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所在位置:工控博客苑 -- 运动控制系统 -- 控制卡应用编程技巧几招(1)

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钟天玉先生

     学历:大学本科
     职称:工程师
     年龄:41岁
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控制卡应用编程技巧几招(1)

发表评论(5)   作者:钟天玉    发布时间:2010年6月10日  

    声明一下,写下这些编程技巧,即不是什么祖传秘籍,也不是什么必杀招或绝招,在此只为方便同仁们在编程控制软件时,对此可以进行适当的斟酌。以下展现的编程思想及奉上的源代码都非常简易,但并不是随手写写,可都是经过实践的。若没有成功经验作后盾,我也就没有必要在此打字练五笔了。
    事实上,正如一个编程大师所言(Michael Abrash),当你的软件正常而且有效率的运行起来时,好像一切都是那么显而易见。故,在此,我仍坚持那句编程口号,将事情变得越简单越好,越简单就越有效率,越稳定。
    在以下的介绍中,我将尽可能的展示本人的编程思想,最大可能的给出知其然也知其所然的解释。若你有更好的见解,希望能得到你的指正。人长大了明显标志就是变得不太负责,而且不敢承认自己还需要努力,害怕面对自己的错误。若是这样,放心,我还没长大。因为我无法保证我能面面俱到。
    关于源代码的阅读,需要读者有一定的C++编程基础,至少对以下表示形式不会产生误解:
    const char *pString; //指定pString邦定的数据不能被修改
    char * const pString; //指定pString的地址不能被修改
    const char * const pString; //含上面两种指定功能
    当然,随便提醒一下,这些源代码若需要加入你的软件工程当中,还需要作一些调整和修改,因此,这些源代码实质上称为伪代码也可以,之所以展现它们,是让程序员们有个可视化的快感,特别是那些认为源代码就是一切的程序员。
    同时,为了提高针对性,大部分控制卡调用的函数会明确指出是邦定哪些卡的,实际应用时,程序员可自行选择,以体现一下自己的智商是可以写写软件的。
   
   
    一、 控制卡类的单一实例实现
    把控制卡类作一个类来处理,几乎所有C++程序员都为举双手表示赞同,故第一个什么都没有的伪代码就此产生,如下表现:
    class CCtrlCard
    {
    public:
    …Function
    public:
    …attrib
    }
   
    于是,用这个CctrlCard可以产生n多个控制卡实例,只要内存足够。然而,针对现实世界,情况并不那么美好。通常情况下,PC机内只插同种类型的控制卡1到2张,在通过调用d1000_board_init或d3000_board_init函数时,它们会负责返回有效卡数nCards,然后从0-nCards*4 - 1自行按排好轴数。初始化函数就是C++的new或malloc的操作,取得系统的资源,但是控制卡的资源与内存不一样,取得资源后必需要释放才可以再次获取,即控制卡资源是唯一的。
    既然控制卡资源是唯一的,那么最好Cctrlcard产生的实例也是唯一的,这样,我们可以方便的需要定义一个全局变量即可:
    CctrlCard g_Dmcard;
    在其它需要调用的地方,进行外部呼叫:
    extern CctrlCard g_DmcCard;
   
    以上方法实在太简单了,很多人都会开心起来。实质上,方法还有很多,即然可以产生n多对实例,我们的核心是只要保证调用board_init函数一次即可,故也可以单独定义一个InitBoard函数:
    class CctrlCard
    {
    public:
    static int InitBoard(); //定义一个静态函数,以表警示
   
    }
    int CctrlCard::InitBoard()
    {
    return d1000_board_init();
    }
   
    还有一种方法,情况稍加复杂,但表达的功能也要强一些,以下展现可以稍微安慰一下代码狂。
   
    Class CctrlCard
    {
    public:
    CctrlCard(); //请注意这个构造函数的定义
    }
   
    CctrlCard::CctrlCard()
    {//呵呵,也很明了
    static int n(0); //注意,是个静态变量
   
    n++; //每次调用CctrlCard生成实例时,都会计数一次
    assert( n == 1 ); //在DEBUG版本下,只有n==1的情况下可以通过
    //否则,会出现致命错误,还好,它会告诉你错在哪个文件,
    //哪一行,呵呵,是个好东东啊。
    }
    通过强行报警处理,当你有g_DmcCard这个实例时,其它的所有控制卡的定义都只能是以引用或指针的方式进行了,不会再产生新有效的实例了,对于由小组编程的项目软件,而你又恰好负责编程控制卡这一块的话,以上的显性报警,会让其它人心领神会。当然,你也可以将上面的方法加入到InitBoard当中去,可以避你的无意识的多次调用了。
   
