CN103995491B - 可编程逻辑控制器的图形输出***和可编程逻辑控制器 - Google Patents
可编程逻辑控制器的图形输出***和可编程逻辑控制器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种可编辑逻辑控制器的图形输出***和相应的可编程逻辑控制器。该图形输出***包括：硬件抽象层模块、图形设备接口层模块和应用层模块。由于本发明的图形输出***使得显示输出的最小单位为一个像素点，这极大地改进了显示输出的灵活性，而且由于将位图分到三个存储位置进行存储，提高了显示输出过程中位图查找的效率。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，特别是一种可编程逻辑控制器(PLC)的图形输出***和相应的可编程逻辑控制器。
背景技术
传统的微型PLC产品通过模块自带显示屏来实现输出功能，其采取把整个显示屏的像素点映射到一个字节编码内存中的方法来实现。当***向模块显示屏上输出内容时，需要先把每个要显示字符的字节编码存到内存中，然后根据每个字节编码从另一个专门存放位图的闪存中查找到对应的位图，输出到显示屏上。例如，模块自带显示屏有128*64个像素点，这些像素点对应着内存中的16*4个字节编码，每个字节编码对应着一个由8*16个像素点组成的位图。这64(16*4)个位图以4行16列的排列方式一个一个地被输出到显示屏上，就完成了整个显示屏的输出。可以看出，这种显示方式造成了显示输出的最小单位为8*16个像素点，而非1*1个像素点。这就导致了无法操作比8*16少的像素点，因此对于一些没有标准位图的图形输出，特别是大于8*16个像素点的大型图形输出，这种显示输出方式是非常不方便的。另外，当***根据字节编码从另外独立的位图闪存中查找位图时，它每次只查找一个字节编码对应的位图，而且每次都从那个位图闪存中查找，然后执行显示输出到屏幕上，所以整个屏幕的显示输出需要很多次的位图闪存读写操作，效率很低。
图1A至1C示出了传统PLC***中字符和图形输出的几个例子。
对于有现成位图的标准字符(例如“A”)，***先把该字符的字节编码(例如0x0041)保存到内存中。然后***的显示输出函数根据内存中的字节编码，去存放所有位图的闪存中查找与该字节编码对应的位图(8*16个像素点)，并把这个位图输出到显示屏的某个特定区域。这个特定区域在整个显示屏中的位置，是与该字节编码在字节编码内存数组中的位置对应的。
对于没有现成位图的小于8*16个像素点的图形(例如“▲”)，软件开发人员需要预先给这个图形自定义一个字节编码，以及代表它的具体图案的8*16个像素点位图，然后把这个位图跟其他标准位图一样保存到位图闪存中，供将来查阅。在此之后，当***运行要输出这个图形时，***同样要先把这个字节编码保存到内存中，然后由显示输出函数根据这个编码到位图闪存中查找对应的位图，输出到显示屏特定的8*16个像素点上。
对于没有现成位图的大于8*16个像素点的图形(例如“”)，软件开发人员需要预先给整个图形自定义几个字节编码(例如0x00E1，0x00E2，0x00E3)，以及每个字节编码对应的代表整个具体图案的一部分的8*16个像素点位图(0x00E1对应“”，0x00E2对应“”，0x00E3对应“”)，然后把这几个位图跟其他位图一样保存到位图闪存中，供将来查阅。在此之后，当***运行要输出这个大图形时，***首先要把该图形的这几个字节编码保存到内存中，并安排每个字节编码在字节编码内存数组中的位置以组成整个图形。然后由显示输出函数检查内存中的字节编码数组，根据每个字节编码到位图闪存中查找对应的位图，输出到显示屏上特定的8*16个像素点上。对于本例来说，显示输出函数就要进行三次的查找位图和输出工作。
专利文献CN1251181A是本发明最接近的现有技术。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提出一种PLC的图形输出技术，改进PLC显示屏显示输出的灵活性，并提高显示输出过程中位图的查找效率。
根据本发明的一个方面，提供一种可编程逻辑控制器的图形输出***，所述图形输出***包括：硬件抽象层模块、图形设备接口层模块和应用层模块，其中，
