可編程邏輯控制器的圖形輸出系統(tǒng)和可編程邏輯控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可編輯邏輯控制器的圖形輸出系統(tǒng)和相應的可編程邏輯控制器。該圖形輸出系統(tǒng)包括：硬件抽象層模塊、圖形設備接口層模塊和應用層模塊。由于本發(fā)明的圖形輸出系統(tǒng)使得顯示輸出的最小單位為一個像素點，這極大地改進了顯示輸出的靈活性，而且由于將位圖分到三個存儲位置進行存儲，提高了顯示輸出過程中位圖查找的效率。
【專利說明】可編程邏輯控制器的圖形輸出系統(tǒng)和可編程邏輯控制器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制領域，特別是一種可編程邏輯控制器(PLC)的圖形輸出系統(tǒng)和相應的可編程邏輯控制器。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的微型PLC產(chǎn)品通過模塊自帶顯示屏來實現(xiàn)輸出功能，其采取把整個顯示屏的像素點映射到一個字節(jié)編碼內(nèi)存中的方法來實現(xiàn)。當系統(tǒng)向模塊顯示屏上輸出內(nèi)容時，需要先把每個要顯示字符的字節(jié)編碼存到內(nèi)存中，然后根據(jù)每個字節(jié)編碼從另一個專門存放位圖的閃存中查找到對應的位圖，輸出到顯示屏上。例如，模塊自帶顯示屏有128*64個像素點，這些像素點對應著內(nèi)存中的16*4個字節(jié)編碼，每個字節(jié)編碼對應著一個由8*16個像素點組成的位圖。這64 (16*4)個位圖以4行16列的排列方式一個一個地被輸出到顯示屏上，就完成了整個顯示屏的輸出?？梢钥闯觯@種顯示方式造成了顯示輸出的最小單位為8*16個像素點，而非1*1個像素點。這就導致了無法操作比8*16少的像素點，因此對于一些沒有標準位圖的圖形輸出，特別是大于8*16個像素點的大型圖形輸出，這種顯示輸出方式是非常不方便的。另外，當系統(tǒng)根據(jù)字節(jié)編碼從另外獨立的位圖閃存中查找位圖時，它每次只查找一個字節(jié)編碼對應的位圖，而且每次都從那個位圖閃存中查找，然后執(zhí)行顯示輸出到屏幕上，所以整個屏幕的顯示輸出需要很多次的位圖閃存讀寫操作，效率很低。
[0003]圖1A至IC示出了傳統(tǒng)PLC系統(tǒng)中字符和圖形輸出的幾個例子。
[0004]對于有現(xiàn)成 位圖的標準字符(例如“A”)，系統(tǒng)先把該字符的字節(jié)編碼(例如0x0041)保存到內(nèi)存中。然后系統(tǒng)的顯示輸出函數(shù)根據(jù)內(nèi)存中的字節(jié)編碼，去存放所有位圖的閃存中查找與該字節(jié)編碼對應的位圖(8*16個像素點)，并把這個位圖輸出到顯示屏的某個特定區(qū)域。這個特定區(qū)域在整個顯示屏中的位置，是與該字節(jié)編碼在字節(jié)編碼內(nèi)存數(shù)組中的位置對應的。
[0005]對于沒有現(xiàn)成位圖的小于8*16個像素點的圖形(例如“▲”)，軟件開發(fā)人員需要預先給這個圖形自定義一個字節(jié)編碼，以及代表它的具體圖案的8*16個像素點位圖，然后把這個位圖跟其他標準位圖一樣保存到位圖閃存中，供將來查閱。在此之后，當系統(tǒng)運行要輸出這個圖形時，系統(tǒng)同樣要先把這個字節(jié)編碼保存到內(nèi)存中，然后由顯示輸出函數(shù)根據(jù)這個編碼到位圖閃存中查找對應的位圖，輸出到顯示屏特定的8*16個像素點上。
[0006]對于沒有現(xiàn)成位圖的大于8*16個像素點的圖形(例如“「I」”)，軟件開發(fā)人員需要預先給整個圖形自定義幾個字節(jié)編碼(例如0X00E1，0X00E2，0X00E3)，以及每個字節(jié)編碼對應的代表整個具體圖案的一部分的8*16個像素點位圖(OxOOEI對應“「”，0x00E2對應“I”，0x00E3對應“」”)，然后把這幾個位圖跟其他位圖一樣保存到位圖閃存中，供將來查閱。在此之后，當系統(tǒng)運行要輸出這個大圖形時，系統(tǒng)首先要把該圖形的這幾個字節(jié)編碼保存到內(nèi)存中，并安排每個字節(jié)編碼在字節(jié)編碼內(nèi)存數(shù)組中的位置以組成整個圖形。然后由顯示輸出函數(shù)檢查內(nèi)存中的字節(jié)編碼數(shù)組，根據(jù)每個字節(jié)編碼到位圖閃存中查找對應的位圖，輸出到顯示屏上特定的8*16個像素點上。對于本例來說，顯示輸出函數(shù)就要進行三次的查找位圖和輸出工作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本發(fā)明目的在于提出一種PLC的圖形輸出技術，改進PLC顯示屏顯示輸出的靈活性，并提高顯示輸出過程中位圖的查找效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種可編程邏輯控制器的圖形輸出系統(tǒng)，所述圖形輸出系統(tǒng)包括:硬件抽象層模塊、圖形設備接口層模塊和應用層模塊，其中，
