書接上回，我們上次以Codesys為例，介紹了其PC端的安裝和Target配置，今天我們繼續(xù)聊聊PLC的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。

突然想到之前有個(gè)重要的問題沒有跟大家介紹，從實(shí)現(xiàn)方式上講，PLC分編譯型和解釋型，Codesys是編譯型的，而某寶上200多元的“三菱仿”是解釋型的，其實(shí)這“三菱仿”某寶上20元就能買到全套原理圖及PCB和源碼。

這兩條技術(shù)路線還是有比較大的區(qū)別，其中最大的區(qū)別就是IDE生成的文件是否可以在PLC設(shè)備端直接執(zhí)行，編譯型的可以直接運(yùn)行，而解釋型生成的是中間文件，其主要包含命令碼和操作碼，PLC在獲取中間文件后會根據(jù)預(yù)先定義好的命令碼來執(zhí)行相應(yīng)的操作。以后有時(shí)間我們分析下那20元的代碼。今天我們先以編譯型為例，來剖析其內(nèi)部的工作原理。

1. 編譯型PLC

編譯型PLC本質(zhì)上就是PC端IDE（如之前介紹的Codesys）生成的固件或者二進(jìn)制文件可以直接在PLC設(shè)備端運(yùn)行，這就要求PC端IDE要集成相關(guān)的編譯器。為了更容易說明這個(gè)問題，我們以開源PLC軟件Beremiz為例講解：

Beremiz的上位機(jī)的核心由3部分組成：PLCOpen Editor，MatIEC，GCC

Codesys對比Beremiz其實(shí)沒有本質(zhì)區(qū)別，可以理解為Codesys PC端 = PLCOpen Editor+MatIEC+GCC，核心過程是一致的，都是先將用戶程序、配置信息編譯到Image中，只是這個(gè)過程都在Codesys PC端內(nèi)部處理了，并沒有打開讓用戶看。不過，我們還是可以從一些文件中看到一些端倪。在Project目錄中可以看到一個(gè)bin文件(不同的target目標(biāo)文件不同)

用二進(jìn)制工具打開后，可以看到如下內(nèi)容，第一個(gè)字是保留字，第二個(gè)字是Image的地址，第三個(gè)字是初始化函數(shù)指針

不同的平臺可以選擇不同的編譯器，在目標(biāo)設(shè)置中可以看到它支持的處理器平臺：

眼尖的小伙伴會看到Intel StrongARM，這是個(gè)什么鬼，Intel還有ARM產(chǎn)品么？還真有，Intel XScale系列產(chǎn)品是以ARMv4/ARMv5TE內(nèi)核為基礎(chǔ)的增強(qiáng)型ARM，不過后來停產(chǎn)了，由于ARM9用的ARMv4T內(nèi)核與其指令兼容，所以理論上Codesys V2.x也是支持ARM9的。

2. Runtime System

Codesys/Beremiz編譯好固件后是怎么運(yùn)行在PLC設(shè)備端的呢？這就要請出今天的主角Runtime System(RTS)。由于沒有公開的資料，所以只能以Beremiz為例向大家介紹其中的奧秘。下圖就是RTS核心的一些功能：

RTS有一個(gè)非常簡單的主循環(huán)，首先初始化MCU外設(shè)，然后加載用戶代碼并初始化變量，最后進(jìn)入While(1)循環(huán)：IO輸入->用戶代碼執(zhí)行->IO輸出->處理服務(wù)

2.1 User Code Interface

既然是用戶接口，我們先來看看相關(guān)代碼，Beremiz會將用戶代碼插入到對應(yīng)的main.c中，然后進(jìn)行編譯：

接口是通過下面結(jié)構(gòu)體與RTS進(jìn)行交互的：

typedef struct
{
    uint32_t * sstart;
    app_fp_t entry;
    //App startup interface
    uint32_t * data_loadaddr;
    uint32_t * data_start;
    uint32_t * data_end;
    uint32_t * bss_end;
    app_fp_t * pa_start;
    app_fp_t * pa_end;
    app_fp_t * ia_start;
    app_fp_t * ia_end;
    app_fp_t * fia_start;
    app_fp_t * fia_end;
    //RTE Version control
    //Semantic versioning is used
    uint32_t rte_ver_major;
    uint32_t rte_ver_minor;
    uint32_t rte_ver_patch;
    //Hardware ID
    uint32_t hw_id;
    //IO manager data
    plc_loc_tbl_t * l_tab; //Location table
    uint32_t      * w_tab; //Weigth table
    uint16_t        l_sz;  //Location table size
    //Control instance of PLC_ID
    const char    * check_id; //Must be placed to the end of .text
    //App interface
    const char    * id;       //Must be placed near the start of .text

    int (*start)(int ,char **);
    int (*stop)(void);
    void (*run)(void);

    void (*dbg_resume)(void);
    void (*dbg_suspend)(int);

    int  (*dbg_data_get)(unsigned long *, unsigned long *, void **);
    void (*dbg_data_free)(void);

    void (*dbg_vars_reset)(void);
    void (*dbg_var_register)(int, void *);

    uint32_t (*log_cnt_get)(uint8_t);
    uint32_t (*log_msg_get)(uint8_t, uint32_t, char*, uint32_t, uint32_t*, uint32_t*, uint32_t*);
    void     (*log_cnt_reset)(void);
    int (*log_msg_post)(uint8_t, char*, uint32_t);
}
plc_app_abi_t;

初始化加載用戶代碼，PLC_APP_BASE就是用戶Image在MCU中對應(yīng)的Flash地址

uint8_t plc_load_app()
{
  uint8_t ret = 0;
  
  if(plc_app_is_valid())
  {
    plc_curr_app = ((plc_app_abi_t *)PLC_APP_BASE);
    plc_app_cstratup();
    ret = 1;
  }
  else
  {
    plc_curr_app = (plc_app_abi_t *)&plc_app_default;
    ret = 0;
  }
  
  return ret;
  
}

cstratup函數(shù)原型，其過程和MCU進(jìn)main函數(shù)之前的初始化代碼非常相似，清零bss段，全局變量賦值等等

void plc_app_cstratup(void)
{
  volatile uint32_t *src, *dst, *end;
  app_fp_t *func, *func_end;
  //Init .data
  dst = plc_curr_app->data_start;
  end = plc_curr_app->data_end;
  src = plc_curr_app->data_loadaddr;
  while (dst < end)
  {
    *dst++ = *src++;
  }
  //Init .bss
  end = plc_curr_app->bss_end;
  while (dst < end)
  {
    *dst++ = 0;
  }
  // Constructors
  // .preinit_array
  func = plc_curr_app->pa_start;
  func_end = plc_curr_app->pa_end;
  while (func < func_end)
  {
    (*func)();
    func++;
  }
  // .init_array
  func = plc_curr_app->ia_start;
  func_end = plc_curr_app->ia_end;
  while (func < func_end)
  {
    (*func)();
    func++;
  }
}

初始化完成后，已經(jīng)可以進(jìn)入while(1)了，通過plc_curr_app->run()函數(shù)指針就可以運(yùn)行用戶程序了

while (1)
{
  dbg_handler();
    
  if(plc_state == PLC_STATE_STARTED)
  {
    plc_iom_get();
    if((g_u64timer - before_iec) >= g_u64tick_period)
    {
plc_curr_app->run();
before_iec = g_u64timer;
}
    plc_iom_set();
  }
    
}

今天就寫到這里吧，改天繼續(xù)。