    附:无意识的多次调用经常发生,特别是那些对MFC机制不明确的程序员,在多文档框架下,不知道这个CctrlCard::InitBoard函数到底是应该放在CmainFrame的OnCreate里面,还是应该放在CchildFrame的OnCreate,或者是Cview的OnInitUpdate里面进行调用。
    在一言难尽MFC的情况下,我建议两个小方法:
    No.1 将CctrlCard的函数置于Cmainframe的OnCreate或者Capp::Initstance内调用
    No.2 将InitBoard函数稍加改造成这样:
    Int CctrlCard::InitBoard()
    {
    static int n(-1000);//注意,-1000是控制卡函数不可能返回的值
    if( n == -1000 )
    n = d1000_board_init();
    return n;//这样,即使多次调用也不样怕了,呵呵,雕虫小技也可以除虫啊
    }
   
    必须额外声明一下,我们不是不重视资源的释放,而是作为一个C++程序员写下这些代码是基本的义务(这也是我为什么要交待读者必须要有一定的C++基础):
    class CctrlCard
    {
    public:
    ~CctrlCard()
    {//定义析构函数,在此释放资源,对此,我不想再转到读者的眼球了
    d1000_board_close();
    }
    }
   
    二、 数据结构及数据类型的定义,部分相关声明
    调用控制卡驱动函数时,经常会有如下形式:
    单轴相对运动 d1000_start_t_move( axis, pulse, start, speed, accel );
    单轴绝对运动 d1000_start_ta_move( axis, pulse, start, speed, accel );
    两轴相对插补 d1000_start_t_line( axisArray, distArray, start, speed, accel );
    两轴绝对插补 d1000_start_ta_line( axisArray, distArray, start, speed, accel );
    圆弧相对插补 d3000_start_t_arc( axisArray, C1, C2, E1,E2, dir, start, speed, accel );
    圆弧绝对插补 d3000_start_ta_arc( axisArray, C1, C2, E1,E2, dir, start, speed, accel );
   
    以上的调用,很多重复枯燥,又不直观,难于理解,并且在面向客户时,常常是指每分多少米,或者每秒多少毫米,很少有人问每秒多少脉冲,移动多少脉冲作距离,故需要单位之间的换算。显然,对于这些问题,我想,C++程序员应该找到用武之地了,所以我们一步一步来,慢慢统一各个问题。实质上,在以下的几个技巧,也需要在此澄清一些概念。
    我们先来几个宏定义提高一下情绪:
    # define MAX_AXIS 4 //最多轴数
    # define XCH 0 //定义X轴的值
    # define YCH 1
    # define ZCH 2
    # define UCH 3
    …..(其它以次类推)
   
    # define M_ABS 0x01 //定义一个绝对标志位
    # define M_INP 0x02 //定义一个插补位
   
    接下来深入一点点,再来几个结构定义:
   
    typedef struct tag_ARC
    {
    tag_ARC( double ox=0.0, double oy=0.0, double ex=0.0, double ey=0.0, int dir=0 ):
    ox(ox), oy(oy),
    ex(ex), ey(ey),
    dir(dir)//定义这样一个构造函数需要勇气,看似不合理,但是好用麻
    {
    }
    double ox,oy;
    double ex,ey;
    int dir;
    }ARC;
   
    typedef struct tag_SPEED
    {
    tag_SPEED( double start=0.0, double speed=0.0, double accel=0.0, double decel=0.0,
    double scc=0.0 ) :
    start(start),
    speed(speed),
    accel(accel),
    decel(decel),
    scc(scc)
    {
    }
   
    double start;
    double speed;
    double accel;
    double decel;
    double scc;
    }SPEED;
   
