用 AWTK 和 AWPLC 快速开发嵌入式应用程序 (7)- 用状态机实现红绿灯

news2024/12/23 9:14:58

AWPLC 目前还处于开发阶段的早期，写这个系列文章的目的，除了用来验证目前所做的工作外，还希望得到大家的指点和反馈。如果您有任何疑问和建议，请在评论区留言。

1. 背景

AWTK 全称 Toolkit AnyWhere，是 ZLG 开发的开源 GUI 引擎，旨在为嵌入式系统、WEB、各种小程序、手机和 PC 打造的通用 GUI 引擎，为用户提供一个功能强大、高效可靠、简单易用、可轻松做出炫酷效果的 GUI 引擎

AWPLC 是 ZLG 自主研发的 PLC 系统（兼容 IEC61131-3)，其中 AWPLC 的运行时库 (Runtime) 基于 ZLG TKC 开发，可以移植到到任何主流 RTOS 和嵌入式系统。AWPLC 的集成开发环境 (IDE) 基于 AWTK 开发，可以运行在 Windows、MacOS 和 Linux 系统之上。AWPLC 的主要目标之一是把 PLC 中 低代码开发方法 引入到嵌入式软件，从而提高嵌入式软件的开发效率和可靠性。

2. 简介

状态机是一个常用的设计模式，在有的情况下采用状态机，逻辑清晰，实现简单。在 AWPLC 中，也是可以采用状态机模式的，本文以一个简化版的红绿灯为例，演示在 AWPLC 中实现状态机的方法。

在采用状态机模式设计时，一般按照下列步骤进行：

确定系统存在的状态，并选取我们关注的状态。比如，在本系统中，我们选取红灯、黄灯、绿灯三个状态。
确定在各个状态下系统的行为。比如，在本系统中，在红灯状态下，点亮红色 LED 灯；在黄灯状态下，点亮黄色 LED 灯；在绿灯状态下，点亮绿色 LED 灯。
确定各个状态之间转换的条件。比如，在本系统中，在红灯状态下，超时进入黄灯状态下；在黄灯状态下，超时进入绿灯状态下；在绿灯状态下，超时进入红灯状态下。

状态转换如下图所示：

2.1 系统组成

该系统包括：

3 个 LED。

2.2 软件模拟

LED 都用软件模拟。

3. PLC 程序

3.1 变量定义

在本系统中，需要定义几个变量：

STATE_RED 表示红色状态，是一个常量，取值为 1。
STATE_YELLOW 表示黄色状态，是一个常量，取值为 2。
STATE_GREEN 表示绿色状态，是一个常量，取值为 3。
STATE 表示系统当前的状态。
LED_RED 表示红色 LED 灯，映射到第 1 个数字输出。
LED_YELLOW 表示黄色 LED 灯，映射到第 2 个数字输出。
LED_GREEN 表示绿色 LED 灯，映射到第 3 个数字输出。

具体配置如下图所示：

3.2 功能块图

基本工作原理：

如果系统当前状态 STATE 等于 STATE_RED 时，表明当前处于红灯状态：点亮红色 LED 灯，定时器保持工作，当定时器超时，设置系统当前状态为黄灯状态。
如果系统当前状态 STATE 等于 STATE_YELLOW 时，表明当前处于黄灯状态：点亮黄色 LED 灯，定时器保持工作，当定时器超时，设置系统当前状态为绿灯状态。
如果系统当前状态 STATE 等于 STATE_GREEN 时，表明当前处于绿灯状态：点亮绿色 LED 灯，定时器保持工作，当定时器超时，设置系统当前状态为绿灯状态。

值得注意的是，这里使用了功能块 MOVE 对变量进行赋值。按道理来说，对变量进行赋值，直接拉根线连接起来就可以了，为什么还要加个 MOVE 呢？原因在于，这里是条件赋值，即在定时器超时的时候，才对 STATE 进行赋值。

这就需要利用功能的执行控制 (Execution Control)，当功能块启用执行控制 (Execution Control) 时，只有其输入引脚 EN 为 TRUE 时，其后续赋值才生效。

具体实现如下图所示：

4. 用户界面

应用程序不需要编程，用 AWTK Designer 设计好界面，将控件与模型进行绑定即可。下面介绍一下控件与模型的绑定方法。这里用的是 AWTK-MVVM，数据绑定规则与 AWTK-MVVM 是完全一样的。

模型可以用 io、plc 或者 io+plc。io 可以用来绑定 IO 变量，plc 可以用来绑定程序 PLC 内部变量。

示例：

<window v-model="io+plc" tr_text="AWPLC demo">

由于符号 % 在程序里具有特殊功能，所以在绑定 IO 变量时，把 % 换成 _ 。比如：将 %QX0.0 写作 _QX0.0 。

示例：

 <view name="out" x="r:10" y="m" w="100" h="330" 
    children_layout="default(r=3,c=1,s=10)">
    <check_button v-data:value="{_QX0.0}" style="led_red" sensitive="false"/>
    <check_button v-data:value="{_QX0.1}" style="led_yellow" sensitive="false"/>
    <check_button v-data:value="{_QX0.2}" style="led_green" sensitive="false"/>
  </view>