Diagramme d’états : décrire ce que fait un système, événement par événement

Un portail motorisé n’a pas toujours le même comportement : fermé, il attend un ordre ; en train de s’ouvrir, il attend d’arriver en butée ; ouvert, il attend la fin d’une temporisation. Chacune de ces situations qui dure est un état.

On passe d’un état à un autre quand un événement se produit : un appui sur la télécommande, un capteur de fin de course atteint, une temporisation écoulée, un obstacle détecté. Le passage d’un état à un autre s’appelle une transition.

Un diagramme d’états décrit le comportement d’un système par :

• la liste de ses états, dont un état initial (celui du démarrage) ;
• la liste de ses transitions : « de l’état A vers l’état B, sur l’événement E ».

Règle de lecture. À chaque événement, on cherche une transition qui part de l’état courant et qui porte cet événement. S’il y en a une, on la suit ; s’il n’y en a pas, l’événement n’a aucun effet et le système reste dans son état.

Un même événement, des effets différents. « Fin de course atteinte » fait passer le portail de « Ouverture » à « Ouvert », mais de « Fermeture » à « Fermé » : l’effet d’un événement dépend de l’état dans lequel il survient. C’est tout l’intérêt du diagramme d’états par rapport à une simple liste d’actions.

La sécurité s’écrit dans les transitions. La transition « de Fermeture vers Ouverture sur obstacle détecté » est une exigence de sécurité du cahier des charges : sans elle, le portail continuerait de se fermer sur l’obstacle.

Du diagramme au programme. Le programme du microcontrôleur garde en mémoire une variable « état courant ». À chaque événement, une structure conditionnelle teste l’état courant et l’événement, et change la variable selon la transition prévue. Le diagramme sert donc à concevoir le programme, puis à le vérifier : on peut simuler une suite d’événements à la main, ou avec un logiciel, et comparer l’état atteint à celui attendu.

Ce qu’un diagramme d’états ne montre pas : la structure du produit (ses constituants) ni ses flux d’énergie. Il décrit uniquement son comportement dans le temps.

États : Fermé (initial), Ouverture, Ouvert, Fermeture. Transitions :

• de Fermé vers Ouverture sur « appui sur la télécommande » ;
• de Ouverture vers Ouvert sur « fin de course atteinte » ;
• de Ouvert vers Fermeture sur « fin de la temporisation de 30 s » ;
• de Ouvert vers Fermeture sur « appui sur la télécommande » ;
• de Fermeture vers Fermé sur « fin de course atteinte » ;
• de Fermeture vers Ouverture sur « obstacle détecté par la cellule ».

Suite d’événements : 1. obstacle détecté ; 2. appui sur la télécommande ; 3. fin de course atteinte ; 4. fin de la temporisation ; 5. obstacle détecté.

Déroulement.

1. État Fermé : aucune transition ne part de Fermé sur « obstacle » ; le portail reste Fermé.
2. « Appui » : Fermé → Ouverture.
3. « Fin de course » : Ouverture → Ouvert.
4. « Fin de la temporisation » : Ouvert → Fermeture.
5. « Obstacle » : Fermeture → Ouverture (le portail se rouvre).

État final : Ouverture. Le premier événement montre la règle de lecture : un obstacle devant un portail fermé ne déclenche rien.

On dessine chaque état par un rectangle aux coins arrondis, disposés en carré : Fermé en haut à gauche, Ouverture en haut à droite, Ouvert en bas à droite, Fermeture en bas à gauche. Un petit disque noir, relié à Fermé, marque l’état initial.

Les flèches font le tour du carré dans le sens Fermé → Ouverture → Ouvert → Fermeture → Fermé, chacune étiquetée par son événement. Deux flèches de plus : de Ouvert vers Fermeture, une seconde flèche étiquetée « appui sur la télécommande » ; et de Fermeture vers Ouverture, une flèche diagonale étiquetée « obstacle détecté ».

Ce qu’il faut lire : chaque flèche part d’un état précis ; un événement qui n’étiquette aucune flèche sortant de l’état courant ne fait rien.