所述硬件抽象层模块，用于定义与PLC显示屏完全对应的内存缓冲区，提供在每个程序扫描周期将该内存缓冲区中的内容输出到PLC显示屏上的函数，并为所述图形设备接口层模块提供操作该内存缓冲区中任意比特位的基本函数接口；
所述图形设备接口层模块，用于基于所述硬件抽象层模块提供的该基本函数接口，向所述应用层模块提供基本绘画函数；以及
所述应用层模块，用于使用所述图形设备接口层模块提供的该基本绘画函数，在PLC显示屏上绘制所需图形。
优选地，该内存缓冲区拥有与PLC显示屏的像素点数目相同的比特位。
优选地，该基本函数接口是操作PLC显示屏上任意像素点的函数接口。
优选地，该基本函数接口所提供的功能包括：
置位/复位/翻转像素点功能，用于置位/复位/翻转一组由像素点在屏幕上的坐标索引的离散或连续的像素点；
置位/复位/翻转矩形区功能，用于置位/复位/翻转一个由连续像素点组成的矩形区，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引；以及
拷贝位图功能，用于拷贝一个位图到指定矩形区域，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引。
优选地，所述图形输出***定义三个位图存储位置：独立的位图闪存、内存中的临时位图缓冲区和固件代码所在的本地闪存，其中，所有的标准字符的位图存储在该位图闪存中，其中经常被查找出来用于显示的一部分位图保留一份副本在该临时位图缓存区中，所有预定义的特殊图形的位图存储在该本地闪存中。
优选地，当所述图形设备接口层模块查找标准字符的位图时，首先到该临时位图缓冲区中查找，如果找不到，再去该位图闪存中查找，然后把找到的标准字符的位图拷贝一份副本到该临时位图缓冲区中；当所述图形设备接口层模块查找预定义的特殊图形时，直接在该本地闪存中查找。
优选地，该基本绘画函数包括：
画线函数，根据起点和终点的坐标，使用所述硬件抽象层模块提供的置位像素点功能，置位一组连续的像素点；
画矩形函数，根据矩形的左上端点和右下端点的坐标，使用画线函数画出矩形框；
置位矩形光标函数，根据矩形光标的左上端点和右下端点的坐标，使用所述硬件抽象层模块提供的翻转矩形区功能，翻转光标的矩形区域；
画文本函数，首先从该临时位图缓冲区或该位图闪存中查找标准字符的位图，然后使用所述硬件抽象层模块提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
画位图函数，首先从该本地闪存中查找该图形的位图，然后使用所述硬件抽象层模块提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
画滚动条函数，使用画矩形函数和画位图函数，在指定位置画出滚动条；以及
画进度条函数，使用画矩形函数和画文本函数，在指定位置画出进度条。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种可编程逻辑控制器，包括上述图形输出***。
从上述方案中可以看出，由于本发明PLC图形输出***使得显示输出的最小单位为一个像素点，这极大地改进了显示输出的灵活性，而且由于将位图分到三个存储位置进行存储，提高了显示输出过程中位图查找的效率。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1A是现有技术中PLC的字节编码内存示例；
图1B是现有技术中PLC的显示输出函数示例；
图1C是现有技术中PLC的模块自带显示器的输出示例；
图2A是本发明的PLC图形输出***所要显示的图案示意图；
图2B是本发明的PLC图形输出***进行位图查找的示意图；
图2C是本发明的PLC图形输出***的内存缓冲区的示意图；
图2D是本发明的PLC图形输出***的显示屏输出示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
为了优化PLC的图形显示功能，本发明中的PLC图形输出***包括如下模块：硬件抽象层模块(HAL)、图形设备接口层模块(GDI)和应用层模块(APP)。
硬件抽象层模块定义了一个与PLC显示屏完全对应的内存缓冲区，该内存缓冲区拥有与显示屏像素点的数目相同的比特位(bit)。HAL同时提供一个函数，其在每个程序扫描周期将该内存缓冲区中的内容输出到PLC显示屏上。此外，HAL还为上层模块(GDI)提供操作该内存缓冲区中任意比特位的基本函数接口，亦即操作显示屏上任意像素点的函数接口。这些基本函数接口所提供的功能包括：
