TcCOM基本概念與說明

第1頁TTcCOM基本概念與說明作者：余洋職務(wù)：技術(shù)支持工程師郵箱：yang.yu@日期：2023-08-04摘要：TcCOM基于COM（MicrosoftWindows世界的組件對象模型），旨在模塊化不同的組件。一個驅(qū)動程序可以由一個或者多個TcCOM模塊組成。附件：序號文件名備注歷史版本：免責(zé)聲明：我們已對本文檔描述的內(nèi)容做測試。但是差錯在所難免，無法保證絕對正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內(nèi)容可能隨時更新，如有改動，恕不事先通知，也歡迎您提出改進建議。參考信息：目錄1. TcCom中的交互流程 31.1. 模塊ID 32. TcCom接口說明 33. TcCom中模塊的使用壽命（周期） 44. TcCom中模塊的屬性 45. TcCom模塊狀態(tài)機（TwinCATModuleStateMachine） 56. TcCom中模塊的通訊 76.1. IO映射 76.2. IO數(shù)據(jù)指針 76.3. 接口關(guān)聯(lián) 76.4. ADS通訊 7

TcCom中的交互流程首先是不同的TcCOM類，首先這些需要被創(chuàng)建實例。實例之間可以通過方法調(diào)用交互，實例需要通過objectserver實現(xiàn)。（objectserver是TwinCAT系統(tǒng)中的一個核心組件，它充當(dāng)了一個中央服務(wù)器的角色，用于管理和協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的對象）類的實例與ObjServer訪問是通過TcQueryInterface交互（TcQueryInterface是TwinCAT中的一個函數(shù)，用于查詢對象是否實現(xiàn)了指定的接口，并獲取該接口的引用）。模塊ID模塊自身會帶有ID，TcCOM使用的ID有兩種：GUIDs：ModulIDs,ClassIDsandInterfaceIDs.32bitlongintegers:ParameterIDs,ObjectIDs,ContextIDs,CategoryID.TcCom接口說明接口是TcCOM非常很重要的組成部分?；赥winCAT規(guī)范，所有接口都派生自基本接口ItcUnknown。（ItcUnknown提供了TcQueryInterface和控制模塊生命周期的服務(wù)）因此，每個模塊都有一些固定的接口：ITcCyclic：由模塊實現(xiàn)，這些模塊稱為循環(huán)（“CycleUpdate”）。該模塊可以通過TwinCAT任務(wù)的ITcCyclicCaller接口注冊以獲取循環(huán)調(diào)用。ITcADI：可用于訪問模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域。ITcWatchSource：用于ADS設(shè)備通知和其他功能。ITcTask：由實時系統(tǒng)任務(wù)實現(xiàn)，提供有關(guān)周期時間，優(yōu)先級和其他任務(wù)信息的信息。ITComObjectServer：接口由ObjectServer實現(xiàn)，并由所有模塊引用。TcCom中模塊的使用壽命（周期）模塊的使用壽命通過參考計數(shù)器（RefCounter）確定。每當(dāng)查詢模塊接口時，參考計數(shù)器都會遞增。釋放接口時，計數(shù)器遞減。當(dāng)模塊登錄到ObjectServer（ITComObject接口）時，還會查詢接口，此時計數(shù)器至少為1。注銷時計數(shù)器遞減。當(dāng)計數(shù)器達到0時，模塊會自動刪除釋放內(nèi)存資源。如果有別的模塊通過接口指針調(diào)用此模塊，那么該模塊將繼續(xù)存在，并且接口指針保持有效，直到釋放此指針。TcCom中模塊的屬性TcCOM模塊中有很多屬性，有些是可選（淺藍色），有些是必帶屬性（深藍色）：ModuleDesctiption：每個TcCOM模塊都有一些通用描述參數(shù)，比如ClassID，Class描述文件（.tmc）和實例描述文件（.tmi）。StateMachine（狀態(tài)機）：每個Module都包含一個狀態(tài)機，它描述了模塊的初始化狀態(tài)以及可以從外部修改此狀態(tài)的方法。狀態(tài)機描述在模塊啟動和停止期間發(fā)生的狀態(tài)。這涉及模塊的創(chuàng)建、參數(shù)化等等。TcCOM模塊的狀態(tài)機定義了狀態(tài)INIT、PREOP、SAFEOP和OP。