開放式可編程控制器的設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖中，系統(tǒng)編輯模塊為用戶提供編輯環(huán)境，接收用戶的梯形圖程序輸入，并將其存儲(chǔ)為相應(yīng)的文件。梯形圖語言為一種圖形語言，要直接對(duì)其進(jìn)行編譯十分困難，因此并不是直接對(duì)梯形圖程序進(jìn)行編譯，而是先將其翻譯成指令語言的文本形式，再對(duì)指令語言進(jìn)行編譯。圖形語言編譯問題的解決，提高了代碼的利用率[6-7]。通過提取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)，形成C語言程序文件，經(jīng)過C51編譯器、連接器、轉(zhuǎn)換器的編譯、連接、轉(zhuǎn)換過程，生成能夠在PLC硬件上運(yùn)行的可執(zhí)行文件。

3.1 用戶界面
　PLC用戶界面是實(shí)現(xiàn)可編程人機(jī)交互的重要部分，它以梯形圖語言的形式錄入用戶控制程序，以二進(jìn)制形式通過串口下載到PLC硬件，其梯形圖表示的用戶編程區(qū)如圖6所示。

　PLC在進(jìn)行邏輯運(yùn)算之前，必須對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行采樣[8]，若要實(shí)現(xiàn)指令的功能，首先要設(shè)置外部I/O在梯形圖中的地址，系統(tǒng)才能夠?qū)τ脩舫绦蛑兴褂玫腎/O地址與單片機(jī)的引腳地址相匹配。本設(shè)計(jì)在I/O設(shè)置對(duì)話框底層設(shè)計(jì)了如表1所示的數(shù)據(jù)處理函數(shù)。
3.2 USB通信
　PDIUSBD12的固件設(shè)計(jì)成完全的中斷驅(qū)動(dòng)，當(dāng)CPU處理前臺(tái)任務(wù)時(shí)，USB的傳輸可在后臺(tái)進(jìn)行；后臺(tái)中斷服務(wù)程序和前臺(tái)主程序循環(huán)之間的數(shù)據(jù)交換可以通過事件標(biāo)志和數(shù)據(jù)緩沖區(qū)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)PDIUSBD12從USB收到一個(gè)數(shù)據(jù)包，即對(duì)CPU產(chǎn)生一個(gè)中斷請(qǐng)求，CPU立刻響應(yīng)中斷。在中斷服務(wù)程序中，固件將數(shù)據(jù)包從PDIUSBD12內(nèi)部緩沖區(qū)移到循環(huán)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并將PDIUSBD12的內(nèi)部緩沖區(qū)清零，以便接收新的數(shù)據(jù)包，使CPU可以繼續(xù)執(zhí)行當(dāng)前的前臺(tái)任務(wù)直到完成。本文利用PDIUSBD12的端點(diǎn)1進(jìn)行命令的傳輸和應(yīng)答，端點(diǎn)1每次接收計(jì)算機(jī)發(fā)送過來的8 B指令，其指令格式如表2所示。例如，接收到十六進(jìn)制碼52 01 00 03 00 07 00 50，表示讀24C01器件從03字節(jié)開始的7個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。52H為R的ASCII碼，57H為W的ASCII碼。端點(diǎn)2用于數(shù)據(jù)的傳輸。
　本文在了解PLC國(guó)內(nèi)外研究狀況以及其市場(chǎng)需求的基礎(chǔ)上，提出了研發(fā)開放式PLC的概念，完成了PLC集成開發(fā)系統(tǒng)的C51模塊實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)，將USB通信方式引入PLC領(lǐng)域，所設(shè)計(jì)的梯形圖編輯器提供了梯形圖編輯平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了PLC的基本邏輯指令，完成計(jì)算機(jī)與控制器的USB通信。
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