今天，正運(yùn)動小助手給大家分享一下運(yùn)動控制卡周期上報(bào)，通過提前設(shè)置經(jīng)常讀取的參數(shù)主動周期上報(bào),可以減少PC主動輪詢的時(shí)間。
本文以ECI2A18B運(yùn)動控制卡為例，主要講解如何使用C#編程語言來進(jìn)行周期上報(bào)函數(shù)的編寫和功能的開發(fā)。
ECI2A18B是一款10軸脈沖型、模塊化的網(wǎng)絡(luò)型運(yùn)動控制卡，采用優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的運(yùn)動控制，同時(shí)支持多種通信協(xié)議，方便與其他工業(yè)控制設(shè)備連接和集成。安裝配置相對便捷，適合于模塊化和靈活性要求較高的控制系統(tǒng)。
ECI2A18B運(yùn)動控制卡最大可擴(kuò)展至12脈沖軸，支持8路高速輸入和12路高速輸出，集成豐富的運(yùn)動控制功能，包含多軸點(diǎn)位運(yùn)動、電子凸輪，直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)，連續(xù)插補(bǔ)運(yùn)動等，滿足多樣化的工業(yè)應(yīng)用需求。
正運(yùn)動提供自主自研IDE-RTSys開發(fā)編程軟件，ECI2A18B控制卡支持多種上位機(jī)語言開發(fā)，均可調(diào)用同一套API函數(shù)庫，易與現(xiàn)有的工業(yè)控制系統(tǒng)集成，極大地提高了工程師進(jìn)行二次開發(fā)的效率，加速設(shè)備的部署和應(yīng)用。
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01 周期上報(bào)
1.首先了解當(dāng)PC主動輪詢的次數(shù)過多時(shí)，可能會導(dǎo)致的問題：
（1）增加系統(tǒng)開銷：輪詢需要消耗系統(tǒng)資源，無論是任務(wù)輪詢還是定時(shí)器輪詢都需要相應(yīng)的系統(tǒng)資源。這可能會導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降，尤其是在多用戶或資源受限的環(huán)境中。
（2）浪費(fèi)CPU資源：無論設(shè)備是否發(fā)生狀態(tài)改變，輪詢總在進(jìn)行。在實(shí)際情況中，大多數(shù)設(shè)備的狀態(tài)改變通常不會那么頻繁，輪詢空轉(zhuǎn)將白白浪費(fèi)CPU時(shí)間片。
（3）影響電源管理：向PC報(bào)告外圍設(shè)備的次數(shù)越多，消耗的功率就越高，這可能會縮短電池壽命或增加能源消耗。
（4）降低響應(yīng)速度：如果輪詢頻率過高，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)其他任務(wù)的速度變慢，因?yàn)镃PU需要頻繁地檢查設(shè)備狀態(tài)，而不是處理其他計(jì)算或用戶交互任務(wù)。
（5）網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加：如果輪詢涉及到網(wǎng)絡(luò)通信，過多的輪詢請求可能會增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵或延遲增加。
（6）服務(wù)器壓力增大：在客戶端-服務(wù)器架構(gòu)中，頻繁的輪詢請求可能會對服務(wù)器造成壓力，尤其是在服務(wù)器資源有限的情況下，可能會導(dǎo)致服務(wù)質(zhì)量下降或請求超時(shí)。
2.了解PC主動輪詢次數(shù)過多，我們再來了解一下多種獲取方式對于程序運(yùn)行占比的區(qū)別：
在討論單條獲取、多條獲取和周期性獲取對程序運(yùn)行的影響時(shí)，我們需要考慮這些操作的特點(diǎn)及其對程序整體性能的潛在影響。
（1）單條獲取
單條獲取通常指的是程序中每次只處理一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。這種方式簡單直接，但在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)可能效率低下，因?yàn)槊看尾僮鞫忌婕暗缴舷挛那袚Q和資源管理的開銷。在這種情況下，程序運(yùn)行時(shí)間主要集中在處理數(shù)據(jù)本身，而非額外的控制邏輯。
（2）多條獲取
多條獲取涉及同時(shí)處理多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，這通常通過多線程或并發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可以顯著提高數(shù)據(jù)處理的吞吐量。然而，多線程帶來的好處可能會被鎖爭、內(nèi)存競爭和上下文切換等問題抵消。因此，多條獲取可能會減少單個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)處理的相對運(yùn)行時(shí)間，但總體運(yùn)行時(shí)間的減少取決于多線程優(yōu)化的效果。
（3）周期性獲取
周期性獲取是指按照一定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行數(shù)據(jù)獲取操作。這種方式常見于需要定期更新數(shù)據(jù)狀態(tài)的應(yīng)用場景，如實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)或定時(shí)任務(wù)。周期性獲取的運(yùn)行時(shí)間占比取決于任務(wù)的周期性以及在每個(gè)周期內(nèi)實(shí)際執(zhí)行的工作量。如果周期性任務(wù)的負(fù)載較輕，那么它們可能不會顯著影響程序的整體運(yùn)行時(shí)間。
