CN102200770B - 一种基于pci的信息交互系统及方法、上位机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PCI的信息交互系统及方法、上位机，所述系统包括上位机以及PCI运动控制设备，所述PCI运动控制设备包括：中断触发单元，用于PCI运动控制设备有消息上报给所述上位机时，触发PCI中断，所述PCI中断触发所述上位机预先设置在PCI驱动程序内的中断事件；所述上位机包括：事件感知单元，用于通过预设的线程感知所述中断事件；事件处理单元，用于在事件感知单元感知所述中断事件后，进行相应的事件处理。本发明实施例使得上位机能够及时的获取PCI运动控制设备的消息并进行相应的处理，而且，上位机创建的线程基本不占用CPU空间，极大的节省了上位机的CPU资源。

Description

一种基于PCI的信息交互系统及方法、上位机

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，尤其涉及一种基于PCI的信息交互系统及方法、上位机。

背景技术

随着工业技术的不断发展，尤其是数控技术的不断发展，用户对数控技术的要求也越来越高。

请参阅图1，图1示出了现有技术中工业机器人或数控系统的控制结构。

在图1所示的结构中，运动控制设备12′通过计算机局部总线（PeripheralComponent Interconnect，PCI）与上位机11′相连，上位机11′通过PCI驱动程序实现对运动控制设备12′的各种操作。

在具体实施过程中，上位机11′负责用户的输入输出，将用户输入的指令发送给运动控制设备12′，运动控制设备12′对用户输入的数据进行处理，最终实现对电机13′的控制。同时，电机13′会将自身的状态信息报告给运动控制设备12′，运动控制设备12′将电机13′的状态信息发送给上位机11′。

显然，由上述描述不难看出，图1所示的结构中涉及到两个方向的数据流，其一是由上位机11′发送到运动控制设备12′，其二是由运动控制设备12′发送给上位机11′。

其中，上位机11′将数据发送到运动控制设备12′的方法较成熟，首先是上位机11′通过IO操作将数据发送到PCI驱动程序，PCI驱动程序将数据写入运动控制设备12′的存储器中，并通过触发运动控制设备12′的中断及时的通知运动控制设备12′有新数据写入。

运动控制设备12′在将数据发送至上位机11′时，比较常见的有以下两种方式：

第一种方式，运动控制设备12′将某些寄存器作为标志寄存器，当这些寄存器的值为某个特定值时，说明运动控制设备12′有数据要发送给上位机；而上位机11′通过定时器不断的对运动控制设备12′的标志寄存器进行扫描，当其扫描到为某特定值时，上位机11′就得到了通知；

第二种方式，在上位机11′中单独使用一个线程来对运动控制设备12′的标志寄存器进行循环检测。

第一种方式使用定时器来定时，每隔一段时间对标志寄存器进行扫描；第二种方式在单独的线程中不断的对标志寄存器进行扫描。上述两种方式都属于周期性的扫描，区别就是第一种方式采用定时器控制扫描的周期，而第二种方式单独创建一个线程，在该线程里用while等语句控制扫描周期，其周期长短由while等语句的指令周期决定。

本发明人在长期研发过程中，发现上述两种方式存在以下缺点：

第一种方式，无法保证通信的实时性，因为运动控制设备12′属于从动设备，只能被动接收指令和数据，无法主动给上位机11′发送指令和数据，在运动控制设备12′的标志寄存器更新后，上位机11′无法及时的得到通知，必须等下一个定时器触发时才会得到通知。

第二种方式，由于受到上位机11′的CPU速度和运动控制设备读写速度的限制，而且，第二种方式是通过while等语句实现循环检测，相当于在不停的执行while等语句，会占用大量的CPU资源。

因此，现有技术中的工业机器人或数控系统中存在着实时性差和占用过多CPU资源的缺点，急需改进。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于PCI的信息交互系统及方法、上位机，旨在解决现有技术中工业机器人或数控系统中存在的实时性差和占用过多CPU资源的缺点。