(1)置位/复位/翻转像素点：置位/复位/翻转一组由像素点在屏幕上的坐标索引的离散或连续的像素点；
(2)置位/复位/翻转矩形区：置位/复位/翻转一个由连续像素点组成的矩形区，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引；
(3)拷贝位图：拷贝一个位图到指定矩形区域，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引。
可见，HAL所提供的上述这些基本函数接口使得本发明中PLC图形输出***的显示输出最小单位可以是一个像素点。
基于前面HAL提供的基本函数接口，图形设备接口层模块用于向上层的APP提供多个基本绘画函数供其使用。
关于位图的存储，本发明中的PLC图形输出***定义三个位图存储位置：独立的位图闪存、内存中的临时位图缓冲区和固件代码所在的本地闪存。所有的标准字符的位图都存储在独立的位图闪存中，其中经常被查找出来用于显示的一部分位图也会保留一份副本在内存的临时位图缓存区中。另外的所有预定义的特殊图形的位图都保存在固件代码所在的本地闪存中。当GDI查找标准字符的位图时，它首先到内存的临时位图缓冲区中查找，如果找不到，再去独立的位图闪存中查找，然后把找到的标准字符的位图拷贝一份副本到内存临时位图缓冲区中，以便下次查找更加快速方便。而当GDI查找预定义的特殊图形时，则直接在固件代码所在的本地闪存中查找。
GDI所提供的这些基本绘画函数包括：
(1)“DrawLine”画线函数，根据起点和终点的坐标，使用HAL提供的置位像素点功能，置位一组连续的像素点；
(2)“DrawRect”画矩形函数，根据矩形的左上端点和右下端点的坐标，使用画线函数画出矩形框；
(3)“SetCursorRect”置位矩形光标函数，根据矩形光标的左上端点和右下端点的坐标，使用HAL提供的翻转矩形区功能，翻转光标的矩形区域；
(4)“DrawText”画文本函数，首先从临时位图缓冲区或位图闪存中查找标准字符的位图，然后使用HAL提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
(5)“DrawBitmap”画位图函数，首先根据为图形预定义的位图ID从固件代码所在的本地闪存中查找该图形的位图，然后使用HAL提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
(6)“DrawScrollBar”画滚动条函数，使用画矩形和画位图等函数，在指定位置画出滚动条；
(7)“DrawProgressBar”画进度条函数，使用画矩形和画文本等函数，在指定位置画出进度条。
应用层模块使用GDI提供的这些基本绘画函数，在显示器的屏幕上画出所需要的内容。
图2示出了利用本发明进行字符/图形输出的例子。下面，结合图2来介绍这些字符/图形的位图的存储位置和查找过程。
某屏幕页需要显示如图2A中所示图案。该图案由APP使用GDI提供的基本绘画函数来进行绘制，其中“A”和“B”属于标准字符，可通过“DrawText”画文本函数实现，“▲”属于预定义的位图，可通过“DrawBitmap”画位图函数实现，而“”属于基本线条，可通过“DrawLine”画线函数实现。
首先通过“DrawLine”画线函数，根据线条“”的起点和终点的坐标，使用HAL提供的置位像素点功能，置位一组连续的像素点。然后，在不同的存储位置查找位图。具体地，先到内存的临时位图缓冲区中查找标准字符的位图，发现字符该临时位图缓冲区中存在“A”，但是没有查找到字符“B”，因此到独立的位图闪存中查找，成功查找到了字符“B”，此时可将找到的标准字符“B”的位图拷贝一份副本到内存的临时位图缓冲区中。之后，在固件代码所在的本地闪存中查找到预定义的特殊图形“▲”(如图2B所示)。
HAL利用基本函数接口将要显示输出的内容体现到与PLC显示屏完全对应的内存缓冲区中的比特位上(如图2C所示)，并在程序扫描周期将该内存缓冲区中的内容输出到PLC显示屏上(如图2D所示)。