盡管狀態(tài)名稱與EtherCAT現(xiàn)場總線下的名稱相同，但實際上是完全不同的兩個概念。ITComObjectInterface/interface：兩種接口一種是模塊通用的接口，每個模塊都必須有，另外一種是開發(fā)用戶可以自定義的接口。Parameters：參數(shù)是用戶自定義的一些數(shù)據(jù)，參數(shù)可以在初始化期間讀取或?qū)懭耄部梢栽谶\行時讀取或?qū)懭耄∣P狀態(tài)）。每個參數(shù)都由對應(yīng)的參數(shù)ID指定。參數(shù)ID可以是全局的、有限的全局或特定于模塊的。Interfacepointers：接口指針是接口的對應(yīng)項，如果一個模塊想要使用另一個模塊的數(shù)據(jù)接口，必須具有接口類型的指針才能調(diào)用，確保它能夠指向另一個模塊。DataAreas：模塊里包含了數(shù)據(jù)區(qū)域，用于存放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)域里可以包含任何數(shù)據(jù)，比如輸入輸出，或者中間變量等等。DataAreaPointer：同樣，如果一個模塊下要訪問其他模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域，它必須包含了數(shù)據(jù)區(qū)域的指針，訪問直接到內(nèi)存區(qū)域。Context：在模塊處理任務(wù)時，即對應(yīng)的是實時任務(wù)。需要考慮上下文信息。這個內(nèi)容對于配置模塊十分重要。如EtherCAT主站可以支持多個獨立的實時任務(wù)，也就是多個與時間相關(guān)的上下文（代碼）。這些內(nèi)容必須在模塊描述中進行配置和指定。Categories：模塊可以通過實現(xiàn)接口ITComObjectCategory來提供類別。類別由ObjectServer枚舉。ADS：每個模塊都可以通過ADS訪問，每個模塊都有對應(yīng)的ADS端口，通過該端口可以接受專用的ADS指令（非實時）。模塊可以用C++和ST語言創(chuàng)建。TwinCATPLC的面向?qū)ο髷U展就是為創(chuàng)建模塊量身定制。兩個不同類型的模塊可以通過接口進行交互，方式與純C++模塊相同。面向?qū)ο蟮臄U展使接口與C++中相同。PLC模塊也通過ObjectServer進行注冊，并且通過它訪問。PLC模塊在復(fù)雜性方面有所不同。無論是只生成一個小的FB模塊，還是將完整的PLC程序打包到一個模塊中，都沒有區(qū)別，因為每個PLC程序都是TwinCAT模塊意義上的模塊。PLC程序會自動打包到一個模塊中，并在ObjectServer和一個或多個任務(wù)模塊中注冊自身。對模塊過程數(shù)據(jù)的訪問（例如，與現(xiàn)場總線驅(qū)動器有關(guān)的映射）也通過定義的數(shù)據(jù)區(qū)域和ITcADI進行控制。TcCom模塊狀態(tài)機（TwinCATModuleStateMachine）每個TwinCAT模塊都有對應(yīng)的狀態(tài)機（INIT、PREOP、SAFEOP、OP），這個狀態(tài)機和EtherCAT狀態(tài)機的概念類似，但是內(nèi)容缺大相徑庭。除了某一個特定的狀態(tài)之外TwinCAT模塊還有對應(yīng)的轉(zhuǎn)換過程狀態(tài)（IP、PI、PS、SP、SO、OS）。（1）INIT：初始化狀態(tài)只是一個虛擬狀態(tài)。創(chuàng)建模塊后，模塊就會立即從INIT轉(zhuǎn)化為PREOP，即執(zhí)行IP狀態(tài)轉(zhuǎn)換。實例化和IP同時發(fā)生，因此模塊不會保持INIT狀態(tài)。只有當(dāng)模塊被移除時，它才會在短時間內(nèi)保持INIT狀態(tài)。（2）IP（INITTOPREOP）：在IP狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間，模塊使用其唯一的ObjectID向?qū)ο蠓?wù)器（ObjectServer）注冊。初始化參數(shù)（也在對象創(chuàng)建期間分配）將傳輸?shù)侥K。在此轉(zhuǎn)換期間，模塊無法建立與其他模塊的連接，因為不清楚其他模塊是否已存在并已注冊到ObjectServer。當(dāng)模塊需要系統(tǒng)資源（例如內(nèi)存）時，可以在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間分配這些資源。同理，在從PREOP反過渡到INIT（PI）期間，必須再次釋放所有分配的資源。