本发明实施例是这样实现的，一种基于PCI的信息交互系统，所述系统包括：

中断触发单元，用于在PCI运动控制设备有消息上报给上位机时，触发PCI中断，所述PCI中断触发所述上位机预先设置在PCI驱动程序内的中断事件；

事件感知单元，用于通过预先设置的线程感知所述中断事件被触发；

事件处理单元，用于在事件感知单元感知所述中断事件被触发后，进行相应的事件处理。

本发明实施例的还一目的在于提供一种基于PCI的信息交互方法，所述方法包括以下步骤：

在PCI运动控制设备有消息上报给上位机时，触发PCI中断，所述PCI中断触发所述上位机预先设置在PCI驱动程序内的的中断事件；

通过预先设置的线程感知所述中断事件被触发；

在感知所述中断事件被触发后，进行相应的事件处理。

本发明实施例的又一目的在于提供一种上位机，所述上位机包括：

事件创建单元，其预先创建中断事件，并将中断事件发送到PCI驱动模块；

线程创建单元，其创建线程，等待所述中断事件被触发；

事件感知单元，通过预设的所述线程感知中断事件，其中，所述中断事件在感知到PCI运动控制的PCI中断时触发；

优先级判断单元，用于在所述中断事件被触发后，获取所述中断事件对应的类型，根据中断事件对应不同的类型判断所述中断事件的优先级；

事件处理单元，用于按照中断事件的优先级进行对应的处理。

本发明实施例中，PCI运动控制设备在有消息需要通知上位机时，触发PCI中断，该中断触发预先设置的中断事件，上位机通过预先设置的线程感知中断事件被触发，进而获取PCI运动控制设备的消息进行相应的处理，通过上述方式，可以使得上位机能够及时的获取PCI运动控制设备的消息并进行相应的处理，而且，上位机创建的线程基本不占用CPU空间，极大的节省了上位机的CPU资源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中工业机器人或数控系统的控制结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于PCI的信息交互系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的基于PCI的信息交互方法的流程图；

图4是本发明实施例提供的上位机创建中断事件以及线程的流程示意图；

图5是本发明实施例提供的上位机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，PCI运动控制设备在有消息需要通知上位机时，触发PCI中断，该中断触发预先设置的中断事件，上位机通过预先设置的线程感知中断事件被触发，进而获取PCI运动控制设备的消息进行相应的处理。本实施例中，所述PCI运动控制设备一般情况下是以PCI运动控制卡形式实现，当然也可以是通过PCI转接卡连接的PCI设备。

图2示出了本发明实施例提供的基于PCI的信息交互系统的结构。

所述基于PCI的信息交互系统包括上位机11，PCI运动控制设备12以及PCI驱动模块13。其中，PCI驱动模块13可设置于PCI运动控制设备12内，也可设置于上位机11内，当然，更优的实施例为设置在PCI运动控制设备12内，以节省上位机11的空间。

请参阅图2。

PCI运动控制设备12包括中断触发单元121，在PCI运动控制设备12有消息上报给上位机11时，触发PCI中断，所述PCI中断触发上位机11预先设置在PCI驱动程序内的中断事件。

PCI驱动模块13接收到中断触发单元121的中断请求，并根据中断请求触发所述上位机11预先设置在PCI驱动模块13内的中断事件。

上位机11包括事件感知单元111和事件处理单元112。其中，事件感知单元111通过预设的线程感知所述中断事件，事件处理单元112在事件感知单元111感知所述中断事件后，进行相应的事件处理。

在本发明实施例中，系统可以设置PCI中断类型，譬如用PCI运动控制设备12的寄存器作为PCI中断类型寄存器，PCI运动控制设备12触发PCI中断前设置该寄存器，上位机11可以从该寄存器中获得该PCI运动控制设备12的PCI中断类型。

而且，在本发明实施例中，上位机11创建的线程只是执行一个等待的过程，在等待的过程中基本不消耗CPU资源，极大的节省了CPU资源。

请继续参阅图2，所述上位机还包括事件创建单元113和线程创建单元114。

其中，事件创建单元113预先创建中断事件，并将中断事件发送到PCI驱动模块13，线程创建单元114创建线程，等待中断事件被触发。

结合图2，关于上位机11创建中断事件和线程的过程具体描述如下：

上位机11中的事件创建单元113创建中断事件：HANDLE hEvent=CreateEvent(…)，并通过调用DeviceIoControl将中断事件hEvent发送到PCI驱动模块13。

