FLProg – Самостоятельная интеграция в программу кастомных контроллеров / Хабр

На предыдущем

посте

Вот некоторые подробности о проекте FLProg. Позвольте мне немного подробнее рассказать о проекте и его состоянии на данный момент.

Цель проекта – познакомить людей, не знакомых с программированием, с миром плат Arduino. В результате накопленного годами опыта промышленного программирования, производители промышленных контроллеров могут решить эту задачу.

Проект состоит из двух частей. Первая – настольное приложение FLProg, которое представляет собой графическую среду разработки для плат Arduino. Вторая часть – это веб-сайт

FLProg.ru

Узнайте последние новости о проекте, скачайте последнюю версию программы, а также найдите информацию о работе с приложением.

Начнем по порядку.
Программа FLProg позволяет создавать прошивки для плат Arduino с помощью графических языков FBD и LAD, которые являются стандартом в области программирования промышленных контроллеров.

Классическая функциональность этих языков была несколько расширена за счет добавления функциональных блоков, отвечающих за работу с внешними устройствами. Обертки размещаются над библиотеками, предназначенными для работы с ними.

Проект FLProg включает в себя несколько плат, каждая из которых представляет собой законченный модуль всей общей схемы. Для удобства каждая плата имеет имя и комментарий. Кроме того, каждая плата может быть свернута (для экономии места на рабочей области после завершения ее использования), а также развернута. Если название платы выделено красным цветом, значит, разводка платы содержит ошибки.

Вид окна программы в режиме языка FBD

Вид окна программы в режиме языка LAD

Схема на каждой карте состоит из функциональных блоков в соответствии с логикой контроллера. Большинство функциональных блоков могут быть адаптированы к конкретным требованиям приложений.

Каждый функциональный блок имеет подробное описание, которое доступно в любое время и помогает понять его работу.

При работе с программой пользователю нет необходимости заниматься написанием кода, контролем за использованием входов – выходов, проверкой уникальности имен и согласованностью типов данных. За всем этим следит программа. Так же она проверяет корректность проекта целиком и указывает на наличие ошибок.
Для работы с внешними устройствами создано несколько вспомогательных инструментов. Это инструмент инициализации и настройки часов реального времени, инструменты для чтения адресов устройств на шинах OneWire и I2C а так же инструмент для чтения и сохранения кодов кнопок на ИК пульте. Все определённые данные можно сохранить в виде файла и в последующем использовать в программе.

В следующей публикации я расскажу о веб-сайте проекта и перспективах его развития.

Проект FLProg уже давно не описывался на страницах Хабра. Это связано с нехваткой времени на написание статей и моими личными проблемами. Однако проект не умер, а скорее жив и развивается. В среднем новая версия программы выходит раз в месяц. Сайт

последней публикации

Была полностью переработана визуализация схемы (благодаря этому были устранены фризы при визуализации), появилась система Cross Reference для проекта, система анализа проекта на ошибки. Собственно код программы был перенесен на более современную версию языка программирования. Благодаря этой положительной стороне интерфейса (на мой взгляд, конечно, потому что пользователи меня поддерживают), он изменился. Появилось много новых блоков. Реализована схема масштабирования и поиск блоков.

Но все же главной проблемой проекта остается тот факт, что разработчик программы – один человек (это я), а количество различных плат контроллеров, датчиков, сенсоров, плат расширения, выпускаемых как китайскими, так и в последнее время нашими производителями, постоянно растет. Пользователи хотят их попробовать, или использовать в своих проектах. Раньше я более-менее решил эту проблему, создав пользовательский редактор блоков для периферийных устройств. С этим шагом, как говорится, “выстрелом”, вы сможете найти нужный пользовательский блок в Интернете, или на форуме программы, практически для каждой существующей периферийной платы. Вы можете попросить местных гуру написать такой блок, или создать группу вКонтакте. Обычно решение так или иначе может быть найдено.

Вторая проблема – платы контроллеров – теперь требует решения.

Недавно была выпущена бета-версия программы под номером 6.0. В этой версии реализован редактор описаний пользовательских контроллеров. Описания, как и пользовательские блоки, также можно группировать в библиотеки, сохранять по отдельности или все вместе в виде файлов и обмениваться ими.

Этой статьей я начинаю серию из как минимум двух постов, посвященных тому, чтобы показать пользователям, как пользоваться этим редактором. В первой статье я попытаюсь описать плату ShIoTiny от shiotiny с его разрешения. Затем во второй статье я опишу виртуальный аналог реального промышленного контроллера.

Итак, начнём.

Откройте программу FLProg. Выберите пункт “Редактор пользовательских описаний контроллеров” в меню “Инструменты”.

Откроется окно редактора описаний.

