tilaohjaimet

Tilaohjain on elektroninen laite tai ohjelmallinen komponentti, joka hallitsee järjestelmän tilojen siirtymisiä ja varmistaa, että tilat ovat johdonmukaisia ja ennustettavia. Sillä on tärkeä rooli teollisessa automaatiossa, sulautetuissa järjestelmissä ja protokollien hallinnassa, missä oikea tila ja oikea siirtymä ovat kriittisiä.

Yleisimmät käsitteet ovat tila, siirtymä, laukaisin (tapahtuma) ja ehto (guard). Tilaohjain määrittää kaikki mahdolliset tilat sekä niiden väliset siirtymät ja määrittelee, mitä tapahtuu kussakin tilassa. Toteutukset voivat olla deterministisiä (tietty tilasta seuraava tila on aina sama) tai ei-deterministisiä. Yleisin toteutus on tilakone (finite-state machine, FSM), mutta voidaan käyttää myös hierarkkisia tilakoneita.

Toteutus voi olla ohjelmallinen, jossa tilakone pyörii sovelluksessa, tai laitteistopohjainen, kuten FPGA- tai ASIC-käyttöinen ohjaus. Mallinnuksessa käytetään tilakuvauksia ja tiladiagrammeja, usein UML-tiladiagrammeja tai statechart-menetelmiä. Testaus ja simulointi ovat yleisiä vaiheita kehitysprosessissa.

Käyttökohteita ovat prosessinohjaus, koneiden automaatio, käyttöliittymän tilanhallinta, energianhallinta ja protokollien tilanvarmistus.

Haasteita ovat tilojen määrä (state explosion), rinnakkaisuuden hallinta, aikaviiveet ja aikataulutus sekä virhetilanteiden turvallinen käsittely.

Lisätietoja: katso myös finite-state machine, state machine, PLC, embedded systems, event-driven programming.