基于LPC2294處理器的嵌入式PLC的設計

2嵌入式PLC的軟件系統設計

嵌入式PLC的軟件分為運行系統軟件和開(kāi)發(fā)系統軟件兩部分。運行系統負責對整個(gè)系統的管理和對用戶(hù)程序的編譯執行，并保存所有的數據，完成與外界通訊。開(kāi)發(fā)系統面對用戶(hù)，完成對PLC程序的編輯和轉換。

2.1 PLC運行系統軟件

該系統負責為應用程序分配內存，把該應用程序加載到分配好的內存里，然后開(kāi)始執行該程序的指令。如果該程序要求位于底層的操作系統提供服務(wù)，該運行系統還必須負責處理有關(guān)的服務(wù)請求。該運行系統是基于嵌入式操作系統μC/OS-II來(lái)開(kāi)發(fā)的，選用嵌入式操作系統提高了軟件系統的抗干擾性，系統的可靠性及應用軟件的開(kāi)發(fā)效率，縮短了開(kāi)發(fā)周期。μC/OS-II的移植的主要工作是修改與ARM處理器相關(guān)部分的代碼，它們集中在3個(gè)文件中。

①OS_CPU.H文件該文件包含了用#define定義的與處理器相關(guān)的常量、宏和類(lèi)型定義。文件中這些數據類(lèi)型的定義如下：

typedef unsigned char BOOLEAN；

typedef unsigned char INT8U；

typedef signed char INT8S；

typedef unsigned short INT16U；

typedef signed short INT16S；

typedef unsigned int INT32U；

typedef signed int INT32S；

typedef float FP32；

typedef double FP64；

typedef unsigned int OS_STK；

與ARM7體系結構相關(guān)的一些定義如下：

#define OS_CRITICAL_METHOD 2

__swi（0×00）void OS_TASK_SW（void）；

__swi（0×01）void _OSStartHighRdy（void）；

__swi（0×02）void OS_ENTER_CRITICAL（void）；

__swi（0×03）void OS_EXIT_CRITICAL（void）；_

_swi（0×40）void*GetOSFunctionAddr（int Index）；

__swi（0×41）void*GetUsrFunctionAddr（int Index）；

__swi（0×42）void OSISRBegin（void）；

__swi（0×43）int OSISRNeedSwap（void）；

__swi（0×80）void ChangeToSYSMode（void）；

__swi（0×81）void ChangeToUSRMode（void）；

__swi（0×82）void TaskIsARM（INT8Uprio）；

__swi（0×83）void TaskIsTHUMB（INT8Uprio）；

/*上述函數需在移植文件OS _CPU.H中將其聲明。

*/#define OS_STK_GROWTH 1

此代碼段中的OS_ENTER_CRITICAL（）函數和OS_EXIT_CRITICAL（）函數實(shí)現打開(kāi)和關(guān)閉處理器的功能。

②OS_CPU_C.C文件該文件中的任務(wù)棧結構初始化函數OSTaskStkInit（），必須根據移植時(shí)統一定義的任務(wù)堆棧結構進(jìn)行初始化。另外還有9個(gè)系統規定的鉤子函數必須聲明，但可以不包含任何代碼，這些鉤子函數在本移植中全為空函數。

③OS_CPU_A.S文件的移植共包括4個(gè)函數：多任務(wù)啟動(dòng)函數中調用的OSStartHighRdy（）、任務(wù)切換函數OSCtxSw（）、中斷任務(wù)切換函數OSIntCtxSw（）、時(shí)鐘節拍服務(wù)函數OSTickISR（）。

至此整個(gè)μC/OS-II內核移植完成。以后的用戶(hù)程序都是在這個(gè)基礎上進(jìn)行的擴充。

2.2 PLC開(kāi)發(fā)系統軟件

該系統的主要任務(wù)是讓用戶(hù)編寫(xiě)PLC程序，所以還需要設計與該系統相對應的編程平臺。編程平臺的設計主要包括編程界面的設計、編輯器的設計、轉換模塊的設計、編譯器的設計和通信模塊的設計等。軟件系統結構圖如圖7所示。

用戶(hù)在編程平臺里編寫(xiě)PLC程序。這里借用FX系列PLC的編程軟件SWOPC-FXGP/WIN-C作為編程平臺，編程語(yǔ)言可以使用梯形圖和指令表。然后通過(guò)轉換程序把編譯后的目標文件轉化成C語(yǔ)言。轉換程序其實(shí)就是一個(gè)解釋系統，通過(guò)逐條翻譯編程軟件的指令表，生成和處理器指令系統無(wú)關(guān)的用戶(hù)指令。使用這樣的方式作為上位機編程平臺，節省了工作量。