3.應(yīng)用場合：
在實(shí)際應(yīng)用中，選擇哪種數(shù)據(jù)獲取策略取決于具體的應(yīng)用場景、數(shù)據(jù)特性和性能要求。例如，如果程序需要快速響應(yīng)單個(gè)事件，單條獲取可能更為合適。如果目標(biāo)是最大化數(shù)據(jù)處理速度，多條獲取可能更有益。而對于需要定期維護(hù)數(shù)據(jù)新鮮度的應(yīng)用，周期性獲取是必要的。
02 C#語言進(jìn)行周期上報(bào)
1.在VS2010菜單“文件”→“新建”→“項(xiàng)目”，啟動創(chuàng)建項(xiàng)目向?qū)А?/p>
2.選擇開發(fā)語言為“Visual C#”和.NET Framework 4以及Windows窗體應(yīng)用程序。
3.找到廠家提供的光盤資料里面的C#函數(shù)庫，路徑如下（32位庫為例）。
1）進(jìn)入廠商提供的光盤資料找到“04PC函數(shù)”文件夾，并點(diǎn)擊進(jìn)入。
2）選擇“01PC函數(shù)庫V2.1”文件夾。
3）選擇“Windows平臺”文件夾。
4）選擇“C#”文件夾。
5）根據(jù)需要選擇對應(yīng)的函數(shù)庫，這里選擇32位庫。
4.將廠商提供的C#的庫文件以及相關(guān)文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目中。
1）將zmcaux.cs文件復(fù)制到新建的項(xiàng)目里面中。
2）將zauxdll.dll和zmotion.dll文件放入bin\debug文件夾中。
5.雙擊Form1.cs里面的Form1，出現(xiàn)代碼編輯界面，在文件開頭寫入using cszmcaux，并聲明控制器句柄g_handle。
6.至此，項(xiàng)目新建完成，可進(jìn)行C#項(xiàng)目開發(fā)。
03 PC函數(shù)介紹
PC函數(shù)手冊可在光盤資料獲取，具體路徑如下：“00光盤資料\03編程手冊\03ZMotion PC函數(shù)庫編程手冊”。
1.鏈接控制器，獲取鏈接句柄。
2.控制器自動上報(bào)相關(guān)指令。
3.注意周期上報(bào)指令使用事項(xiàng)。
04 C#之網(wǎng)絡(luò)通訊的周期上報(bào)
1.上位機(jī)軟件界面如下，首先連接控制器，設(shè)置周期上報(bào)參數(shù)和需要上報(bào)的參數(shù)，最后勾選啟動強(qiáng)制上報(bào)即可。
2.例程講解。
（1）連接控制器獲取句柄，上位機(jī)操作通過獲取到的句柄來操作控制器。
//連接控制器,控制器默認(rèn)IP是192.168.0.11
ZauxErr = zmcaux.ZAux_OpenEth("192.168.0.11", out g_Handle);
if (0 != ZauxErr)
{
AlmInifFile.Write(DateTime.Now.ToString("F"), "ZAux_OpenEth執(zhí)行錯(cuò)誤,錯(cuò)誤碼:" + ZauxErr.ToString(), "錯(cuò)誤碼信息");
}
（2）啟動上報(bào)。當(dāng)啟動周期上報(bào)checkbox狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)候通知CheckChange函數(shù)，首先判斷是取消勾選還是勾選。如果是勾選則ZAux_CycleUpEnable使能周期上報(bào)并開始定時(shí)器進(jìn)行周期上報(bào)數(shù)據(jù)包進(jìn)行讀取和刷新。
private void checkBox1_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)
{
//獲取上報(bào)的參數(shù)
StringBuilder psetesname = GetCycleStr();
//勾選啟動上報(bào)
if (!StartUp && checkBox1.Checked == true) {
try
{
//使能周期上報(bào)
controlReturn = zmcaux.ZAux_CycleUpEnable(g_handle, Convert.ToUInt32(textBox1.Text), Convert.ToSingle(textBox2.Text), psetesname.ToString());
}
catch (FormatException fe)
{
checkBox1.Checked = false;
MessageBox.Show(string.Format("{0}: {1}", fe.GetType().Name, fe.Message));
return;
}
if (controlReturn != 0)
{
checkBox1.Checked = false;
return;
}
textBox9.Text = "0";
AppendTextOut(string.Format("周期上報(bào)開始 \r\n 命令：{0}\r\n", psetesname.ToString()));
start = DateTime.Now;
//
timer1.Enabled = true;
StartUp = true;
}else if(StartUp && checkBox1.Checked == false){ //取消勾選周期上報(bào)
controlReturn = zmcaux.ZAux_CycleUpDisable(g_handle, Convert.ToUInt32(textBox1.Text));