Пользовательские описания можно вложить в библиотеку с любой глубиной вложенности. Сначала нам нужно создать библиотеку описаний.

Устанавливает название библиотеки.

Затем описание контроллера создается в библиотеке.

Дайте ему имя:

Когда мы создаем описание контроллера, мы переходим непосредственно к ветке General Parameters.

Здесь можно изменить имя, тип процессора, размер EEPROM, номер версии описания.

Плата ShloTiny основана на контроллере ESP8266, поэтому мы решили использовать именно его. Емкость EEPROM выбирается автоматически при выборе контроллера. При необходимости это значение можно изменить. Новые описания имеют номер версии 1.

Если в будущем вы измените существующие описания, пожалуйста, измените их в сторону увеличения. Как только это описание будет использовано в проекте, программа сравнит версию в проекте и в библиотеке. Если описание описания в библиотеке выше, чем в проекте, то в меню “Проект” программы появится надпись “Проект”. Если нажать в противоположную сторону, то появится пункт обновления описания в библиотеке. Ну а если в библиотеке не найдено описание контроллера, используемого в проекте, – в том же меню появится возможность импортировать описание из проекта в библиотеку.

В этой ветке можно также создать описание контроллера, чтобы помочь в его выборе.

Перед переходом к другой ветви параметров контроллера необходимо нажать кнопку “Применить”. В противном случае изменения не будут сохранены.

Давайте сейчас рассмотрим схему платы ShloTiny.

В плату включены три цифровых входа, три цифровых выхода, аналоговый вход и вход датчика. На плате имеется восемь выводов.

Задайте количество выходов, затем нажмите кнопку “Apply” в ветке “Controller outputs” в редакторе.

Программа сгенерирует необходимое количество выходов. Перейдите к первому из них.

С помощью этой ветки можно написать имя пина, которое будет выводиться в программе. При его отсутствии программа выведет надпись PinN, где N обозначает номер вывода. В поле альтернативного имени вы можете добавить надпись к плате. Так будет проще идентифицировать, к какому выводу идет обращение. Для описанной платы напишем там значение Input1 в соответствии с принципиальной схемой. Здесь можно описать вывод более подробно, например, отметить особенности его применения. В качестве альтернативы можно задать псевдоним для вывода, который будет отображаться в программе в скобках после его имени.

После внесения изменений не забудьте нажать кнопку “Применить”. Давайте назовем другие выходы аналогичным образом.

Добавьте функции, которые он выполняет, в ту же ветвь основных параметров вывода.

Выходам можно присвоить следующие функции.

Функция ввода/вывода для вывода 1 является цифровой. Когда выводу назначается новая функция (которая еще не была сконфигурирована), в дереве контроллера появится ветвь “Ошибки”, а весь путь к неправильной функции будет окрашен в красный цвет. На ветке “Ошибки” можно просмотреть список ошибок, найденных в описании контроллера.

Число не установлено в качестве цифрового входа на входе 1 в функции “Цифровой ввод/вывод”. – Перейдите к правильной ветке (в будущем я буду переходить непосредственно к нужной ветке при нажатии на ошибку).

G Контакт PIO2 контроллера подключен к контакту “Input1” на принципиальной схеме платы. В качестве этого значения вводится “Количество цифровых входов”. Во время компиляции это значение будет вставлено в код. Если этот вход не может быть использован в качестве выхода, то снимите флажок “Can be used as output”. Снова нажмите “Применить”, как обычно. Два других цифровых входа конфигурируются аналогичным образом. В этом случае к выходу аналогового входа “ADC1” нужно добавить “Функциональный аналоговый вход”.

В настройках этой функции необходимо указать номер этого выхода как аналогового входа. На схеме он представляет собой ноль (в ESP8266 он представляет собой единицу).

Теперь мы установим выход “1WIRE”. Эта функциональность добавлена здесь, но она не может быть использована ни как вход, ни как выход. Поэтому она будет доступна только при создании датчиков, но не при создании входов или выходов.

Настройка выходов “K1” – “K3” аналогична настройке входов “Input1” – “Input3”, только мы запрещаем использовать их в качестве входов.

Перейдите в ветку “Фотографии”. Здесь мы можем добавить фотографии, которые будут загружены в описание контроллера, например, показывающие его внешний вид, выводы и т.д.

Изображения загружаются непосредственно в описание контроллера, и они хранятся в созданном с его помощью проекте. В этом случае не следует загружать большие изображения. Это увеличит размер проекта, что повлияет на срок его открытия.

Нажатие кнопки “Добавить изображение” добавляет изображение.

Для каждого изображения в дереве создается отдельная ветвь после выбора и загрузки загруженного изображения (поддерживается только формат PNG). Используя эту ветвь, вы можете дать имя загруженному изображению, которое будет отображаться в информации контроллера.