（3）PREOP：在PREOP狀態(tài)下，模塊創(chuàng)建完成，模塊通常已完全參數(shù)化（不排除在從PREOP過渡到SAFEOP期間可能會添加更多參數(shù)）。該模塊已在ObjectServer中注冊，但尚未創(chuàng)建與其他模塊的連接。（4）PS（PREOPTOSAFEOP）：在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，模塊可以與其他模塊建立連接。為此，它通常會接收其他模塊的ObjectID以及初始化數(shù)據(jù)，這些ObjectID現(xiàn)在通過ObjectServer轉(zhuǎn)換為與這些模塊的實際連接。在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間，可以傳輸更多參數(shù)。例如，父模塊可以將自己的參數(shù)傳輸?shù)阶幽K。（5）SAFEOP：模塊在此階段仍處于非實時上下文中，正在等待系統(tǒng)或其他模塊切換到OP狀態(tài)。（6）SO（SAFEOPTOOP）：從SAFEOP到OP狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在實時上下文中進行，此時不再分配系統(tǒng)資源。該模塊的資源現(xiàn)在可以由其他模塊請求，同時該模塊也可以向其他模塊注冊，例如為了在任務(wù)期間獲得循環(huán)調(diào)用。（此轉(zhuǎn)換不應(yīng)用于長時間運行的任務(wù)：如，文件操作應(yīng)在PS期間執(zhí)行。）（7）OP：在OP狀態(tài)下，模塊開始工作，并在TwinCAT中完全處于活動狀態(tài)。（8）OS（OPTOSAFEOP）：在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換在實時上下文中發(fā)生。SO轉(zhuǎn)換中的所有操作都將被撤消，SO轉(zhuǎn)換期間請求的所有資源將再次釋放。（9）SP（SAFEOPTOPREOP）：PS轉(zhuǎn)換中的所有操作都將撤消，并且PS轉(zhuǎn)換期間請求的所有資源將再次釋放。（10）PI：（PREOPTOINIT）IP轉(zhuǎn)換中的所有操作都將被撤消，并且IP轉(zhuǎn)換期間請求的所有資源都將再次釋放。模塊從ObjectServer注銷并通常會自行刪除（見使用壽命）。TcCom中模塊的通訊IO映射TcCOM中模塊的輸入和輸出可以通過IO映射進行鏈接，就像PLC鏈接到實際物理模塊的輸入輸出通道一樣。對于C++模塊，可以在TMC編輯器中創(chuàng)建描述相應(yīng)輸入/輸出的數(shù)據(jù)區(qū)域。然后將這些鏈接在TwinCAT解決方案中。C++、PLC、MATLAB都可以使用該方法。IO數(shù)據(jù)指針可以通過TMC編輯器中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)區(qū)域指針在任務(wù)中直接去訪問內(nèi)存。但是如果出現(xiàn)一個任務(wù)的多個調(diào)用方或其他任務(wù)的調(diào)用方，用戶必須通過適當(dāng)?shù)臋C制確保數(shù)據(jù)一致性，可用于C++和MATLAB。接口關(guān)聯(lián)TcCOM模塊可以提供也在TMC編輯器中定義的接口。在TMC編輯器當(dāng)中建立完接口之后，它將提供適當(dāng)?shù)姆椒?。然后，調(diào)用模塊將具有指向該模塊的“接口指針”，以便調(diào)用方法。使用接口的方式可能會造成調(diào)用阻塞（返回值產(chǎn)生之后才會釋放）。如果出現(xiàn)一個任務(wù)的多個調(diào)用方或其他任務(wù)的調(diào)用方，用戶必須通過適當(dāng)?shù)臋C制確保數(shù)據(jù)一致性。一般使用在C++里。ADS通訊作為TwinCAT系統(tǒng)的內(nèi)部通信方式，ADS可用于模塊之間的通信（C#中是非實時的）。ADS還可用于從UserMode收集或提供數(shù)據(jù)，并與其他控制器通信（即通過網(wǎng)絡(luò)）。此外ADS還可用于確保數(shù)據(jù)一致性通信，例如任務(wù)/內(nèi)核/CPU之間的通信。在這種情況下，TcCOM模塊既可以是客戶端，也可以是服務(wù)器。PLC，C++，Matlab都可以使用（具體的使用方法見對應(yīng)語言的ADS庫文件以及AutomationInterface）上海（中國區(qū)總部）中國上海市靜安區(qū)汶水路299弄9號（市北智匯園）電話 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