[0009]所述硬件抽象層模塊，用于定義與PLC顯示屏完全對應的內(nèi)存緩沖區(qū)，提供在每個程序掃描周期將該內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容輸出到PLC顯示屏上的函數(shù)，并為所述圖形設備接口層模塊提供操作該內(nèi)存緩沖區(qū)中任意比特位的基本函數(shù)接口 ；
[0010]所述圖形設備接口層模塊，用于基于所述硬件抽象層模塊提供的該基本函數(shù)接口，向所述應用層模塊提供基本繪畫函數(shù)；以及
[0011]所述應用層模塊，用于使用所述圖形設備接口層模塊提供的該基本繪畫函數(shù)，在PLC顯示屏上繪制所需圖形。
[0012]優(yōu)選地，該內(nèi)存緩沖區(qū)擁有與PLC顯示屏的像素點數(shù)目相同的比特位。
[0013]優(yōu)選地，該基本函數(shù)接口是操作PLC顯示屏上任意像素點的函數(shù)接口。
[0014]優(yōu)選地,該基本函數(shù)接口所提供的功能包括:
[0015]置位/復位/翻轉(zhuǎn)像素點功能，用于置位/復位/翻轉(zhuǎn)一組由像素點在屏幕上的坐標索引的離散或連續(xù)的像素點；
[0016]置位/復位/翻轉(zhuǎn)矩形區(qū)功能，用于置位/復位/翻轉(zhuǎn)一個由連續(xù)像素點組成的矩形區(qū)，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引；以及
[0017]拷貝位圖功能，用于拷貝一個位圖到指定矩形區(qū)域，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引。
[0018]優(yōu)選地，所述圖形輸出系統(tǒng)定義三個位圖存儲位置:獨立的位圖閃存、內(nèi)存中的臨時位圖緩沖區(qū)和固件代碼所在的本地閃存，其中，所有的標準字符的位圖存儲在該位圖閃存中，其中經(jīng)常被查找出來用于顯示的一部分位圖保留一份副本在該臨時位圖緩存區(qū)中，所有預定義的特殊圖形的位圖存儲在該本地閃存中。
[0019]優(yōu)選地，當所述圖形設備接口層模塊查找標準字符的位圖時，首先到該臨時位圖緩沖區(qū)中查找，如果找不到，再去該位圖閃存中查找，然后把找到的標準字符的位圖拷貝一份副本到該臨時位圖緩沖區(qū)中；當所述圖形設備接口層模塊查找預定義的特殊圖形時，直接在該本地閃存中查找。
[0020]優(yōu)選地，該基本繪畫函數(shù)包括:
[0021]畫線函數(shù)，根據(jù)起點和終點的坐標，使用所述硬件抽象層模塊提供的置位像素點功能，置位一組連續(xù)的像素點；
[0022]畫矩形函數(shù)，根據(jù)矩形的左上端點和右下端點的坐標，使用畫線函數(shù)畫出矩形框；
[0023]置位矩形光標函數(shù)，根據(jù)矩形光標的左上端點和右下端點的坐標，使用所述硬件抽象層模塊提供的翻轉(zhuǎn)矩形區(qū)功能，翻轉(zhuǎn)光標的矩形區(qū)域；
[0024]畫文本函數(shù)，首先從該臨時位圖緩沖區(qū)或該位圖閃存中查找標準字符的位圖，然后使用所述硬件抽象層模塊提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)；
[0025]畫位圖函數(shù)，首先從該本地閃存中查找該圖形的位圖，然后使用所述硬件抽象層模塊提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)；
[0026]畫滾動條函數(shù),使用畫矩形函數(shù)和畫位圖函數(shù),在指定位置畫出滾動條；以及
[0027]畫進度條函數(shù)，使用畫矩形函數(shù)和畫文本函數(shù)，在指定位置畫出進度條。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明還提供一種可編程邏輯控制器，包括上述圖形輸出系統(tǒng)。