При необходимости можно загрузить несколько изображений и расположить их в выбранном вами порядке.

Перейдите к разделу “Устройства по умолчанию”.

Согласно текущим настройкам программы, в этой ветке отображаются блоки, которые могут быть представлены в библиотеке стандартных блоков программы. Что это означает. В программе есть блоки, которые разработаны специально для определенных типов компьютеров. Их наличие определяется выбранным вами процессором. Кроме того, блоки с поддержкой SPI, I2C или UART появятся в этом списке только в том случае, если соответствующие им функции будут добавлены на выходы контроллера. Эти блоки появляются только в том случае, если размер EEPROM больше нуля или функция I2C добавлена к выводам контроллера. Поведение по умолчанию – отказ от использования всех блоков в библиотеке (отмечены оранжевым цветом). Вы можете разрешить использование отдельного блока или целой папки блоков, выделив нужную ветку и выбрав “Разрешить” из контекстного меню.

Если блоку или папке блоков разрешено появляться в приложении, то он выделяется черным цветом.

То же самое касается отдельных папок или блоков.

Блоки, которые не могут быть помещены во все папки, отмечены тремя звёздочками.

Двигатели, часы реального времени, дисплеи, ИК-блоки управления, датчики (кроме датчиков DS18B20 и DHT22, в поддержке которых разработчики платы только признались), микросхемы расширения и пьезодинамики – запрещены.

Сделайте то же самое с языком LAD.

Убедитесь, что вы применили их после внесения изменений.

Пока что текущих настроек достаточно для работы с данной конкретной платой FLProg. Остальные ветви описания контроллера мы рассмотрим в следующем посте.

Скажем лишь, что ветвь “Специальные блоки” используется для загрузки описаний пользовательских блоков, которые отображаются в библиотеке стандартных блоков в программе при использовании контроллера. Ветвь “Специальный код” используется для записи кода, который всегда будет вставлен в скомпилированный код, а ветвь “Специальные библиотеки”, используется для загрузки в описание контроллера библиотек, которые будут загружены в папку libraries ArduinoIDE, с которой работает программа.

Каждый раз, когда мы вносим изменения в библиотеку описания контроллера, мы сохраняем ее.

Теперь попробуем использовать созданное нами описание контроллера.
В программе FLProg создаем новый проект для контроллера.

В окне выбора выберите контроллер.

И мы выбираем описание, которое мы создали.

Выбрав контроллер, вы можете просмотреть его изображения и, при необходимости, сохранить нужное вам.

Также можно просмотреть другие параметры

После выбора контроллера подтвердите выбор:

Откроется основное рабочее окно проекта, сконфигурированное в соответствии с выбранным контроллером.

В этом посте я не буду учить вас, как использовать FLProg. На сайте проекта и на форуме проекта это хорошо описано в моих предыдущих сообщениях. Кроме того, есть много каналов на YouTube, где вы можете найти учебники по использованию программы. Очень хороший канал YouTube, “Key to Arduino”, только что выпустил серию уроков, хорошо отображающих материал.

Поэтому для примера мы просто создадим простенький проект и попробуем его скомпилировать.
Сначала добавим вход контроллера.

Наши выходы в этом качестве могут быть выбраны в качестве входных данных только в том случае, если мы дали им на это разрешение.

В итоге мы получаем цифровой выход. Здесь также доступны только разрешенные выходы.

Собираем схему что бы при нажатии кнопки на Input1 (Вход 1) включалось реле К1 (Реле1).
Так же вытаскиваем на схему в отдельную плату блок для чтения информации с датчика DS18B20.

Переходим к настройкам устройства. При создании новой шины OneWire могут быть выбраны все цифровые входы/выходы. Это недоработка версии 6.0. Поскольку эта версия все еще находится в стадии бета-версии, это допустимо. В версии 6.1 пины можно будет отключить от использования в качестве датчиков, сенсоров или микросхем расширения. На следующей неделе я расскажу и о другом способе решения этой проблемы. На данный момент мы выбираем пин 1WIRE.

Настройте датчик так, чтобы он задавал адрес с помощью массива.

Снимите блок “OneWire Bus Scan” с новой платы и поместите его перед первой платой.

Настройте его на ту же шину OneWire и массив, что и специальный считыватель DS18B20.

Используя блок R-триггера (выбор переднего фронта), создайте схему, которая запускает сканирование шины один раз при старте контроллера.

На плате с блоком считывания датчиков DS18B20 смонтируйте схему включения/выключения реле с гистерезисом. При такой схеме реле 2 включается, когда температура опускается ниже 10 градусов, и выключается, когда температура поднимается выше 20 градусов.