PCI驱动模块13接收中断事件hEvent，将中断事件hEvent保存。

在将中断事件hEvent发送成功后，上位机11的线程创建单元114创建线程，用来等待中断事件hEvent被触发。其中，已发送至PCI驱动模块13中的中断事件用来感知PCI运动控制设备12的PCI中断。

显然，通过上述方式，上位机11和PCI运动控制设备12之间建立了一种直接关联的关系，上位机11通过线程等待已发送至PCI驱动模块13中的中断事件被触发，中断事件又直接由PCI运动控制设备12的PCI中断来触发，因此，一旦PCI运动控制设备12有PCI中断产生，上位机11将及时的感知，保证了PCI运动控制设备12和上位机11之间的同步性。

当然，本发明实施例中的同步性还可以应用到资源共享上，例如上位机11和PCI运动控制设备12共享某些资源，当上位机11占用该资源时，PCI运动控制设备12不能使用该资源，反之亦然。此时，当上位机11申请占用资源时，如果该资源正在被PCI运动控制设备12占用，上位机11就进入等待状态，直到PCI运动控制设备12释放该资源，上位机11得到触发，从而可以使用该资源。

在具体实施过程中，请继续参阅图2，上位机11还包括优先级判断单元115，在所述中断事件被触发后，优先级判断单元115获取所述中断事件对应的类型，根据中断事件对应不同的类型判断所述中断事件的优先级，所述事件处理单元112按照中断事件的优先级进行对应的处理。

在具体实施过程中，系统可以设置PCI中断类型，譬如报警中断就可以分普通级别的报警提示和紧急级别的停止等，而不同的PCI中断类型分配不同的优先级，上位机11根据优先级顺序进行处理。上位机11在获取中断事件被触发后，会判断此次的中断事件的类型，譬如报警或者接收数据等，然后根据相应的中断事件类型，从PCI运动控制设备12的相应寄存器或内存中读取报警信息或待接收数据等，从而使得PCI运动控制设备12和上位机11之间完成了一次信息交互。

请继续参阅图2，所述PCI驱动模块13包括存储单元131，在接收所述中断事件后，存储单元131将所述中断事件转换为可被所述PCI驱动模块13识别的格式保存。显然，通过将中断事件转换为可识别的格式保存，提高了PCI驱动模块13的兼容性，进而提高了对PCI运动控制设备12的PCI中断进行感知的效率。

在具体实施过程中，所述线程调用操作系统提供的应用程序编程接口（Application Programming Interface,API），在调用API后，线程就处于等待状态，不再进行任何其他操作，只有中断事件被触发后，系统才会自动将该线程触发，从而使得等待结束，因此，在等待过程中不占用资源。

综合上面所有的描述，关于本发明实施例的更详细的描述如下：

上位机11中的事件创建单元113创建中断事件：HANDLE hEvent=CreateEvent(…)，并通过调用DeviceIoControl将中断事件hEvent发送到PCI驱动模块13。PCI驱动模块13接收到中断事件hEvent后，存储单元131将中断事件hEvent转换为可被驱动模块13识别的格式pEvent进行保存。

在将中断事件hEvent发送成功后，上位机11的线程创建单元114创建一线程，用来等待中断事件hEvent被触发。

当PCI运动控制设备12有消息需要通知上位机11时，PCI运动控制设备12内的中断触发单元121触发PCI中断，PCI驱动模块13进入中断处理过程，使得中断事件hEvent被触发，上位机11的事件感知单元111通过预设的线程感知中断事件，事件处理单元112获取PCI运动控制设备12的消息并进行相应的处理，譬如报警处理等。