DateTime end = DateTime.Now;
if (controlReturn != 0) {
AppendTextOut(string.Format("周期上報(bào)關(guān)閉失敗 錯(cuò)誤碼:{0:D} \r\n",controlReturn));
return;
}
timer1.Enabled = false;
StartUp = false;
TimeSpan abs = end - start;
AppendTextOut(string.Format("{0:N3}ms， {2:N3} \r\n", abs.TotalMilliseconds, Convert.ToDouble(textBox9.Text), abs.TotalMilliseconds / Convert.ToDouble(textBox9.Text)));
}
}
//讀取上報(bào)參數(shù)
private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e){
int received;
try
{
//獲取周期上報(bào)收到的數(shù)據(jù)包數(shù)量
received = zmcaux.ZAux_CycleUpGetRecvTimes(g_handle,Convert.ToUInt32(textBox1.Text));
}
catch (FormatException fe)
{
timer1.Enabled = false;
MessageBox.Show(string.Format("{0}: {1}", fe.GetType().Name, fe.Message));
return;
}
if (received != Convert.ToUInt32(textBox9.Text))
{
//收到新的數(shù)據(jù)包則打印
//打印函數(shù)
GetCycleInfo();
textBox9.Text = string.Format("{0:D}", received);
}
}
（3）打印數(shù)據(jù)。通過ZAux_CycleUpReadBuffInt讀取周期上報(bào)數(shù)據(jù)解析后通過AppendTextOut顯示。
//打印收到的數(shù)據(jù)包
private void GetCycleInfo()
{
StringBuilder showString = new StringBuilder();
int ival = 0;
for (int num = 0; num < 3; num++) {
if (checkbox[num].Checked){
showString.Append(combobox[num].SelectedItem.ToString());
for (uint i = (uint)data[num].CycleParaStart; i < data[num].CycleParaNum; i++) {
//從周期上報(bào)里面讀取內(nèi)容
controlReturn = zmcaux.ZAux_CycleUpReadBuffInt(g_handle, Convert.ToUInt32(textBox1.Text), combobox[num].SelectedItem.ToString(),i, ref ival);
showString.AppendFormat(" {0:D}",ival);
}
showString.Append("\n");
}
}
AppendTextOut(showString.ToString());
}
05 RTSys的使用
1.打開【RTSys】軟件，點(diǎn)擊【連接】輸入控制器的IP（默認(rèn)IP：192.168.0.11）。
2.使用正運(yùn)動RTSys軟件可以方便直觀的觀察周期上報(bào)參數(shù)數(shù)值。
3.上位機(jī)讀取周期上報(bào)的值并輸出在文本框。
4.點(diǎn)擊下拉框選擇其他參數(shù)或更改起始地址及數(shù)量讀取不同區(qū)域數(shù)據(jù)。
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完整代碼獲取地址
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正運(yùn)動技術(shù)專注于運(yùn)動控制技術(shù)研究和通用運(yùn)動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運(yùn)動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅(jiān)持自主創(chuàng)新的同時(shí)，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運(yùn)動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究，是國內(nèi)工控領(lǐng)域發(fā)展最快的企業(yè)之一，也是國內(nèi)少有、完整掌握運(yùn)動控制核心技術(shù)和實(shí)時(shí)工控軟件平臺技術(shù)的企業(yè)。主要業(yè)務(wù)有：運(yùn)動控制卡_運(yùn)動控制器_EtherCAT運(yùn)動控制卡_EtherCAT控制器_運(yùn)動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運(yùn)動控制PLC_運(yùn)動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運(yùn)動控制卡等等。
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