Программирование ПЛК110 [М02] для задач реального времени

[Вольд]

Появилась минутка, сделал блок на ST.

Код для PRU можно писать на ST ?

[Владимир Ситников]

Код для PRU можно писать на ST ?

И да и нет.
Если есть ST код, то его можно вручную перевести на PRU-понятный ассемблер.

Но
1) ST код нужен и для общего понимания, и для того, чтобы в КДС эмуляция работала
2) Переводить ST на ассемблер проще, чем сразу писать на asm

Примерно так (я исключил половину строк-комментариев, которые нужны для связки PRU-КДС. Привет Владиславу, если можно со спец комментариями выкладывать, то могу и с ними):

.origin 0
.entrypoint __INIT_PROGRAM
;include "standart_classes.m"
#include "Defs.h"

#define enableIn R1.b0
#define quantityIn R1.w0

#define out R1.b0
#define readyOut R1.b0
#define qtyLeft R1.w0


;FB_WORKTIME=9
;FB_NAME=PRU_GENER_BURST


__INIT_PROGRAM:
        QBEQ _NEED_STOP, enableIn, 0 //% если сказали выключатьс_, идём выключатьс_
        QBEQ _BURST_DONE, qtyLeft, 0 //% если импульсы кончились, идём ждать передёргивани_ enable
        SUB qtyLeft, qtyLeft, 1 //% минус импульс
        QBA _FINISH_5TICK //%

_BURST_DONE: ; 3-ий такт
        QBEQ _FINISH_4TICK, readyOut, 1 //% пока ready не сбросилось, ждём передёргивани_ enable
        LSL qtyLeft, quantityIn, 1 //% qtyLeft := quantity * 2
        QBA _FINISH_6TICK //%

_NEED_STOP: ; 2-ой такт
        LDI qtyLeft, 0 //% останавливаемс_ -- обнул_ем qtyLeft

_FINISH_3TICK: ; 3ий такт
        ADD temp, temp, 0 //% NOP

_FINISH_4TICK: ; 4ый такт
        ADD temp, temp, 0 //% NOP

_FINISH_5TICK: ; 5ый такт
        ADD temp, temp, 0 //% NOP

_FINISH_6TICK: ; 6ый такт
        MIN temp.w0, qtyLeft, 1 //% Смотрим, осталось ли что генерировать
        XOR readyOut, temp.b0, 0 //% readyOut := MIN(qtyLeft, 1) XOR 1  ==  qtyLeft = 0
        ADD temp.w0, qtyLeft, 0 //% загружаем qtyLeft в регистр, чтобы потом считать младший бит
        AND out, temp.b0, 1 //% out := qtyLeft.0

[Newcomer]

Появилась минутка, сделал блок на ST.
Получается, для генерации следующей пачки импульсов нужно передёрнуть вход enable (сделать enable==false, дождаться пока ready перейдёт в false, потом передать enable=true и тогда пойдёт вторая пачка). Это то, что ожидалось?

По поводу изменения частоты импульсов: текущий подход к программированию PRU предполагает, что PRU выполняется своим циклом, поэтому тут я сделал "переключение сигнала out при каждом цикле PRU". Норм? Или делитель какой-то нужен?
Или с такой стороны: нормально ли, если для изменения частоты меандра нужно перезаливать PRU программу?
Нужны ли меандры разной частоты по разным выходам?

FUNCTION_BLOCK PRU_GENER_BURST
VAR_INPUT
  enable : BOOL;
  quantity : WORD;
END_VAR
VAR_OUTPUT
  out : BOOL;
  ready : BOOL;
END_VAR
VAR
  qtyLeft : WORD;
END_VAR
  IF enable THEN
    IF qtyLeft > 0 THEN
      (* Идёт генерация *)
      qtyLeft := qtyLeft - 1;
    ELSIF ready THEN
      (* Всё сгенерировали, ждём пока передёрнут enable для следующего включения *)
    ELSE
      (* Поступила команда на включение *)
      qtyLeft := quantity * 2;
    END_IF;
  ELSE
    (* Выключаемся *)
    qtyLeft := 0;
  END_IF;
  ready := qtyLeft = 0;
  (* Если всё сделали, то out выключится. Если пачка ещё генерируется, то младший бит и есть меандр *)
  out := qtyLeft.0;
  
END_FUNCTION_BLOCK

Кажется скоро появится первый приличный ФБ для управления ШД. Если все получится, то следующим шагом, по моему, должно быть разработка более продвинутого ФБ. Я имею ввиду ФБ, в котором осуществляется плавный разгон и торможение ШД. Это реализовано во всех буржуйских ПЛК, которые управляют ШД. Вот ссылка на статью, в которой изложен этот вопрос: http://electroprivod.ru/akseleration.htm

[Владимир Ситников]

Я имею ввиду ФБ, в котором осуществляется плавный разгон и торможение ШД

Нашёл пример Amtel'а.
Статья: http://www.atmel.com/images/doc8017.pdf (вариант на русском, который, кстати, более подробный: http://avrdoc.narod.ru/index/0-7 )
Код (MIT license == проблем нет): https://code.google.com/archive/p/st...or-controller/

Собственно, нужный код рассчёта задержек между импульсами: https://github.com/rob-smallshire/st...ntr.c#L77-L127

Там они, кстати, памятью не пользуются, а просто на каждом шаге вычисляют длительность очередного импульса.

