PLC驱动程序的开发

基于嵌入式PLC芯片组的PLC驱动程序的开发湖北省黄石市科威自控有限公司：吕志摘要:本文以40点嵌入式PLC驱动程序开发为例，介绍在KEILC编译器和uVision2开发环境下，开发嵌入式PLC的驱动程序的方法及注意事项。关键词：嵌入式PLC驱动程序C语言前言:嵌入式PLC系统软件内核是用汇编语言编写的,但内核的作者在开发内核时留给了驱动程序足够的资源和良好的程序接口,对于习惯用C的读者而言,使用KEILC开发嵌入式PLC驱动程序是完全可行、比较轻松的。笔者以自己用C语言开发的40点嵌入式PLC驱动程序为例，介绍开发流程。一、关于40点嵌入式PLC1.40点嵌入式PLC的功能:(1)基于嵌入式PLC芯片组的40点PLC具有24路开关量输入和16路开关量输出，且每个输入和输出通道都有相应的LED指示。(2)具有CANBUS网络功能,由内核系统软件管理，使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。(3)UART0：内核管理，用于梯形图编程、监控，支持人机界面及用户驱动程序下载。(4)UART1：内核管理，用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持第三方设备互连。2.40点嵌入式PLC软件组成:(1)内核程序:是嵌入式PLC的软件核心部分，且每个出厂的芯片组已内嵌了该内核。(2)内核和驱动程序的接口程序:这部分汇编代码是实现内核和驱动程序的衔接。无论是用汇编还是用C来写驱动程序,都必须有该接口代码。(3)驱动程序:是实现嵌入式PLC外围硬件功能的程序，可以用汇编和C语言根据实际的嵌入式PLC外围硬件来编写，并利用Downhex.exe工具软件通过串口0下载到嵌入式PLC。(4)梯形图程序:是由用户在梯形图开发工具软件上开发,以实现用户系统的功能,并通过串口0下载到嵌入式PLC。(5)CANSET程序:是由用户在CANSET开发工具软件上开发,实现对CANBUS通信的相关设置，并通过串口1下载到嵌入式PLC。3.40点嵌入式PLC的驱动程序代码的框架：(1)头文件:关于单片机C8051FO4O寄存器的头文件,以及用户自定义的头文件。(2)初始化代码部分:包括用户端口初始化,用户上电初始化,用户设置初始化,用户运行初始化四个函数。用户根据实际需要来编写。(3)中断程序:内核将2.5ms定时中断程序留给一个接口给用户,用户能利用此接口完成如输入采样和LED动态扫描刷新等动作功能。(4)主程序:主程序是从内核定义的代码接口地址SCAN开始编写,主程序主要完成输入采样值的的滤波,LED显示赋值等逻辑运算功能。二.关于KEILC编译器及uVision2开发环境KEILC是最著名的高效率的51单片机的C语言开发软件,它在ANSIC的基础上作了较大的扩展,其编译原理和ANSIC也有不同,非常适合51单片机这种资源很有限的芯片。Vision2是一个功能十分强大的Windows下的KEILC开发环境,在使用它来开发C程序时,用户必须对KEILC编译器有充分了解，且须熟悉uVision2开发环境。三.用C语言开发40点嵌入式PLC驱动程序的流程。1.建立项目首先在uVision2开发环境下建立一个工程项目,项目名如EASY,选择CPU型号C8051F040,且不要uVision2默认的Startup.a配置文件。这样就完成了一个空的项目就建立。2.为项目添加相关文件(1)将头文件c8051f040.h头文件复制到项目所在目录。(2)将汇编接口文件Vector.asm复制到项目所在目录,并添加到项目中。(3)在项目中新建一个c文件,名称为Easyplc.c。(4)在项目中新建一个用户头文件,名称为Easyplc.h。3.编辑Easyplc.c文件和Easyplc.h头文件。4.设置工程项目属性和相关的编译连接属性。5.编译连接工程项目，并产生EASY.HEX文件。6.利用Downhex.exe工具软件通过串口0将EASY.HEX下载到嵌入式PLC芯片组。四.用C语言开发40点嵌入式PLC驱动程序的重点解析1.关于Vector.asm接口文件代码分析Vector.asm文件完整的代码如下:;*******************************************************************;FILENAME:VECTOR.ASM;*******************************************************************;*******************************************************************EXTRNCODE(InitConfigc);EXTRNCODE(InitStartc);EXTRNCODE(InitSetc);EXTRNCODE(InitRunc);EXTRNCODE(Stepc);EXTRNCODE(Tmsc);EXTRNCODE(Scanc);;******************************************************************;*******************中断向量重定向地址*********************ORG0E000HORG0E003H;externalinterrupt0vecter(INT0)ORG0E013H;externalinterrupt1(INT1)ORG0E033H;SerialPeripheralInterface(SPI)ORG0E03BH;SMBusinterfaceORG0E043H;ADC0WindowComparatorORG0E04BH;ProgrammableCounterArrayORG0E053H;Comparator0ORG0E05BH;Comparator1ORG0E063H;Comparator2ORG0E07BH;ADC0endofConversionORG0E083H;Timer4ORG0E08BH;ADC2endofConversionORG0E093H;ADC2WindowComparator;*******************用户应用程序调用入口*******************ORG0E0A0H;用户端口初始化LJMPINIT_CONFIGORG0E0A3H;用户上电初始化LJMPINIT_STARTORG0E0A6H;用户设置初始化LJMPINIT_SETORG0E0A9H;用户运行初始化LJMPINIT_RUNORG0E0ACH;演算周期扫描LJMPSCANORG0E0B0H;指令周期扫描LJMPSTEPORG0E0B3H;2.5ms周期扫描LJMPTMSORG0E100H;********************汇编程序调用C函数**********************INIT_CONFIG:LCALLINITCONFIGCRETINIT_START:LCALLINITSTARTCLCALLSCANC;RETINIT_RUN:LCALLINITRUNCRETINIT_SET:LCALLINITSETCRETSTEP:LCALLSTEPCRETTMS:LCALLTMSCRETSCAN:LCALLSCANCRETEND;********************************************************************由以上完整接口代码分析,内核共留给用户14个向量接口,但40点嵌入式PLC只使用了七个向量接口,每个接口就是调用一个C函数,共7个C函数。由于是汇编文件调用外部C函数,故要作外部函数声明。2.关于驱动程序所能使用的单片机的资源由于内核占用了大部分资源,驱动程序所使用的资源不能覆盖内核,因此在编写驱动程序时必须特别注意单片机资源的使用,以下列出若干注意事项,详细内容请参阅《EASY原理及应用》。(1)驱动程序代码地址范围必须定义在0XE000-0XF7FF共6KB之间，否则会覆盖内核程序！解决方法:在工程项目属性的CodeRange编辑框中输入0xe000-0xf7ff。(2)能使用的XDATARAM地址范围为0X3600-0X3FFF，总共2560字节。解决方法:在工程项目属性的XDATARange编辑框中输入0x3600-0x3fff。(3)能使用的DATARAM地址范围为0X58-0X67,总共16字节，解决方法:在工程项目属性的Database编辑框里输入0x58;由于可使用的dataram数量十分有限,因此在定义变量时当dataram不够，应将变量定义为xdata存储器类型。为了提高程序运行实时性，使用频繁的变量应优先考虑安排为data存储器型变量。(4)能使用的BDATARAM地址范围为0X20-0X23,总共4字节，解决方法:在工程项目属性的Bitbase编辑框里输入0x00;(5)任何情况下，用户只能使用工作寄存器0组,不要修改非0组的寄存器的值。在中断函数中使用0组寄存器必须先保存个工作寄存器，并在函数结束前恢复。3.关于头文件Easyplc.h分析头文件仅列出如下和内核相关的变量来分析。unsignedcharxdataRam_px[4]_at_0x240;//内核定义的接口变量,由驱动程序传递给内核的嵌入式PLC输入端口映射值。unsignedcharxdataRam_py[2]_at_0x180;//内核定义的接口变量,由内核传递给驱动程序的嵌入式PLC输出端口映射值。unsignedcharbdataCorebd_at_0x027;//内核定义的接口变量,由内核传递给驱动程序的嵌入式PLC正常运行的位标志,和PLC出现运行错误的位标志所在的bdata地址.sbitF_key_set=Corebd^7;//嵌入式PLC正常运行的位标志.sbitF_plcerr=Corebd^5;//嵌入式PLC出现运行错误的位标志.unsignedchardatacpye_reg[8]_at_0x00;//定义这个绝对地址数组,其作用仅仅是在中断函数中保存0组工作寄存器。4.关于Easyplc.c代码分析(1)初始化函数:共有4个初始化函数,分别为用户端口初始化函数voidInitStartc(void);用户上电初始化函数voidInit_Startc(void);用户设置初始化函数voidInitSetc(void);用户运行初始化函数voidInitRunc(void)。这四个函数功能都是初始化用户定义的变量和配置c8051f040单片机的特殊寄存器。(2)2.5ms周期扫描函数voidTmsc(void)代码分析:该函数代码如下voidTmsc()using0{unsignedcharxdatalen[8];len[0]=cpye_reg[0];//code1len[1]=cpye_reg[1];len[2]=cpye_reg[2];len[3]=cpye_reg[3];len[4]=cpye_reg[4];len[5]=cpye_reg[5];len[6]=cpye_reg[6];len[7]=cpye_reg[7];//code2UserDisplay(Xlamp);//code3if(Input_cnt--0){UserSampl(Input_cnt,Xinput);//code4P1MDOUT=0xff;}cpye_reg[0]=len[0];//code5cpye_reg[1]=len[1];cpye_reg[2]=len[2];cpye_reg[3]=len[3];cpye_reg[4]=len[4];cpye_reg[5]=len[5];cpye_reg[6]=len[6];cpye_reg[7]=len[7];//code6}由于该函数是被内核的定时中断函数所调用,属于中断程序的一部份,因此定义该函数时用关键字using0来确定使用0组工作寄存器。cod