4. 核心控制逻辑：状态机设计
做嵌入式系统，说白了就是在跟状态打交道。货架报警系统更是如此——你不能一有风吹草动就报警，那跟狼来了没区别。
我个人习惯用状态机来管理这套逻辑。为什么？因为状态机清晰、可靠，出了问题也好排查。你想想看，一个系统如果状态混乱，那调试起来简直要命。
4.1 四个核心状态
我设计的这套状态机，一共四个状态：正常、预警、报警、复位。它们之间不是随便跳的，有严格的触发条件。
| 状态 | 含义 | 触发条件 |
|---|---|---|
| 正常 | 货架一切安好 | 所有传感器数据在阈值内 |
| 预警 | 有异常苗头，但还不严重 | 某个参数超过预警阈值 |
| 报警 | 确认异常，需要处理 | 预警持续超时，或参数超过报警阈值 |
| 复位 | 人为干预后恢复 | 按下复位按钮，或远程指令 |
这里有个细节：预警状态是我特意加进去的。我在项目中遇到过，有些传感器数据会瞬间跳变，如果直接报警，那误报率会高得吓人。加个预警状态，相当于给系统一个「缓冲期」。
4.2 阈值设定策略
阈值怎么设？这不是拍脑袋定的。我一般分三步走：
- 理论计算：根据货架承重、倾斜角度的物理极限，算出安全范围。
- 实测校准：装上传感器后，采集24小时的空载数据，看看噪声有多大。
- 留余量：在理论值基础上，再放宽10%-20%。
举个例子：
货架倾斜角的安全极限是5度。但传感器本身有±0.3度的误差。那我设预警阈值就是3度，报警阈值是4.5度。这样既不会太敏感，也不会错过真问题。
嗯，这里要注意：阈值不是一成不变的。环境温度变化、传感器老化，都会影响数据。我建议每半年重新校准一次。
4.3 报警优先级判定
一个货架上可能同时出现多个异常——比如倾斜超了，同时重量也超了。这时候报哪个？
我的原则是：安全第一，破坏性优先。
- 一级优先级：结构安全类（倾斜、震动）—— 可能直接导致货架倒塌
- 二级优先级：负载异常类（超重、偏载）—— 长期会损坏货架
- 三级优先级：环境异常类（温度、湿度）—— 影响货物但不会立即危险
代码里怎么实现？我习惯用一个简单的优先级判断函数：
uint8_t get_alarm_priority(sensor_data_t *data) {
if (data->tilt > ALARM_TILT_THRESHOLD) return 1; // 最高优先级
if (data->weight > ALARM_WEIGHT_THRESHOLD) return 2;
if (data->temp > ALARM_TEMP_THRESHOLD) return 3;
return 0; // 无报警
}这样写，一旦检测到倾斜异常，系统会立刻锁定这个报警，不再被其他低优先级事件打断。
4.4 消抖与防误报机制
这是整个系统里最容易踩坑的地方。我曾经吃过一次大亏——一个仓库的货架报警系统，一天误报十几次，最后运维人员直接把报警器拆了。你想想看，这多危险。
从那以后，我总结了三层防误报措施：
第一层：软件消抖
连续采样N次，如果N次中有M次超过阈值，才认为有效。这叫「N中取M」法。
我一般设N=5，M=3。也就是说，连续5次采样中，有3次超阈值，才触发预警。
第二层：延时确认
进入预警状态后，不立即报警。而是启动一个定时器，比如5秒。如果5秒内数据恢复正常，就退回正常状态。如果5秒后依然异常，才进入报警。
这个延时时间怎么定？我一般取传感器采样周期的3-5倍。
第三层：硬件滤波
在传感器信号输入端，加一个RC低通滤波器。这能滤掉高频噪声。
注意：RC时间常数不能太大，否则会延迟真实信号的响应。我一般取10ms-50ms。
这三层下来，误报率基本能降到1%以下。我在实际项目中验证过，效果很好。
4.5 状态机代码实现
最后，给你看看我常用的状态机框架。代码不长，但很实用：
typedef enum {
STATE_NORMAL,
STATE_WARNING,
STATE_ALARM,
STATE_RESET
} system_state_t;
system_state_t current_state = STATE_NORMAL;
void state_machine_run(sensor_data_t *data) {
switch (current_state) {
case STATE_NORMAL:
if (check_warning_condition(data)) {
current_state = STATE_WARNING;
start_warning_timer();
}
break;
case STATE_WARNING:
if (check_normal_condition(data)) {
current_state = STATE_NORMAL;
stop_warning_timer();
} else if (warning_timer_expired() ||
check_alarm_condition(data)) {
current_state = STATE_ALARM;
trigger_alarm();
}
break;
case STATE_ALARM:
if (reset_button_pressed()) {
current_state = STATE_RESET;
}
break;
case STATE_RESET:
clear_alarm();
delay_ms(1000); // 复位保持1秒
current_state = STATE_NORMAL;
break;
}
}这段代码我用了很多年，改来改去，核心逻辑一直没变。你拿去用的时候，只需要根据实际传感器类型，修改 check_warning_condition() 和 check_alarm_condition() 这两个函数就行。
好了，状态机这块就讲这么多。下一节我们聊聊通信协议怎么选——是走I2C还是走RS485？这里面门道也不少。