[0029]從上述方案中可以看出，由于本發(fā)明PLC圖形輸出系統(tǒng)使得顯示輸出的最小單位為一個像素點，這極大地改進了顯示輸出的靈活性，而且由于將位圖分到三個存儲位置進行存儲，提高了顯示輸出過程中位圖查找的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]下面將通過參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，使本領域的普通技術人員更清楚本發(fā)明的上述及其它特征和優(yōu)點，附圖中:
[0031]圖1A是現(xiàn)有技術中PLC的字節(jié)編碼內(nèi)存示例；
[0032]圖1B是現(xiàn)有技術中PLC的顯示輸出函數(shù)示例；
[0033]圖1C是現(xiàn)有技術中PLC的模塊自帶顯示器的輸出示例；
[0034]圖2A是本發(fā)明的PLC圖形輸出系統(tǒng)所要顯示的圖案示意圖；
[0035]圖2B是本發(fā)明的PLC圖形輸出系統(tǒng)進行位圖查找的示意圖；
[0036]圖2C是本發(fā)明的PLC圖形輸出系統(tǒng)的內(nèi)存緩沖區(qū)的示意圖；
[0037]圖2D是本發(fā)明的PLC圖形輸出系統(tǒng)的顯示屏輸出示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，以下舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0039]為了優(yōu)化PLC的圖形顯示功能，本發(fā)明中的PLC圖形輸出系統(tǒng)包括如下模塊:硬件抽象層模塊(HAL)、圖形設備接口層模塊(OTI)和應用層模塊(APP )。
[0040]硬件抽象層模塊定義了一個與PLC顯示屏完全對應的內(nèi)存緩沖區(qū)，該內(nèi)存緩沖區(qū)擁有與顯示屏像素點的數(shù)目相同的比特位(bit)。HAL同時提供一個函數(shù)，其在每個程序掃描周期將該內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容輸出到PLC顯示屏上。此外，HAL還為上層模塊(GDI)提供操作該內(nèi)存緩沖區(qū)中任意比特位的基本函數(shù)接口，亦即操作顯示屏上任意像素點的函數(shù)接口。這些基本函數(shù)接口所提供的功能包括:
[0041](I)置位/復位/翻轉(zhuǎn)像素點:置位/復位/翻轉(zhuǎn)一組由像素點在屏幕上的坐標索引的離散或連續(xù)的像素點；
[0042](2)置位/復位/翻轉(zhuǎn)矩形區(qū):置位/復位/翻轉(zhuǎn)一個由連續(xù)像素點組成的矩形區(qū)，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引；
[0043](3)拷貝位圖:拷貝一個位圖到指定矩形區(qū)域，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引。
[0044]可見，HAL所提供的上述這些基本函數(shù)接口使得本發(fā)明中PLC圖形輸出系統(tǒng)的顯示輸出最小單位可以是一個像素點。
[0045]基于前面HAL提供的基本函數(shù)接口，圖形設備接口層模塊用于向上層的APP提供多個基本繪畫函數(shù)供其使用。
[0046]關于位圖的存儲，本發(fā)明中的PLC圖形輸出系統(tǒng)定義三個位圖存儲位置:獨立的位圖閃存、內(nèi)存中的臨時位圖緩沖區(qū)和固件代碼所在的本地閃存。所有的標準字符的位圖都存儲在獨立的位圖閃存中，其中經(jīng)常被查找出來用于顯示的一部分位圖也會保留一份副本在內(nèi)存的臨時位圖緩存區(qū)中。另外的所有預定義的特殊圖形的位圖都保存在固件代碼所在的本地閃存中。當GDI查找標準字符的位圖時，它首先到內(nèi)存的臨時位圖緩沖區(qū)中查找，如果找不到，再去獨立的位圖閃存中查找，然后把找到的標準字符的位圖拷貝一份副本到內(nèi)存臨時位圖緩沖區(qū)中，以便下次查找更加快速方便。而當GDI查找預定義的特殊圖形時，則直接在固件代碼所在的本地閃存中查找。
[0047]⑶I所提供的這些基本繪畫函數(shù)包括:
[0048](I) “DrawLine”畫線函數(shù)，根據(jù)起點和終點的坐標，使用HAL提供的置位像素點功能，置位一組連續(xù)的像素點；