之后，上位机11继续进入等待状态，直到线程再次被触发。

图3示出了本发明实施例提供的基于PCI的信息交互方法的流程。

在步骤S301中，PCI运动控制设备在有消息发送给上位机时，触发PCI中断。

在步骤S302中，所述PCI中断触发到预先设置在PCI驱动程序内的中断事件，其中，上位机中预设一线程等待中断事件被触发。

在步骤S303中，上位机通过预先设置的线程感知所述中断事件被触发。

在步骤S304中，上位机获取PCI运动控制设备的消息并进行相应的处理。具体进行的处理可以是告警，或者上位机获取运动控制设备存储于存储器某一位置的数据，进而向运动控制卡下发进一步的控制指令，具体的处理方式可以参考现有技术中上位机和运动控制设备信息交互和信息处理方式，不构成对本发明信息交互方法的限制。

通过上述步骤，上位机能够及时的获取PCI运动控制设备的消息并进行相应的处理。而且，上位机的线程基本不占用CPU空间，极大的节省了CPU的资源。

在具体实施过程中，上位机在感知所述中断事件被触发后，获取对应的中断类型，并根据系统预先设置的优先级顺序判断所述中断的优先级，并按照所述中断的优先级进行相应的处理。

更具体的，所述中断包括多种类型，上位机在感知所述中断事件被触发后，获取所述中断事件对应的类型，并根据中断事件对应不同的类型，进行对应的处理。

在具体实施过程中，上位机并根据系统预先设置的优先级顺序判断所述中断的优先级，按照中断事件优先级，将中断事件插入上位机的中断队列，按照所述中断的优先级进行相应的处理。

在具体实施过程中，系统可以设置PCI中断类型，譬如报警中断就可以分普通级别的报警提示和紧急级别的停止等，而不同的PCI中断类型可以分配不同的优先级，上位机根据优先级处理。上位机在感知中断事件被触发后，会判断此中断事件的类型，譬如报警、紧急告警或者接收数据等，然后根据相应的中断事件类型，从PCI运动控制设备的相应寄存器或内存中读取报警信息或者进行数据接收的处理，从而使得PCI运动控制设备和上位机之间完成了一次信息交互。

请参阅图4，图4示出了本发明实施例中上位机创建中断事件以及线程的过程。

在步骤S401中，上位机创建中断事件：HANDLE hEvent=CreateEvent(…)。

在步骤S402中，上位机通过调用DeviceIoControl将中断事件hEvent发送到PCI驱动模块。

在步骤S403中，PCI驱动模块收到中断hEvent后，将中断hEvent保存。

在具体实施过程中，PCI驱动模块将中断事件转换为可被PCI驱动模块识别的格式进行保存。

在步骤S404中，上位机在将中断事件hEvent发送成功后，创建线程，用来等待中断事件hEvent被触发。其中，PCI驱动模块中的中断事件用来感知PCI运动控制设备的中断。

在具体实施过程中，所述线程调用操作系统提供的应用程序接口（Application Programming Interface,API），在调用API后，线程就处于等待状态，不再进行任何其他操作，只有中断事件被触发后，系统才会自动将该线程触发，从而使得等待结束，因此，在等待过程中不占用资源，节省了上位机的CPU空间。

显然，通过上述方式，上位机和PCI运动控制设备之间建立了一种直接关联的关系，上位机通过线程等待PCI运动控制设备的PCI中断，一旦PCI运动控制设备有PCI中断产生，上位机将及时的感知。

请参阅图5，图5示出了本发明实施例提供的上位机的结构。

其中，事件创建单元51预先创建中断事件，并将中断事件发送到所PCI驱动模块。

线程创建单元52创建线程，等待所述中断事件被触发。

事件感知单元53通过预设的线程感知中断事件，其中，所述中断事件在感知到PCI运动控制的PCI中断时触发。

在所述中断事件被触发后，优先级判断单元54获取所述中断事件对应的类型，根据中断事件对应不同的类型判断所述中断事件的优先级。

事件处理单元55按照中断事件的优先级进行对应的处理。

显然，通过上述模块，上位机能够及时的获取PCI运动控制设备的消息。而且，上位机创建的线程基本不占用CPU空间，极大的节省了上位机的CPU资源。

本发明实施例中，PCI运动控制设备在有消息需要通知上位机时，触发PCI中断，该PCI中断触发预先设置的中断事件，上位机通过预先设置的线程感知中断事件被触发，进而获取PCI运动控制设备的消息进行相应的处理，通过上述方式，可以使得上位机能够及时的获取PCI运动控制设备的消息并进行相应的处理，而且，上位机创建的线程基本不占用CPU空间，极大的节省了上位机的CPU资源。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PCI的信息交互系统，其特征在于，所述系统包括：

