基于PC實時環(huán)境的程序開發(fā)

來源：m.universityresearchassociates.com 發(fā)布人：彭二胖

2022-01-09 11:14:51|已瀏覽：162次

一．目前行業(yè)主流的基于PC的控制器方案

目前行業(yè)內主流的基于PC的機器控制方案，通過運動控制卡實現(xiàn)，它的程序運行原理是：用戶程序運行在Windows上,線程由Windows分配給程序，對于要求線程穩(wěn)定的機器，難以滿足需求，因為Windows系統(tǒng)不具備實時性，是屬于通用型操作系統(tǒng)，它更注重于系統(tǒng)的吞吐量而不是系統(tǒng)響應時間，雖然它大部分的時間是穩(wěn)定的，但是線程以及性能容易受到Windows上別的軟件或者操作的影響，導致有幾個周期的響應時間變得很慢。

此圖是我們使用某款運動控制卡，在Windows下寫的程序，動作是輸出一個IO，然后把輸出IO接到控制卡的輸入去，等待控制卡接收到輸入，然后把這段時間進行計時，得出的結果。

可以看到大部分的時間是在1-2ms之間的，但是一旦電腦上在進行一些其他的操作，或者長時間運行，這個時間就會變得不可控制，波動范圍很大。

二．ProCon是基于實時系統(tǒng)的開發(fā)與執(zhí)行框架

用戶使用高級語言和Visual Studio可以開發(fā)基于實時系統(tǒng)的程序。
上面介紹過在Windows系統(tǒng)上運行的程序的弊端，基于實時系統(tǒng)的開發(fā)框架ProCon，可以解決程序運行時的響應時間波動的問題。
基于之前IO反轉的實驗，不同點是程序運行在實時系統(tǒng)中，我們得到以下的實驗數(shù)據(jù)：
通過數(shù)據(jù)可以看到，無論Windows負載如何，且在長時間的運行情況下，從輸出到輸入的波動始終是在1-2ms之間，這個實驗我們采用了ProU的運動控制庫配合倍福的EtherCAT IO在實時系統(tǒng)的環(huán)境下做的測試。

使用ProCon框架下的運動控制功能，實時系統(tǒng)會把本來由Windows完全管理的intel CPU分出一個核直接管理，所以即使Windows藍屏，或者在電腦上使用大量的計算工作（如圖像處理），都不會影響機器的運動和邏輯控制程序的執(zhí)行效率。

三．實時系統(tǒng)下的開發(fā)流程

① 先安裝并授權實時系統(tǒng)開發(fā)版：http://www.ProU.cn/manual/20ProH/02Intime.html，如果要調試代碼則需要開發(fā)的硬件狗，或者向公司申請臨時的開發(fā)授權。
②安裝之后在Visual Studio里會多出一個插件，打開vs，選擇新建工程。
③選擇 A“Hello World”，然后點擊ok，再ok，再ok直到新建工程完成
④添加頭文件，YKCat.h,文件放在D:\YouKong\ProH\YKCat目錄下
⑤配置預處理器，將YKCat.h中的FUNS_EXPORTS 配置到預處理器，點擊應用，確定
⑥配置lib文件，文件在D:\YouKong\ProH\YKCat\Intime\V64
⑦配置包含目錄，將ykcat.lib放到包含目錄下
⑧ 程序中引用 ”windows.h”, ”ykcat.h”頭文件，注意順序
編寫總線初始化函數(shù)。其中調用的文件生成方式在下章節(jié)講解
⑨主流程，流程包括
輸出字符"Hello, World!"
調用初始化總線函數(shù)
循環(huán)執(zhí)行控制IO輸出，兩段絕對定位運動，并判斷是否定位完成，并輸出當前位置。
編譯程序，待生成成功
⑩將D:\YouKong\ProH\YKCat\Intime\V64目錄下的InLib.rta和YKCat.rsl放到生成目錄下
注：rsl相當于Windows的dll。注：rta相當于Windows的exe。

①是我們生成的應用程序 ②是YKCAT的調用程序 ③是YKCAT的執(zhí)行函數(shù)文件

四．生成總線的配置文件

①打開ProU，新建ProU程序默認選項即可，點擊確定

②右鍵添加ECAT主站，選擇伺服驅動，找到Virtual Servo(本案例使用虛擬軸)，點擊添加

③打開ProH，然后點擊下載按鈕，選擇選擇所有，點擊執(zhí)行，然后一直確定即可。

④關閉ProH，然后就會生成配置信息ecat.bin以及config.txt。

五．運行

①編譯好程序，插上開發(fā)加密狗或者臨時開發(fā)狗，按F5運行即可。

六．結論

基于ProCon實時開發(fā)與執(zhí)行框架，用戶可以通過高級語言開發(fā)基于實時系統(tǒng)的機器程序，避免機器運行受到Windows計算任務的影響，實現(xiàn)比運動控制卡方案更加穩(wěn)定的機器控制。同時繼續(xù)保持運動控制卡方案與Windows平臺上如機器視覺、人機界面等應用整合的優(yōu)勢（相較于脫機的運動控制器），是比較理想的PC based控制方案。

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