STM32与FPGA的PLC

1万 · 2019-12-17 12:44

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指令解析的原理：

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对于应用指令的解码，还需要考虑指令的执行方式、类型和组成。应用指令
的执行方式主要包括连续执行和脉冲执行两种，通过指令助记符后面的标记加以
区分。应用指令的执行方式如图3-4所示。由图3-4可知，指令助记符MOV后
面的标注“P”表示脉冲执行，在输入继电器X1状态由OFF转向ON时执行数
据寄存器赋值操作(数据寄存器D10中的数据存入到数据寄存器D 12);在没有标
注“P”的情况下，表示连续执行，输入继电器X1的状态为ON时PLC每次执
行到这里数据寄存器赋值操作都要被执行。

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DS ZO，表示从DS开始向后偏移ZO个单位寄存器，如果ZO=K4，则将编码号为5
加上变址寄存器数值4(即KS+K4=K9)，变址操作后的地址为D9o

1万 · 2019-12-17 12:49

PLC源程序转换成的二进制码只是对PLC指令程序的直接翻译，并不具备
程序运行能力。PLC源程序解码函数的功能就是按照PLC源程序解码原理将二
进制码转化为具有程序执行能力的结构体函数。为此需要在PLC系统中分配指
令和软元件的寄存器地址(软元件的寄存器地址中数据实时刷新，因此在SRAM
中分配寄存器地址)，保障程序执行过程中有固定的寄存器地址与PLC指令功
能一一对应。例如LD XO指令，在PLC系统中相当于取得输入继电器X的寄存
器地址中的数据。本课题设计的PLC基本指令和应用指令条数分别为21和480
PLC基本指令、应用指令的地址配置情况如表3-7, 3-8所示。

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1万 · 2019-12-17 12:51

STM32的SRAM存储器空间分配表中为PLC软元件地址配置区分配了
32KB大小的存储空间，地址范围为0x20014000--Ox2001BFFF o STM32的FLASH
存储器空间分配表中规划了8KB大小的PLC系统配置存储区，地址范围为
0x08042000--Ox08043FFF，用它来存储P标号、步进指令STL、步进复位指令
RET的状态。此外，为了满足PLC系统对于定时器T、计数器C的高速读取，
在双口RAM的地址范围内规划了定时器T、计数器C的状态寄存器地址，这样
就可以实现实时更新定时器、计数器的状态到双口RAM中。SRAM存储器、
FASLH存储器和双口RAM存储器的一个存储地址占用存储空间大小为一个字
节(8位)。软元件地址配置中定义了软元件的地址范围、软元件个数等信息，
PLC软元件的地址配置情况如表3-9所示。

1万 · 2019-12-17 12:51

部分软元件地址在系统中定义如下:
#define PLC R START ADDR       0x20014000 //PLC系统软元件的起始
地址
  #define X一ASE一DDR    ((uint3 2一)PLCes R START一DD助//X软元件
的起始地址
#define Y BASE ADDR    (X BASE ADD+(X_ SIZE+7)/8)  //Y软元件的
起始地址
#define M一ASE一DD    }Y一ASE一DD+(y_ SIZE+7)/8) //辅助继电器
M的起始地址
根据PLC系统软元件的起始地址和软元件的个数确定各个软元件的起始地
址，(软元件个数+7 ) /8是为了保证为每一个软元件分配足够的存储空间。

1万 · 2019-12-17 12:51

1万 · 2019-12-17 12:52

系统运行状态存储区的PLC执行状态。如果是开始解码PLC源程序，再进一步
判断PLC源程序存储区内是否有数据。在PLC源程序存储区内数据的情况下，
通过邮箱发送解码信号和PLC源程序解码命令，PLC源程序解码函数在收到解
码消息后进入解码状态，并根据解码命令执行解码操作。PLC源程序解码过程中
首先通过指针指向PLC源程序存储的位置，此时PLC系统运行状态标记为开始
解码，并将该状态记录在STM32的PLC系统运行状态存储区中，此外擦除PLC
源程序解码结果存储区为后续解码结果保存做准备。然后开始进行解码操作，先
根据32位二进制码(即一条PLC指令)的高四位判断指令类型，再根据指令类
型(基本指令、其他基本指令和步进指令、应用指令和OUT ( T/C)转向不同
的解码函数。完成一条指令的解码后，通过指针指向下一条PLC指令，然后再
进行指令解码操作。当遇到END指令或者指针指向PLC源程序存储区的尾部则
跳出解码函数。如果解码成功将解码的结果保存至PLC源程序解码结果存储区，
修改PLC运行状态为解码成功，并将此状态保存至PLC系统运行状态存储区。

1万 · 2019-12-17 12:52

typedef struct{
uint8 t BasicInstructNumber;//基本指令编号
uint8 t ApplyInstructNumber;//应用指令编号
uint8 t Type;令类型
uint8 t Reserved;//保留
}InstructFormTypedef;
typedef struct{
InstructF orm肠pedef Instruct;//操作码
uint32 t InstructLine;//程序行数
uint32一OperandNumber;//操作数个数
uint32一Operand肠pe[2];//操作数类型
struct{
      uint32一OperandBitAddr;//操作数位别名区地址
      uint32 t OperandWordAddr;//操作数字地址
      uint32一OperandBitAddr;//操作数位地址
      }OperandAddr[OPERANDes MAXes NUMBER];
}InstructTypeDef;

1万 · 2019-12-17 12:52

PLC系统运行过程中，需要快速调用指令结构体函数并根据指令的执行要求
判别是否可以执行该指令结构体函数。为了满足以上要求，指令结构体的第一个
成员变量为操作码。操作码用四个字节大小的存储空间表示，为了区分基本指令
和功能指令，分别将其标号存放于第一个字节和第二个字节，指令执行方式存放
于第三字节，最后一个字节保留。PLC系统中基本指令的执行方式为连续执行。
应用指令的执行方式有连续执行和脉冲执行两类，在应用指令编码表表3-6中可
以看到，指令助记符后面有“P”表示脉冲执行，没有“P”则表示连续执行。
操作码的编码方式如表3-10所示。判断脉冲执行指令需要比较当前扫描周期和
前一个扫描周期的结果，如果出现由OFF转向ON的结果则能够执行该指令。