由一张卡片带来的思考，芯片有睡眠、待机、停机、运算等不同的状态，仪表有“校零/预热/测量/吹扫”等状态，本质上都是有限状态机。

状态机的概念

“状态机”（Finite State Machine, FSM） 是逻辑控制中的一种数学模型。它的第一性原理是：系统在任何一个时刻，只能处于一种特定的状态中。 它不能既是 A 又是 B。

想象一个人：

• 状态 A：睡觉。 (此时如果你听到闹钟响 -> 这是一个事件/输入)
• 动作： 起床。
• 状态 B：清醒。

这就是一个最简单的状态机。 如果没有状态机思维，你可能会写出这样的逻辑：“我正在睡觉，同时我在跑步”。这在逻辑上是崩溃的。

状态机的四大要素

要描述一个状态机，需要定义清楚这四个东西，以 CMES 仪表为例：

• 现态 (Current State)： 你现在在哪？（例如：测量中）
• 条件/事件 (Condition/Event)： 发生了什么事？（例如：收到校准指令 或 定时器时间到）
• 动作 (Action)： 你要干什么？（例如：切电磁阀、冻结数据）
• 次态 (Next State)： 做完动作后，你变成了什么？（例如：变成“校准中”）

有限状态机思维 (Finite State Machine, FSM)

• 核心思想： 系统不是一个连续混沌的过程，而是由若干个离散的、定义明确的状态 组成的。
• 设计哲学：各司其职，互不干扰。
• 在 CEMS 中的应用：
  • 预热状态 ： 此时系统的唯一任务是“热起来”。策略： 全功率开启加热器，但禁止开启采样泵（防止冷凝水抽入气室，类似芯片的软启动保护）。
  • 校零状态： 此时系统的任务是“找基准”。策略： 切换电磁阀，屏蔽掉所有超标报警（因为标气可能超标），并冻结 4-20mA 输出（保持在测量前的数值），防止 DCS 误报警。
  • 吹扫状态： 此时系统的任务是“清洁”。策略： 泵反转或开启反吹气源，此时任何测量数据都是无效的，必须打上“无效数据”的 Flag。

负载分级与最坏情况设计 (Worst-Case Design)

芯片之所以有很多电容，是因为设计者考虑到了最坏的瞬时功耗。在 CEMS 设计中，这对应着“功耗预算 (Power Budgeting)”思想：

• 不同档位（状态）的功耗是不一样的：
  • 预热状态： 伴热管线加热（2000W）+ 探头加热（500W）+ 仪表加热（200W）。这是峰值功耗（Max Load）。
  • 测量状态： 加热器只需保温（占空比 30%），但泵全速转。这是典型功耗。
  • 待机状态： 只有电路板供电。
• 设计陷阱： 很多新手设计师只按“典型功耗”选电缆和空开，结果一到冬天冷启动（预热状态），全系统跳闸。
• 思维模型： 必须按照“所有耗能元件同时开启的那个瞬间”（通常是上电瞬间或预热态）来设计供电系统。