根据上述技术方案，本发明的PLC图形输出***使得显示输出的最小单位为一个像素点，这极大地改进了显示输出的灵活性；那些由基本绘图元素组成的图形，无论整个图形的大小如何，形状如何，占用多少个像素点，都可以很容易地被输出到显示屏上；而且，一些经常被使用的图形也可以为其预定义任意大小的位图，而不是仅限于8*16个像素点，这些优点使得图形的显示输出更加容易和便捷。
此外，将位图分到三个存储位置进行存储可以提高位图查找的效率。独立的位图闪存存储所有标准字符的位图，其中最近使用过的一部分标准字符的位图也被保存在内存中的位图缓冲区中，这个内存位图缓冲区就成了标准字符位图查找的首选。因为查找内存要比查找另外的独立闪存速度更快，所以这就比每次都从位图闪存查找要节省很多时间。而对于预定义的特殊图形的位图，它们存储在与固件代码相同的本地闪存中，从本地闪存查找位图自然要比从另外的独立闪存查找更快。这些优点使得显示输出过程中位图的查找更加高效。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可编辑逻辑控制器（PLC）的图形输出***，其特征在于，所述图形输出***包括：硬件抽象层模块、图形设备接口层模块和应用层模块，其中，
所述硬件抽象层模块，用于定义与PLC显示屏完全对应的内存缓冲区，提供在每个程序扫描周期将该内存缓冲区中的内容输出到PLC显示屏上的函数，并为所述图形设备接口层模块提供操作该内存缓冲区中任意比特位的基本函数接口；
所述图形设备接口层模块，用于基于所述硬件抽象层模块提供的该基本函数接口，向所述应用层模块提供基本绘画函数；以及
所述应用层模块，用于使用所述图形设备接口层模块提供的该基本绘画函数，在PLC显示屏上绘制所需图形。
2.根据权利要求1所述的图形输出***，其特征在于，该内存缓冲区拥有与PLC显示屏的像素点数目相同的比特位。
3.根据权利要求1所述的图形输出***，其特征在于，该基本函数接口是操作PLC显示屏上任意像素点的函数接口。
4.根据权利要求1所述的图形输出***，其特征在于，该基本函数接口所提供的功能包括：
置位/复位/翻转像素点功能，用于置位/复位/翻转一组由像素点在屏幕上的坐标索引的离散或连续的像素点；
置位/复位/翻转矩形区功能，用于置位/复位/翻转一个由连续像素点组成的矩形区，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引；以及
拷贝位图功能，用于拷贝一个位图到指定矩形区域，该矩形区由最左上角像素点和最右下角像素点在屏幕上的坐标来索引。
5.根据权利要求4所述的图形输出***，其特征在于，所述图形输出***定义三个位图存储位置：独立的位图闪存、内存中的临时位图缓冲区和固件代码所在的本地闪存，其中，所有的标准字符的位图存储在该位图闪存中，其中经常被查找出来用于显示的一部分位图保留一份副本在该临时位图缓存区中，所有预定义的特殊图形的位图存储在该本地闪存中。
6.根据权利要求5所述的图形输出***，其特征在于，当所述图形设备接口层模块查找标准字符的位图时，首先到该临时位图缓冲区中查找，如果找不到，再去该位图闪存中查找，然后把找到的标准字符的位图拷贝一份副本到该临时位图缓冲区中；当所述图形设备接口层模块查找预定义的特殊图形时，直接在该本地闪存中查找。
7.根据权利要求5所述的图形输出***，其特征在于，该基本绘画函数包括：
画线函数，根据起点和终点的坐标，使用所述硬件抽象层模块提供的置位像素点功能，置位一组连续的像素点；
画矩形函数，根据矩形的左上端点和右下端点的坐标，使用画线函数画出矩形框；
置位矩形光标函数，根据矩形光标的左上端点和右下端点的坐标，使用所述硬件抽象层模块提供的翻转矩形区功能，翻转光标的矩形区域；
画文本函数，首先从该临时位图缓冲区或该位图闪存中查找标准字符的位图，然后使用所述硬件抽象层模块提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
画位图函数，首先从该本地闪存中查找该图形的位图，然后使用所述硬件抽象层模块提供的位图拷贝功能，将字符的位图拷贝到指定的矩形区；
画滚动条函数，使用画矩形函数和画位图函数，在指定位置画出滚动条；以及
画进度条函数，使用画矩形函数和画文本函数，在指定位置画出进度条。
8.一种可编程逻辑控制器，包括如权利要求1-7中任意一项所述的图形输出***。
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