[0049](2)“DraWReCt”畫矩形函數(shù)，根據(jù)矩形的左上端點和右下端點的坐標，使用畫線函數(shù)畫出矩形框；
[0050](3) “SetCursorRect”置位矩形光標函數(shù)，根據(jù)矩形光標的左上端點和右下端點的坐標，使用HAL提供的翻轉(zhuǎn)矩形區(qū)功能，翻轉(zhuǎn)光標的矩形區(qū)域；
[0051](4) “DrawTex t”畫文本函數(shù)，首先從臨時位圖緩沖區(qū)或位圖閃存中查找標準字符的位圖，然后使用HAL提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)；
[0052](5)“DrawBitmap”畫位圖函數(shù)，首先根據(jù)為圖形預定義的位圖1D從固件代碼所在的本地閃存中查找該圖形的位圖，然后使用HAL提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)；
[0053](6) “DrawScrollBar”畫滾動條函數(shù)，使用畫矩形和畫位圖等函數(shù)，在指定位置畫出滾動條；
[0054](7) “DrawProgressBar”畫進度條函數(shù),使用畫矩形和畫文本等函數(shù),在指定位置畫出進度條。
[0055]應用層模塊使用GDI提供的這些基本繪畫函數(shù)，在顯示器的屏幕上畫出所需要的內(nèi)容。
[0056]圖2示出了利用本發(fā)明進行字符/圖形輸出的例子。下面，結(jié)合圖2來介紹這些字符/圖形的位圖的存儲位置和查找過程。
[0057]某屏幕頁需要顯示如圖2A中所示圖案。該圖案由APP使用GDI提供的基本繪畫函數(shù)來進行繪制，其中“A”和“B”屬于標準字符，可通過“DrawText”畫文本函數(shù)實現(xiàn)，“▲”屬于預定義的位圖，可通過“DrawBitmap”畫位圖函數(shù)實現(xiàn)，而“L”屬于基本線條，可通過“DrawLine”畫線函數(shù)實現(xiàn)。
[0058]首先通過“DrawLine”畫線函數(shù)，根據(jù)線條L的起點和終點的坐標，使用HAL提供的置位像素點功能，置位一組連續(xù)的像素點。然后，在不同的存儲位置查找位圖。具體地，先到內(nèi)存的臨時位圖緩沖區(qū)中查找標準字符的位圖，發(fā)現(xiàn)字符該臨時位圖緩沖區(qū)中存在“A”，但是沒有查找到字符“B”，因此到獨立的位圖閃存中查找，成功查找到了字符“B”，此時可將找到的標準字符“B”的位圖拷貝一份副本到內(nèi)存的臨時位圖緩沖區(qū)中。之后，在固件代碼所在的本地閃存中查找到預定義的特殊圖形“▲”(如圖2B所示)。
[0059]HAL利用基本函數(shù)接口將要顯示輸出的內(nèi)容體現(xiàn)到與PLC顯示屏完全對應的內(nèi)存緩沖區(qū)中的比特位上(如圖2C所示)，并在程序掃描周期將該內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容輸出到PLC顯示屏上(如圖2D所示)。
[0060]根據(jù)上述技術方案，本發(fā)明的PLC圖形輸出系統(tǒng)使得顯示輸出的最小單位為一個像素點，這極大地改進了顯示輸出的靈活性；那些由基本繪圖元素組成的圖形，無論整個圖形的大小如何，形狀如何，占用多少個像素點，都可以很容易地被輸出到顯示屏上；而且，一些經(jīng)常被使用的圖形也可以為其預定義任意大小的位圖，而不是僅限于8*16個像素點，這些優(yōu)點使得圖形的顯示輸出更加容易和便捷。
[0061]此外，將位圖分到三個存儲位置進行存儲可以提高位圖查找的效率。獨立的位圖閃存存儲所有標準字符的位圖，其中最近使用過的一部分標準字符的位圖也被保存在內(nèi)存中的位圖緩沖區(qū)中，這個內(nèi)存位圖緩沖區(qū)就成了標準字符位圖查找的首選。因為查找內(nèi)存要比查找另外的獨立閃存速度更快，所以這就比每次都從位圖閃存查找要節(jié)省很多時間。而對于預定義的特殊圖形的位圖，它們存儲在與固件代碼相同的本地閃存中，從本地閃存查找位圖自然要比從另外的獨立閃存查找更快。這些優(yōu)點使得顯示輸出過程中位圖的查找更加高效。
