Traduire un diagramme d'états-transitions en algorithme

Un diagramme d'états-transitions décrit fidèlement un comportement, mais il ne s'exécute pas tout seul sur une carte microcontrôleur. Il doit être traduit en un algorithme, puis en un programme.

Cette traduction suit une structure type, réutilisable pour n'importe quel diagramme, quel que soit le produit étudié.

La structure type en quatre éléments

Une variable d'état : elle mémorise dans quel état se trouve le produit à chaque instant, initialisée à l'état de départ du diagramme.
Une boucle principale non bornée : elle s'exécute en continu tant que le produit fonctionne.
Un aiguillage par état : à l'intérieur de la boucle, une structure conditionnelle traite différemment chaque valeur possible de la variable d'état.
La mise à jour de la variable d'état : lorsqu'une transition est franchie, la variable d'état change de valeur, ce qui fait basculer le comportement au tour suivant.

Exemple : traduire le diagramme d'un feu de circulation

Le diagramme comporte trois états, vert, orange, rouge, avec des transitions temporisées de 25 s, 3 s et 20 s.

Élément du diagramme	Traduction en algorithme
État vert	etat_feu prend la valeur vert
Transition vert vers orange, 25 s	si compteur atteint 25, alors etat_feu prend la valeur orange, compteur remis à 0
État orange	etat_feu prend la valeur orange
Transition orange vers rouge, 3 s	si compteur atteint 3, alors etat_feu prend la valeur rouge, compteur remis à 0

Le squelette de l'algorithme complet

etat_feu prend la valeur vert
compteur prend la valeur 0
Tant que vrai
Si etat_feu vaut vert
Si compteur atteint 25 alors etat_feu prend la valeur orange, compteur prend la valeur 0
Sinon si etat_feu vaut orange
Si compteur atteint 3 alors etat_feu prend la valeur rouge, compteur prend la valeur 0
compteur prend la valeur compteur plus 1
Fin tant que

Chaque bloc de l'aiguillage correspond exactement à un état du diagramme, sans exception ni transformation supplémentaire.

Pourquoi respecter strictement cette correspondance

Un algorithme qui s'écarte de cette correspondance directe, en fusionnant deux états ou en oubliant une garde, produit un comportement différent de celui décrit par le diagramme, même s'il semble fonctionner lors d'un test rapide.

Vérifier la traduction consiste à retrouver, dans le code, chaque état, chaque événement et chaque garde du diagramme d'origine, sans qu'aucun n'ait été oublié ou modifié.

L'essentiel

Structure type : variable d'état, boucle principale non bornée, aiguillage par état, mise à jour de la variable à chaque transition.
Chaque état du diagramme correspond à un bloc distinct de l'aiguillage.
Chaque transition correspond à une condition qui met à jour la variable d'état.
Une traduction fidèle retrouve, dans le code, tous les éléments du diagramme d'origine, sans en oublier ni en modifier aucun.

Diagnostiquer un dysfonctionnement en confrontant diagramme, algorithme et comportement observé