По моим прикидкам, подобные вычисления будут занимать 300 тактов, т.е. порядка 2 мкс.
Собственно, вопрос: есть ли смысл заморачиваться с памятью и предвычислением, или достаточно, если минимальный импульс будет 3-4 мкс?

[Филоненко Владислав]

Цикл можно менять, в т.ч. и на ходу, для этого предполагается использовать семейство FB START, START_CONST и START_VAR
Если же период генерации на порядки больше цикла PRU - нужен внешний делитель сигнала тактирования

[Владимир Ситников]

Пока ПЛК нет под рукой, решил сделать нехитрый компилятор ST -> PRU.asm.
Так что, +100500 к скорости написания PRU блоков.

Вот так выглядит:
Снимок экрана 2016-08-29 в 14.12.25.png

[Владимир Ситников]

Сделал ещё "1 процент": эмулятор PRU процессора.
Останется его скрестить со средой разработки PRU программ, и можно без ПЛК отлаживаться.

https://github.com/vlsi/pru-emulator...rTest.java#L50

[Владимир Ситников]

Посмотрел-покрутил имеющиеся PRU блоки, и сделал свой компилятор.
В имеющихся блоках мне не понравилось то, что для одного только сложения нужна куча _разных_ блоков: "сложение BYTE+BYTE, WORD+BYTE, WORD+WORD". Но это ещё не всё, ведь, для сложения двух переменных и сложения переменной с константой тоже разные блоки нужны. На мой взгляд, это слишком сложно. Если сложение, то должен быть просто блок сложения.

Описывать в своей среде разновидности "PRU_ADD", "PRU_ADD_CONST", "PRU_ADD_BYTE_CONST" и правила выбора это была бы та ещё песня.

Понятно, что какие-то блоки всё равно проще на ассемблере писать (например, чтение входов-выходов, работа с host), поэтому сделал ассемблерные вставки в ST.

Всё нижеупомянутое получается одной кнопкой, без привлечения bat файлов, exe файлов и т.п.

Собственно, до сборки финального PRU0.prg (файла, который заливается в ПЛК) осталось сделать обработку ассемблерных инструкций работы с памятью: LBCO/SBCO и LBBO/SBBO. Там ничего сложного нет, просто нужно немного времени.

Пример программы:
s1_asm_test.png

Вот промежуточный ассемблер.
Тут особенность, что команда QBLT label, src, 42 означает "branch to label if 42 < src" (по крайней мере, так говорится в документации на процессор)

se_asm_test_intermediate.png

PRU, разумеется, с переменными работать не умеет, поэтому назначаем регистры.
sf_asm_regalloc.png

И превращаем в java код (ну, чтобы генерировать файл для заливки в ПЛК и/или запускать эмулятор PRU)
sg_asmtest_java.png


Вот, например, блок чтения 1-го входа. Описали 1 раз -- и уже можно использовать в программе.
Присмотрелся -- тут ошибка. Должно, конечно, быть LSR Q, R31.dw, 21 (регистр b0 байтовый и в нём никак 21 бит не влезет). Но сама ошибка не влияет на суть (лень картинки переделывать)
s5_pru_in1.png


Попробуем что-нибудь посложнее.

Напишем на ST PRU_CTU_WORD (ну, как в стандарте 61131 через RTRIG):
s8_ctu_dword.png

И сделаем цикл, в котором подаём IN1 на вход CTU и младшие 2 бита счётчика выводим на OUT1 и OUT2.
s9_counter_program.png

На ассемблере получается такая дичь. Компилятор подставил все-все переменные и вызовы блоков в финальную программу и превратил в ассемблер. При желании понять можно, но на ST всё-таки гораздо понятнее.
si_counter_asm_final.png

Из интересного:
1) Видно, что распределитель регистров (liveness analysis + linear scan register allocation) догадался переиспользовал регистр R1.b3 по ходу программы. Например, в самом конце где записываются OUT1 и OUT2 видно, что сам записываемый бит хранится как раз в R1.b3.

2) Особых оптимизаций сейчас нет. Например, a:=b; может приводить к выделению временного регистра для a (это видно на "бесполезной" команде в начале вызова RTRIG: ADD R2.b0, R1.b3, 0). Но если уж нужны будут оптимизации -- посмотрим потом. Как-никак, а SSA (я про Static single assignment form) за 1-2 дня не сделать.

[Newcomer]

Скоро vladimirisitnikov закончит разработку ФБ для управления ШД. Было бы не плохо если фирма "ОВЕН" профинансирует изготовления стенда для натурных испытаний системы управления ШД на базе ПЛК110 М02. Кроме ПЛК понадобятся ШД, драйвер ШД, источник питания на 36 или 48 вольт. Затраты небольшие. Схему электрическую принципиальную + перечень элементов могу представить.

[Филоненко Владислав]

PRU0.prg и PRU1.prg это файлы программ PRU. И да, они, по расширению, совпадают с prg 2-го КоДеСис-а.
prg отлично формируются уже представленным ПО из имеющихся или заново создаваемых ФБ.