[0062]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種可編輯邏輯控制器(PLC)的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形輸出系統(tǒng)包括:硬件抽象層模塊、圖形設備接口層模塊和應用層模塊，其中， 所述硬件抽象層模塊，用于定義與PLC顯示屏完全對應的內(nèi)存緩沖區(qū)，提供在每個程序掃描周期將該內(nèi)存緩沖區(qū)中的內(nèi)容輸出到PLC顯示屏上的函數(shù)，并為所述圖形設備接口層模塊提供操作該內(nèi)存緩沖區(qū)中任意比特位的基本函數(shù)接口； 所述圖形設備接口層模塊，用于基于所述硬件抽象層模塊提供的該基本函數(shù)接口，向所述應用層模塊提供基本繪畫函數(shù)；以及 所述應用層模塊，用于使用所述圖形設備接口層模塊提供的該基本繪畫函數(shù)，在PLC顯示屏上繪制所需圖形。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，該內(nèi)存緩沖區(qū)擁有與PLC顯示屏的像素點數(shù)目相同的比特位。
3.根據(jù)權利要求1所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，該基本函數(shù)接口是操作PLC顯示屏上任意像素點的函數(shù)接口。
4.根據(jù)權利要求1所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，該基本函數(shù)接口所提供的功能包括: 置位/復位/翻轉(zhuǎn)像素點功能，用于置位/復位/翻轉(zhuǎn)一組由像素點在屏幕上的坐標索引的離散或連續(xù)的像素點； 置位/復位/翻轉(zhuǎn)矩 形區(qū)功能，用于置位/復位/翻轉(zhuǎn)一個由連續(xù)像素點組成的矩形區(qū)，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引；以及 拷貝位圖功能，用于拷貝一個位圖到指定矩形區(qū)域，該矩形區(qū)由最左上角像素點和最右下角像素點在屏幕上的坐標來索引。
5.根據(jù)權利要求4所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，所述圖形輸出系統(tǒng)定義三個位圖存儲位置:獨立的位圖閃存、內(nèi)存中的臨時位圖緩沖區(qū)和固件代碼所在的本地閃存，其中，所有的標準字符的位圖存儲在該位圖閃存中，其中經(jīng)常被查找出來用于顯示的一部分位圖保留一份副本在該臨時位圖緩存區(qū)中，所有預定義的特殊圖形的位圖存儲在該本地閃存中。
6.根據(jù)權利要求5所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，當所述圖形設備接口層模塊查找標準字符的位圖時，首先到該臨時位圖緩沖區(qū)中查找，如果找不到，再去該位圖閃存中查找，然后把找到的標準字符的位圖拷貝一份副本到該臨時位圖緩沖區(qū)中；當所述圖形設備接口層模塊查找預定義的特殊圖形時，直接在該本地閃存中查找。
7.根據(jù)權利要求5所述的圖形輸出系統(tǒng)，其特征在于，該基本繪畫函數(shù)包括: 畫線函數(shù)，根據(jù)起點和終點的坐標，使用所述硬件抽象層模塊提供的置位像素點功能，置位一組連續(xù)的像素點； 畫矩形函數(shù)，根據(jù)矩形的左上端點和右下端點的坐標，使用畫線函數(shù)畫出矩形框； 置位矩形光標函數(shù)，根據(jù)矩形光標的左上端點和右下端點的坐標，使用所述硬件抽象層模塊提供的翻轉(zhuǎn)矩形區(qū)功能，翻轉(zhuǎn)光標的矩形區(qū)域； 畫文本函數(shù)，首先從該臨時位圖緩沖區(qū)或該位圖閃存中查找標準字符的位圖，然后使用所述硬件抽象層模塊提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)； 畫位圖函數(shù)，首先從該本地閃存中查找該圖形的位圖，然后使用所述硬件抽象層模塊提供的位圖拷貝功能，將字符的位圖拷貝到指定的矩形區(qū)； 畫滾動條函數(shù)，使用畫矩形函數(shù)和畫位圖函數(shù)，在指定位置畫出滾動條；以及 畫進度條函數(shù)，使用畫矩形函數(shù)和畫文本函數(shù)，在指定位置畫出進度條。
8.一種可編程 邏輯控制器，包括如權利要求1-7中任意一項所述的圖形輸出系統(tǒng)。
【文檔編號】G05B19/05GK103995491SQ201310054805
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權日:2013年2月20日
【發(fā)明者】趙柯, 尹浩, 劉圓圓, 王翔 申請人:西門子公司