高性能开放式数控系统框架设计(2)

来源:南粤论文中心 作者:陶耀东k2,林浒2 发表于:2010-04-03 10:57  点击:
【关健词】开放式体系结构数控系统;组件;现场总线;动态可璧构;实时系统
以是满足灵活性和赢性能要求的软硬件协同实现.用户可以 投摇箕波震霉求在挺黎孛设诗添龆薪黎凌辘组俘.鸯7攒述 功能组件之间的通讯行为,HO-CSF提出了一种统一的组件 通讯模型,在这个模型下对组件之间的各种通讯

以是满足灵活性和赢性能要求的软硬件协同实现.用户可以
投摇箕波震霉求在挺黎孛设诗添龆薪黎凌辘组俘.鸯7攒述 功能组件之间的通讯行为,HO-CSF提出了一种统一的组件 通讯模型,在这个模型下对组件之间的各种通讯行为做了统
一建模,势设诗了穗应的通讯线终。尾户磷逶过绑定映射匿
(binding map)配置通讯组件的不同实现形式,快速地究成系 统平台的迁移和功能重构.
3.1   Ho•CSF中的组件及缀伴相关的概念
HO-CSF孛定义酶缰箨(Component)每遥常酝说缀佟不 同,它包含功能组件和通讯组件两种,具体的定义如下:

图1功能组件和通讯组件的结构
Fig.1    Stluctm'e of function component and link

磅镌纽辞(Function Component):翔匿1左德所承。砖能 组件是一个具有输入、输出管脚,并完成一定功能的二进制代 码,可以在HO—CSF环境中按需装载,与其他功能组件按需互 联。它每一般懿缓静撰念不逶,塞要它按照缓终参数戆设置,
接受组件管脚的输入信息,完成特定的功能和行为,并在组件 管脚中输出信息.功能组件的功能由一个或多个方法(Meth- od)共隧完成。方法的具体实现逶过绑定映射图(Binding
Map)农运行时动态绑定,它可戳由的软件代码实瑷,也霹以 由专用硬件实现.
通讯组件(Link):连接两个功能组件之间的组件称为遥 舔组箨,麴强1。强个功麓组释之阉逶最磐矮遴遘遥嘏缝箨.
通讯组件行为与统一通讯分类中的4种通讯类型对应. 组件参数(Function Parameter):参数魁功能组件中的一
些鬻萋,数控系统鬻户霹浚在HO-CSF中遴过配置缓俘的参
数,完成组件功能的配置. 组件管脚(PIN):管脚是借用IC中的概念,管脚有的完
藏功能缀件的信息输入《Input Pin),有的宠筑凌毙缓纬酶薅
息输出(Output Pin),PIN实际上是一个交蹙。它的类型可以 是:bit、U32、S32、U64、U64等.
级停功能(Function):组你的功能由遮行在HO《SF中 的程寝代码执行时体现,在菲实时情瑟下这些代码是需要时 被执行,在实时情况下,则以一定顺序和时间间隔确定性地执 行.体现组件功能的代码按照什么顺序和间隔执行是幽系统 孛戆线羲(thread)来组织豹。
赧件方法(Method):组件方法是HO-CSF中一种抽象的 接口,该接口的连接对象由绑定映射图(binding map)配置,
组搏可以遴过该接鼹调用系统硬烨驱动,替换组件中蹶本由
软件实璇的功能,提高组侔的僚能和计算速度.逶过与不同厂 家生产的硬件驱动之间的绑崽,HO—CSF可在不同厂家不同 性能的硬件上运彳予,保证了数控系统的平台无关性.
线联(Thread):在HO-CSF孛线翟分为实时线霍襁霉实 时线稷,它是组件功能一个调用列表.非实时线程对运行时间 间隔没有严格的要求,可以用来实现非实时任务.实时线程以 霾定时阏阕疆运行,组箨的功貔可以蔹次添熬到实融线翟孛 实现周期性的功熊调用.
3.2统一的组件间通讯模型
数控系统是一个典型的HT¨列(HeterogeneousTiming), 其不阕缀件线翟之鬻是非霹多鹃系统。在非陵步静系统闯,或 者一个系统的不同时钟域(予累统)间的数据传输是一个相 对棘手的问题,诸如等待、同步、互斥等都会给整个系统的设 诗耱务爨警寒很大的影瘸.恕异步逶羲援剿(ACM)理论孳l人 数控系统设计,将为系统提供一种自顶向下的设计方法u“. HO•CSF中采用ACM四种分类对组件之间通讯行为统一建 模,指夥用户进行系统设计翻分析,迅速完成数控系统的配置 帮重橡.
\读方崴     不允许                 允许
髯方}\\  重复读取          麓复读取
不允许          cha勰l
覆盖写入                 ...L
2所示。
Pool:读者和写者可以在任何时候访问这个共享内存,它 可以在读之前写多次,也可以被重复读多次,读写异步.
sig嘲:写者哥以在绦{蓦酵候访阏数据,数据嚣泼在被读
之前被覆盖.当数据被读走以后,它就被破坏了,因而数据必 熊被读一次,允许发生数据的丢失,即读者可能读不到数据。 健读者褥到的数据一定跫最蔌的.
Channel:如果数据隧没有空阀写,写者茭lj等待,如果数攘 区没有数据,读者则等待.这种情况下,读的数据顺序与数据
写入的顺序一致,可完成两个组件阗的同步操作,与FIFO的
行秀穗馥,它酉浚是软箨褥造的数撵结撺或者疆件构建FIFO
实现.
Constant:写者写入一次,读者可以重复读取。与软件中的 粼釜文停行为耀钕,或者硬件中的蹋亿参数行为穗议。如:数 控体系结梅巾的配置文件、配置信惠.
墨3基于Link酶数控系统抽象逶诿模墅
F蟾.3   Abstract model of communication based on link

数控系统一般由人机交互接口(NCDISPLAY)、任务撩 剿器(NCTASK)、运动控制簇≤NCMOT)、IO控麓器(NCIO) 等主要功能缀件组成。采用由图2所定义的抽象符号,我们研
以对系统中的通讯行为统一建模,如图3所示.逡动控制器销
装对饲暇周期性的控刳,鄂需要同步,所以它们之阉的通讯褥
 

允许                                   酬
覆盖写入                                     J
Pin
Component Name

Parameter_I.
Pin
LINK  Ip{n   Componunt Name Pin
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