AnyWhere――面向設(shè)備的編程模式
3.1 范 例
面向設(shè)備的編程模式是由面向API的編程模式和面向端口的編程模式繼承發(fā)展而來的,具有兩者的優(yōu)點,避免了各自的缺點,同時極大地增強了組網(wǎng)能力。本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/152329.htm
這里依然以開發(fā)控制遠程蜂鳴器的嵌入式系統(tǒng)為例,其開發(fā)流程如圖5所示。圖5的左邊是面向設(shè)備的編程模式,右邊是開發(fā)步驟。
通過查看遠程設(shè)備圖,得知蜂鳴器的端口地址為0x1111,寫1為鳴叫,寫0為停止鳴叫。
這種編程模式非常簡單。事實上延時功能已經(jīng)定義成本地端口,真實的程序?qū)⒏唵巍C嫦蛟O(shè)備編程模式與傳統(tǒng)編程模式的對比如表3所列。
3.2 設(shè)計目標
針對目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的困境,本文提出“面向設(shè)備的編程”這一概念。研發(fā)人員不需要考慮硬件細節(jié)和網(wǎng)絡(luò)細節(jié),使用同一種方式操作本地硬件和遠程硬件。
與傳統(tǒng)編程模式不同,面向設(shè)備的編程模式把所有通過網(wǎng)絡(luò)連接的嵌入式系統(tǒng)和計算機作為一個整體來考慮。研發(fā)人員只需要知道設(shè)備地址和設(shè)備內(nèi)端口地址的分配即可,不需要知道設(shè)備如何連接到系統(tǒng),可以通過有限的幾個函數(shù)操作設(shè)備。
3.3 特 點
AnyWhere最大的特點是著眼于系統(tǒng),是系統(tǒng)級解決方案。一個系統(tǒng)中的所有嵌入式設(shè)備都使用AnyWhere兼容設(shè)備,整體效果最佳。除了這個特點外,AnyWhere還有以下特點:
①使用ANSI C編程。將來可能增加編程語言支持。
②編程接口統(tǒng)一。無論操作設(shè)備的什么功能,都使用有限的幾個函數(shù)操作。
③編程不區(qū)分遠程設(shè)備和本地硬件。系統(tǒng)保留1個系統(tǒng)地址(符號為AW_LOCAL_ADDR,值為0x00000000)用于識別本地設(shè)備,用這個地址操作的就是本地設(shè)備。大多數(shù)情況下,設(shè)備也可以使用設(shè)備的真實地址來訪問本地硬件。這樣,設(shè)備可以使用同樣的接口訪問本地硬件和遠程設(shè)備。
④多協(xié)議多網(wǎng)絡(luò)支持。AnyWhere默認協(xié)議計劃支持RS232、RS485、RS422、以太網(wǎng)、CAN、USB等網(wǎng)絡(luò)。AnyWhere還計劃支持ModeBus、iCAN、CANOpen、DeviceNet、J1939、DMX512、MVB等協(xié)議。用戶還可以通過多協(xié)議接口增加特定的協(xié)議。
⑤協(xié)議及鏈路自動動態(tài)匹配。研發(fā)人員只需要知道設(shè)備的地址就可以編程,而不需關(guān)心主控設(shè)備與被控設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議匹配問題。系統(tǒng)會自動選擇兩者均支持(并且當前網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)支持)的協(xié)議。如果網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,系統(tǒng)會再次主動選擇協(xié)議。這些過程都是透明的,研發(fā)人員無需關(guān)心。
⑥提供被控設(shè)備編程接口。用戶可以通過這個接口設(shè)計特殊的被控設(shè)備。
4 基本設(shè)計思想
(1)總體設(shè)計思想
AnyWhere把所有用網(wǎng)絡(luò)連接起來的嵌入式系統(tǒng)作為一個整體來考慮。依據(jù)其在系統(tǒng)中的作用,把嵌入式系統(tǒng)分為主控設(shè)備和被控設(shè)備兩類。
主控設(shè)備通過遠程調(diào)用來控制被控設(shè)備。每當主控設(shè)備調(diào)用AnyWhere的主機接口核心函數(shù)時,對應的被控設(shè)備執(zhí)行相應的函數(shù)。被控設(shè)備的函數(shù)執(zhí)行完畢后,把返回值和執(zhí)行結(jié)果反饋給主控設(shè)備,主控設(shè)備獲得執(zhí)行結(jié)果,函數(shù)返回。
(2)基本框圖
AnyWhere的基本框圖如圖6所示。
(3)一般處理流程
為主控設(shè)備訪問遠程設(shè)備中awRead()函數(shù)的一般處理流程是:主控設(shè)備首先查找ARP表,如果ARP表中存有被控設(shè)備信息,調(diào)用被控設(shè)備函數(shù)開始執(zhí)行;如果ARP表中不存在此遠程設(shè)備的情況,則需要請求添加此設(shè)備;在遠程設(shè)備添加成功后,調(diào)用被控設(shè)備函數(shù)開始執(zhí)行;程序處理完成后應答返回。
5 主要的用戶編程接口
5. 1 主控設(shè)備編程接口(核心編程接口)
這是一般用戶使用的接口,也是最常用的API。這部分有4個函數(shù),分別是awRead()、awWrite()、awReadEx()和awWriteEx()。其中函數(shù)awRead()和awWrite()是對指定設(shè)備的指定端口用默認的模式讀寫,讀寫的數(shù)據(jù)都會轉(zhuǎn)化為32位無符號數(shù)。而awReadEx()和awWriteEx()用于對端口一次讀寫多個數(shù)據(jù),需要指定讀寫模式,這個模式還必須與端口的模式一致。
5.2 被控設(shè)備編程接口
在設(shè)計一個控制系統(tǒng)時,被控設(shè)備一般會選擇標準設(shè)備,不需要用戶編程。如果使用非標準的被控設(shè)備,就需要進行產(chǎn)品研發(fā)。從圖6可以看出,被控設(shè)備的應用程序僅僅是初始化而已。如果用戶選擇廣州致遠電子有限公司的半成品模塊,大多數(shù)情況下也無需開發(fā),只需通過向?qū)?PC機程序)配置需要的功能就可以生成需要的代碼。如果這些半成品模塊不能完全滿足系統(tǒng)需求,就要進行研發(fā)。
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