Составьте схему составления.

Таким образом, вы сможете открыть полученный код в Arduino IDE. Вы также можете использовать плату ShloTiny, которая имеет тот же чип, что и NodeMCU. Проверка кода показывает, что он корректен и может быть загружен.

#include <OneWire.h>
extern "C" {
#include "user_interface.h";
}
OneWire  _ow13(13);
byte _FLPArray133289689[9];
unsigned long _d18x2x1Tti = 0UL;
float _d18x2x1O = 0.00;
bool _trgr1 = 0;
bool _bounseInputD2S = 0;
bool _bounseInputD2O = 0;
unsigned long _bounseInputD2P = 0UL;
bool _trgrt1 = 0;
bool _trgrt1I = 0;
bool _sowb1_needScan = 0;
bool _sowb1_ost = 0;
bool _sowb1_Out_1 = 0;

void setup()
{

  pinMode(2, INPUT);
  pinMode(12, OUTPUT);
  pinMode(14, OUTPUT);

  _bounseInputD2O =  digitalRead(2);

}
void loop()
{


  bool  _bounceInputTmpD2 =  (digitalRead (2));

  if (_bounseInputD2S)
  {
    if (millis() >= (_bounseInputD2P   40))
    {
      _bounseInputD2O = _bounceInputTmpD2;
      _bounseInputD2S = 0;
    }
  }
  else
  {
    if (_bounceInputTmpD2 != _bounseInputD2O )
    {
      _bounseInputD2S = 1;
      _bounseInputD2P = millis();
    }
  }




  //Плата:1
  if (1) {
    if (_trgrt1I) {
      _trgrt1 = 0;
    } else {
      _trgrt1 = 1;
      _trgrt1I = 1;
    }
  } else {
    _trgrt1 = 0;
    _trgrt1I = 0;
  };
  if (_sowb1_needScan) {
    if ( _oneWireSeach (_FLPArray133289689, _ow13)) {
      _sowb1_Out_1 = 1;
    }
    _ow13.reset_search();
    _sowb1_needScan = 0;
  }
  if (_trgrt1) {
    if (! _sowb1_ost) {
      _sowb1_ost = 1;
      _sowb1_needScan = 1;
      _sowb1_Out_1 = 0;
    }
  } else {
    _sowb1_ost = 0;
  }

  //Плата:2
  digitalWrite(12, !(_bounseInputD2O));

  //Плата:3
  if (_isTimer(_d18x2x1Tti, 1000)) {
    _d18x2x1Tti = millis();
    _d18x2x1O =  _readDS18_ow13(_FLPArray133289689, _FLPArray133289689[8]);
  }
  if (((_d18x2x1O)) > (20)) _trgr1 = 0;
  if (((_d18x2x1O)) < (10)) _trgr1 = 1;
  digitalWrite(14, _trgr1);






}

bool _isTimer(unsigned long startTime, unsigned long period )
{
  unsigned long currentTime;
  currentTime = millis();
  if (currentTime >= startTime) {
    return (currentTime >= (startTime   period));
  } else {
    return (currentTime >= (4294967295 - startTime   period));
  }
}
float _convertDS18x2xData(byte type_s, byte data[12])
{
  int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];
  if (type_s)
  {
    raw = raw << 3;
    if (data[7] == 0x10) {
      raw = (raw & 0xFFF0)   12 - data[6];
    }
  }
  else
  {
    byte cfg = (data[4] & 0x60);
    if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7;   else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3;  else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1;
  }
  return  (float)raw / 16.0;
}
float _readDS18_ow13(byte addr[8], byte type_s)
{ byte data[12];
  byte i;
  _ow13.reset();
  _ow13.select(addr);
  _ow13.write(0xBE);
  for ( i = 0; i < 9; i  ) {
    data[i] = _ow13.read();
  }
  _ow13.reset();
  _ow13.select(addr);
  _ow13.write(0x44, 1);
  return _convertDS18x2xData(type_s, data);
}
bool _oneWireSeach (byte array[], OneWire ow )
{
  byte temp[8];
  byte i;
  if ( !ow.search(temp)) {
    return false;
  }
  if (OneWire::crc8(temp, 7) != temp[7]) {
    return false;
  }

  switch (temp[0]) {
    case 0x10:
      array[8] = 1;
      break;
    case 0x28:
      array[8] = 0;
      break;
    case 0x22:
      array[8] = 0;
      break;
    default:
      return false;
  }

  for ( i = 0; i < 8; i  ) {
    array[i] = temp[i];
  }
  return true;
}

→

Описание контроллера ShloTiny для программы FLProg

В следующем посте мы опишем нечто более серьезное и близкое к тому, что делают “настоящие” промышленные контроллеры.