中断触发单元，用于在PCI运动控制设备有消息上报给上位机时，触发PCI中断，所述PCI中断触发所述上位机预先设置在PCI驱动程序内的中断事件；

事件感知单元，用于通过预先设置的线程感知所述中断事件被触发；

事件处理单元，用于在事件感知单元感知所述中断事件被触发后，进行相应的事件处理。

2.如权利要求1所述的基于PCI的信息交互系统，其特征在于，所述系统还包括PCI驱动模块：

所述PCI驱动模块，用于接收到所述中断触发单元的中断请求，并根据所述中断请求触发所述上位机预先设置在PCI驱动模块内的中断事件。

3.如权利要求2所述的基于PCI的信息交互系统，其特征在于，所述上位机还包括：

事件创建单元，用于预先创建所述中断事件，并将所述中断事件发送到所述PCI驱动模块；以及

线程创建单元，用于创建所述线程，所述线程调用操作系统提供的应用程序接口API等待所述中断事件被触发。

4.如权利要求3所述的基于PCI的信息交互系统，其特征在于，所述PCI驱动模块包括：

存储单元，用于在接收所述中断事件后，将所述中断事件转换为可被所述PCI驱动模块识别的格式保存。

5.一种基于PCI的信息交互方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在PCI运动控制设备有消息上报给上位机时，触发PCI中断，所述PCI中断触发所述上位机预先设置在PCI驱动程序内的中断事件；

通过预先设置的线程感知所述中断事件被触发；

在感知所述中断事件被触发后，进行相应的事件处理。 

6.如权利要求5所述的基于PCI的信息交互方法，其特征在于，在PCI运动控制设备触发中断的步骤之前，所述方法还包括以下步骤：

所述上位机创建所述中断事件，并将所述中断事件发送到PCI驱动模块；以及，所述上位机创建用于感知所述中断事件被触发的线程。

7.如权利要求6所述的基于PCI的信息交互方法，其特征在于，所述上位机创建所述中断事件，并将所述中断事件发送到PCI驱动模块的步骤之后，所述方法还包括以下步骤：

所述PCI驱动模块将所述中断事件转换为可被所述PCI驱动模块识别的格式保存。

8.如权利要求5所述的基于PCI的信息交互方法，其特征在于，所述中断包括多种类型，上位机在感知所述中断事件被触发后，获取所述中断事件对应的类型；

所述在中断事件被触发后，进行相应的事件处理的过程包括：

根据中断事件对应不同的类型，进行对应的处理。

9.如权利要求8所述的PCI的信息交互方法，其特征在于，所述不同的中断事件包括多种优先级；

所述在中断事件被触发后，进行相应的事件处理的过程包括：

按照中断事件优先级，将中断事件插入上位机的中断队列，按顺序处理,

并根据系统预先设置的优先级顺序判断所述中断的优先级，并按照所述中断的优先级进行相应的处理。

10.一种上位机，其特征在于，所述上位机包括：

事件创建单元，其预先创建中断事件，并将中断事件发送到PCI驱动模块；

线程创建单元，其创建线程，等待所述中断事件被触发；

事件感知单元，通过预设的所述线程感知中断事件，其中，所述中断事件在感知到PCI运动控制设备的PCI中断时触发；

优先级判断单元，用于在所述中断事件被触发后，获取所述中断事件对应 的类型，根据中断事件对应不同的类型判断所述中断事件的优先级；

事件处理单元，用于按照中断事件的优先级进行对应的处理。 

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