    以上两个ARC和SPEED的结构定义,把几个参数变成一个参数。比如要实现的单轴驱动函数,就变得非常明了:
    void Move( int nAxis, double fMM, const SPEED &speed, int nFlag = M_ABS );//往后我们再具体完善其实现。
   
    以上的结构具有类的特性,但是由于其每个成员都可以给外部直接使用,故就不需要什么类的public及其析构函数的定义了。之所以全都采用double的数据类型,是面向客户习惯及单位计算方便的。
    接下来是对控制卡常用的单位计算及部分常用变量的声明:
    class Cctrlcard
    {
    public:
    …(其它略去)
    public:
    //属性
    mutable int ORGIN; //指定原点状态位
    mutable int LIMIT_A, LIMIT_B; //指定左右限位状态位
    private:
    //以下的属性不给外部访问的
    struct tag_AXIS{//单轴属性
    double fUnitPM; //脉冲当量
    long nRP; //每转脉冲数
    double fJourey; //行程
    };
    tag_AXIS m_axis[MAX_AXIS];
    };
   
    定义ORGIN,LIMIT_A, LIMIT_B为变量,是有两个意义:
    No.1 当你访问它们的状态时,不需要每次调用d1000_get_axis_status函数,你可以这样:
    Int nStatus = d1000_get_axis( XCH );
    If( nStatus & g_DmcCard.ORGIN == g_dmcCard.ORGIN )
    If( nStatus & g_DmcCard.LIMIT_A == g_DmcCard.LIMIT_A )
    If( nStatus & g_DmcCard.LIMIT_B == g_DmcCard.LIMIT_B );
    No.2 你可以扩展不同的卡,当外部调用的程序逻辑已被确定时,当你需要从DMC1000控制卡升级到DMC3000控制卡时,只需要给ORGIN等状态位指定不同的值即可。指定状态位的值也有一个小小的技巧,以ORGIN为例,在DMC1000控制卡,其位值在2位,则可以这样:
    ORGIN = 1<<2;
    在DMC3000控制卡,其值在第9位,则这样:
    ORGIN = 1<<9;
    方法都很简单,关键是要想得到。
   
    对于tag_AXIS定义,引出几个函数的声明,专门为其服务:
    void SetUP( nit nAxis, double fMM, double nPulse, double fMax );//设定当量
    double P2M ( int nAxis, long nPulse ); //脉冲转成毫米 pulse to metric
    long M2P( int nAxis, double fMM ); //毫米转成脉冲 mitric to pulse
   
    现在,我们再回过头来完成Move函数的实现,以便获得一点点成就感,同时也展示一下以上的大堆表述是有其意义的。
   
    void Move( int nAxis, double fMM, const SPEED &speed, int nFlag = M_ABS )
    {
    ( nFlag & M_ABS == M_ABS ) ?
    d1000_start_ta_move( nAxis, //绝对
    M2P( nAxis, fMM),
    M2P( nAxis, speed.start ),
    M2P( nAxis, speed.speed),
    Speed.accel ): //注意是冒号,?:是一个表达式
    d1000_start_t_move( nAxis, //相对
    M2P( nAxis, fMM),
    M2P( nAxis, speed.start ),
    M2P( nAxis, speed.speed),
    Speed.accel );
    }
   
    是不是很简单呢,当外部调用时,客户的观念就直接面对Metric即可,如:
   
    Move( XCH, 10.0, SPEED(5,10,0.1), M_ABS );//达到绝对位置10.0毫米处。
   
    以上罗嗦了一大堆,对于刚开始C++编程的程序员来说应该是收益不小,对于高手,则希望能够体会一下我的良苦用心。在以下的技巧介绍当中,我将变得很简易。一般来讲,程序员的基础不是太差的话,至少能够在1分钟内明白是什么道理。
   
   
 

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 评论人署名:87733599 评论时间:2010/6/12 23:47:00

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    学习了
 评论人署名:ltxr 评论时间:2011/6/9 10:52:00

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    学习学习
 评论人署名:修电器的 评论时间:2011/8/14 20:28:00

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 评论人署名:wzh7244 评论时间:2013/7/8 1:17:00

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    感谢你资料
 评论人署名:qwert8191 评论时间:2016/10/31 15:01:00

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