基于LPC2294处理器的嵌入式PLC的设计

2嵌入式PLC的软件系统设计

嵌入式PLC的软件分为运行系统软件和开发系统软件两部分。运行系统负责对整个系统的管理和对用户程序的编译执行，并保存所有的数据，完成与外界通讯。开发系统面对用户，完成对PLC程序的编辑和转换。

2.1 PLC运行系统软件

该系统负责为应用程序分配内存，把该应用程序加载到分配好的内存里，然后开始执行该程序的指令。如果该程序要求位于底层的操作系统提供服务，该运行系统还必须负责处理有关的服务请求。该运行系统是基于嵌入式操作系统μC/OS-II来开发的，选用嵌入式操作系统提高了软件系统的抗干扰性，系统的可靠性及应用软件的开发效率，缩短了开发周期。μC/OS-II的移植的主要工作是修改与ARM处理器相关部分的代码，它们集中在3个文件中。

①OS_CPU.H文件该文件包含了用#define定义的与处理器相关的常量、宏和类型定义。文件中这些数据类型的定义如下：

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；

与ARM7体系结构相关的一些定义如下：

#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）；

/*上述函数需在移植文件OS _CPU.H中将其声明。

*/#define OS_STK_GROWTH 1

此代码段中的OS_ENTER_CRITICAL（）函数和OS_EXIT_CRITICAL（）函数实现打开和关闭处理器的功能。

②OS_CPU_C.C文件该文件中的任务栈结构初始化函数OSTaskStkInit（），必须根据移植时统一定义的任务堆栈结构进行初始化。另外还有9个系统规定的钩子函数必须声明，但可以不包含任何代码，这些钩子函数在本移植中全为空函数。

③OS_CPU_A.S文件的移植共包括4个函数：多任务启动函数中调用的OSStartHighRdy（）、任务切换函数OSCtxSw（）、中断任务切换函数OSIntCtxSw（）、时钟节拍服务函数OSTickISR（）。

至此整个μC/OS-II内核移植完成。以后的用户程序都是在这个基础上进行的扩充。

2.2 PLC开发系统软件

该系统的主要任务是让用户编写PLC程序，所以还需要设计与该系统相对应的编程平台。编程平台的设计主要包括编程界面的设计、编辑器的设计、转换模块的设计、编译器的设计和通信模块的设计等。软件系统结构图如图7所示。

用户在编程平台里编写PLC程序。这里借用FX系列PLC的编程软件SWOPC-FXGP/WIN-C作为编程平台，编程语言可以使用梯形图和指令表。然后通过转换程序把编译后的目标文件转化成C语言。转换程序其实就是一个解释系统，通过逐条翻译编程软件的指令表，生成和处理器指令系统无关的用户指令。使用这样的方式作为上位机编程平台，节省了工作量。