FreePLC系統(tǒng)簡介

FreePLC的繼承關(guān)系

又好久沒有更新了，之前想了好幾個題目，有些也寫了一半，但是自打陽了之后就變成懶羊羊了，這兩天恢復(fù)的不錯，把之前的坑給大家填上，大概花了兩周業(yè)余時間，把FreePLC移植到i.MX RT和LPC55系列產(chǎn)品中，今天先更新下概述部分。

FreePLC是基于YAPLC(Beremiz)開發(fā)的一款開源PLC開發(fā)平臺，與主線Beremiz區(qū)別：

FreePLC上位機(jī)IDE使用Python2開發(fā)，而主線Beremiz使用Python3，故不能兼容主線的Beremiz

FreePLC主要針對使用MCU的中小型PLC，而主線Beremiz主要針對SoftPLC(基于X86或MPU平臺)

FreePLC與YAPLC相比，有以下區(qū)別：

FreePLC更換了MCU平臺，目前支持NXP公司主流的幾款MCU：Kinetis KV，KS系列，i.MX RT10xx系列和LPC55S69系列產(chǎn)品

增添了在線下裝相關(guān)的串口命令，全系支持IAP下載用戶code，編譯固件按照512字節(jié)大小對齊(由Flash的Page大小決定)

增大了I, Q, M區(qū)的大小，I區(qū)支持1KB，Q區(qū)支持1KB，M區(qū)支持2KB，這里兼容了小RAM的MCU，針對RT10xx這種大RAM平臺，可以通過修改宏的方式支持更大的分區(qū)

刪除了部分未使用的代碼，比如RTC

更新GCC編譯器到10.3 2021.10版本，支持Cortex M33內(nèi)核

FreePLC的基本原理

FreePLC是一款編譯型的PLC，通過PLCopen支持的IEC61131-3編程語言進(jìn)行用戶程序的開發(fā)。并使用MatIEC，將用戶編程的邏輯從ST語言轉(zhuǎn)換為C語言，之后通過GCC將它編譯為可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼下裝到目標(biāo)MCU平臺，MCU平臺需要運行RTS程序去加載運行用戶程序，并給用戶程序提供相應(yīng)的接口函數(shù)。

FreePLC目錄結(jié)構(gòu)：

FreePLC軟件由以下幾部分構(gòu)成：

Beremiz源碼，用戶一般不需要進(jìn)行修改

CanFestival-3：開源的CANOpen協(xié)議棧，目前尚未使用該功能

CloudPLC：FreePLC的Target目錄，根據(jù)不同的MCU平臺可以在里面添加不同的Target

FreePLC_Example：PLC的示例目錄，里面有寫好的一些參考工程，可以直接編譯Run在不同的目標(biāo)板上

gnu-arm-embedded：GCC編譯器，用戶一般不需要進(jìn)行修改

matiec：將用戶工程的ST文件轉(zhuǎn)換為C文件的工具，用戶一般不需要進(jìn)行修改

mingw：Windows支持GCC的runtimer

python：已經(jīng)打包好的python2，用戶一般不需要進(jìn)行修改

RTS：該目錄為MCU測得開源工程，用戶可以根據(jù)自己的設(shè)計進(jìn)行修改

YaPySerial：python調(diào)用得串口工具，用戶一般不需要進(jìn)行修改

打開CloudPLC可以看到如下目錄，具體如何制作Target，可以參考《如何制作Target》文件

打開RTS目錄，可以看到下面4個不同的Target

其對應(yīng)的硬件平臺均為NXP官方開發(fā)板：

FreePLCvKS22：使用MAPS-KS22F256（https://www.nxp.com/docs/en/user-guide/MAPSKS2XF256UG.pdf）

FreePLCvKV4：使用TWR-KV4（https://www.nxp.com/design/development-boards/tower-development-boards/mcu-and-processor-modules/kinetis-modules/kinetis-kv4x-family-tower-system-module:TWR-KV46F150M）

FreePLCvLPC55xx：使用LPCXpresso55S69 Development Board（https://www.nxp.com/design/development-boards/lpcxpresso-boards/lpcxpresso55s69-development-board:LPC55S69-EVK）

FreePLCvRT10xx：使用i.MX RT1060 Evaluation Kit（https://www.nxp.com.cn/design/development-boards/i-mx-evaluation-and-development-boards/i-mx-rt1060-evaluation-kit:MIMXRT1060-EVKB）

FreePLC待改進(jìn)部分

連接目標(biāo)板時，僅通過md5檢測用戶工程的完整性，但并未驗證目標(biāo)板的類型，由于協(xié)議是相同的，故存在連接錯誤目標(biāo)板的可能。后續(xù)會加入目標(biāo)板ID的判斷。

尚未添加看門狗功能，添加看門狗功能時，需要判斷看門狗的復(fù)位次數(shù)，在很短的一段時間內(nèi)，如果連續(xù)多次的看門狗復(fù)位，則不再加載用戶程序（有可能用戶程序有死循環(huán)或者其他bug）

目前只有Kinetis系列支持Reset源判斷，因為PLC應(yīng)用中，如果MCU意外出現(xiàn)熱復(fù)位情況（除POR, PIN之外，例如看門狗，Software Reset等），加載用戶程序時要求Q區(qū)不進(jìn)行初始化以保證輸出保持狀態(tài)。i.MX RT和LPC系列暫時并未添加該功能

無擾下裝，F(xiàn)reePLC目前下載過程會停機(jī)升級，很多工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備要求不停機(jī)升級，后續(xù)會在大RAM的MCU產(chǎn)品中將用戶程序搬移到RAM中去實現(xiàn)無擾下裝

目前只有Kinetis KV系列實現(xiàn)了retain區(qū)的功能，這部分代碼寫的比較早，有點亂，后續(xù)會重新封裝

豐富PLC示例工程

增加以太網(wǎng)連接及下裝功能

目前Kinetis KV系列目標(biāo)中添加了OpenModbus協(xié)議，但并未做和RTS之間的接口，所以還不能掛接IO模塊。后續(xù)將添加Mosbus配置接口去掛載支持Modbus的IO模塊

上位機(jī)IDE還有一些已知bug，不精通python，可能無法及時修復(fù)

寫在最后

本開源項目不承諾及時更新并修復(fù)bug，不支持任何商業(yè)項目，純屬個人學(xué)習(xí)，目的在于分享PLC技術(shù)的底層知識，有興趣的朋友可以一起交流。目前很多主流廠商都在使用Codesys平臺，該平臺確實非常優(yōu)秀，功能非常豐富，價格也很美麗，但總歸受制于人，從最底層了解PLC的機(jī)制有助于開發(fā)屬于自己的產(chǎn)品。

這幾天應(yīng)該就能收到最新的MCX了，想想就很激動哦。

暈，正準(zhǔn)備上傳庫，突然發(fā)現(xiàn)Gitee的密鑰找不到了，等找回了就上傳。

編輯：黃飛

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