||||
// dem spezifizierten Eingabewert des Übergangs entspricht.
|
||||
if(transition[i].input == (in & transition[i].mask))
|
||||
{
|
||||
// Wenn ein passender Übergang gefunden wird, aktualisiere den aktuellen Zustand
|
||||
// auf den im Übergang spezifizierten Folgezustand.
|
||||
s_curstate = transition[i].nxtstate;
|
||||
// Beende die Schleife, da der Übergang erfolgreich angewendet wurde.
|
||||
break;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Wenn nach Überprüfung aller Übergänge kein passender Übergang gefunden wurde,
|
||||
// setze den aktuellen Zustand auf den Standard-Folgezustand für den aktuellen Zustand.
|
||||
// Dies behandelt Fälle, in denen die Eingabe keinem spezifischen Übergang entspricht.
|
||||
if(i == full_transition->nrOfTransitions)
|
||||
{
|
||||
s_curstate = full_transition->defaultNxtState;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
/*--- Funktionsdefinition --------------------------------------------*/
|
||||
fsm_action_t automat_output(void)
|
||||
{
|
||||
return s_out_table[s_curstate]; // Aktuelle Ausgabewerte für Zustand zurückgeben
|
||||
return s_out_table[s_curstate];
|
||||
}
|
||||
|
||||
//gcc automat.c view.c main.c io.c checker.c -o console_automat
|
||||
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