CN102622259A - 一种用于可视化编程的功能块函数建模方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，第一部分，将功能块函数的文本段定义为7个关键字段：描述信息、包含的头文件内容、参数信息、成员变量、构造代码段、初始化代码段和函数体代码段，其中，头文件包含信息和变量定义；第二部分，分析功能块定义文本，提取出关键字对应的分段内容；提取函数的输入形参，形成图形的输入点；当函数有返回值时，默认将其作为第1个输出点；解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出；第三部分，在代码生成阶段处理扩充的条件编译语句，输出条件对应的分支代码。此方法成员变量定义灵活、易于移植、直观易懂，方便用户开发维护。

Description

一种用于可视化编程的功能块函数建模方法
技术领域
本发明属于可视化编程领域，为应用人员提供可视化编辑符号的建模编辑方法，具体涉及功能块函数的建模处理。 
背景技术
可视化编程是一种面向对象的图形化软件开发方法，为了实现应用功能，用各种的编程符号搭建程序模型和配置数据流，用原理图表示程序语言，并形成目标文件。进行可视化编程前，需制作一套功能函数库用于图形编程，为此需定义一套功能块的建模方法和规则，方便应用人员掌握，并提供工具进行数据定义和图形编辑。已有的一些建模方法，有的参考IEC61131标准，采用结构化文本描述，形成代码解释执行，而嵌入式装置程序需要高效率的代码，并且代码空间有限，基于IEC61131的建模方法很难解决高效代码性能和有限代码空间的竞争矛盾。ABB的Hidraw工具采用和具体CPU结合的自定义输出流的建模方法，部分输出的是汇编代码，代码体受制于输出流和目标编译器的格式，跨平台移植方面有所欠缺。 
基于上述分析，本发明人针对现有建模方法的不足之处进行深入研究，本案由此产生。 
发明内容
本发明的目的，在于提供一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，其适用于可视化编程，将功能块函数分为若干段，用C语言编写其中的代码段，结合条件预处理器，使功能函数适合多种CPU运行，形成性能高效的目标代码，成员变量定义灵活、易于移植、直观易懂，方便用户开发维护。 
本发明为解决以上技术问题，所采用的技术方案是： 
一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，包括如下三部分： 
第一部分，将功能块函数的文本段定义为7个关键字段：描述信息、包含的 头文件内容、参数信息、成员变量、构造代码段、初始化代码段和函数体代码段，其中，头文件包含信息和变量定义； 
第二部分，分析功能块定义文本，提取出关键字对应的分段内容；提取函数的输入形参，形成图形的输入点；当函数有返回值时，默认将其作为第1个输出点；解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出； 
第三部分，在代码生成阶段处理扩充的条件编译语句，输出条件对应的分支代码。 
上述第二部分中，还解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出为XML格式存储，并分析函数的形参和变量声明语句，形成输入、输出变量表，自动形成默认的图形数据。 
上述第三部分中，还提供了表达式预处理解析器，支持#if-#elseif-#else表达式运算和数学库函数、字符串库函数运算预处理，根据运算结果形成分支代码。 
采用上述方案后，本发明具有以下有益效果： 
(1)将功能块定义分为7个文本段，并采用C语言描述功能块的数据和行为，直观易于理解，提高了功能块函数的开发效率，基于C语言的函数体适用于多种CPU，功能块函数具有高度重用价值； 
(2)采用XML格式存储功能块信息，方便扩展。功能块可灵活定义成员变量和输出点，增强了可视化图形程序的数据交互能力； 
(3)开发的预处理解析器，可支持常量和数学、字符库函数的运算，能有选择地输出代码，提高了代码运行效率。 
此外，本发明已经用于电力系统交直流嵌入式装置的可视化编程，显著提高了开发效率，降低了开发成本，取得较好经济效益。 
具体实施方式
以下将对本发明的技术方案进行详细说明。 
本发明提供一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，包括以下三部分内容： 
第一部分，对功能块函数的文本段进行定义； 
为了提高编辑效率，提供功能块文本定义编辑框，自动列出7个关键字段，分别是：描述信息、包含的头文件内容、参数信息、成员变量、构造代码段、初始化代码段和函数体代码段，其中，头文件包含信息和变量定义。通过将功能块属性和代码分为七部分定义，代码相关的内容采用C语言描述，格式灵活，能跨平台运行。 
在列出7个关键字段后，用户可在相应的关键字后面填写描述信息、参数信息和代码文本，以一个滤波器函数为例，在编辑过程中，通过词法识别后对关键字进行加亮显示。 
滤波器函数的文本段定义如下： 
Figure DEST_PATH_GDA0000158532000000031
Figure DEST_PATH_GDA0000158532000000041
在代码定义中，支持条件预编译语句，能处理分析四则运算和C库函数，增加了条件预编译的处理范围，选择性输出分支代码，节省代码空间并提高了运行效率； 
支持如下功能： 
1)解析#if-#endif、#if-#else-#endif、#if-#elif-#else-#endif条件编译语句； 
2)#if的条件判断语句可以是常量表达式和标准的C库函数相关的表达式； 
3)支持运算符：+、-、*、/、％、＜、＞、＜＝、＞＝、＝＝、！＝、++、一、一元-、一元+、&&、||、&、|、～、^、()； 
第二部分，分析文本段，识别相应内容，形成变量表和默认图形，并用XML格式存储； 
分析功能块定义文本，提取出关键字对应的分段内容；提取函数的输入形参，形成图形的输入点；当函数有返回值时，默认将其作为第1个输出点；解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出为XML格式存储，并分析函数的形参和变量声明语句，形成输入、输出变量表，自动形成默认的图形数据。 
通过定义成员变量段，可灵活定义扩展输出变量，并且这些成员变量具有完整的声明周期，本周期任务运行后，能够存储，给下一周期任务运算使用；在分析文本段内容并形成功能块函数图形时，通过词法分析，可以自动识别出变量名和变量类型，形成候选输出列表供用户选择，从而实现功能函数输出点的灵活定制。 
功能块的建模信息包括描述信息、输入变量、输出变量、参数、include信息、变量声明语句、构造代码、初始化代码和函数体代码。 
采用如下格式定义存储结构： 
Figure DEST_PATH_GDA0000158532000000042
Figure DEST_PATH_GDA0000158532000000051
第三部分，在代码生成阶段处理扩充的条件编译语句，输出条件对应的分支代码； 
具体来说，引入并扩充条件预编译语句，定义#if、#elif、#else、#endif关键字；条件语句包含参数设置值的加减乘除四则运算，并扩充支持C库函数；开发了C预处理解析器，能计算含C库函数的表达式。 
标准预处理器的#if语句只支持常量运算，不支持C库函数。本发明开发的预处理器扩展了功能，支持strcmp、atoi、atol、abs、cos、sin等29个C库函数，避免了采用if-else语句在运行过程中进行条件判断，有效的提高了自动生成代码的执行效率，并节省了代码空间。 
在功能块函数建模过程中，功能块的变量定义、在构造过程中运行的代码、初始化代码、函数实体都通过C语言描述，可读性强，直观简单，易于理解。基于C语言的函数适用于不同CPU的编译器和运行环境，具有较好的通用性。 
例如某个功能块在初始化阶段运行的代码，是根据时间单位的设置情况，决定变量的初始值。其示例如下： 
Figure DEST_PATH_GDA0000158532000000052
当p_time_unit的设置值为USEC时，只形成如下代码： 
time_intel＝(Uint32)p_time_val/10； 
当p_time_unit的设置值为MSEC时，只形成如下代码： 
time_intel＝(Uint32)p_time_val＊100； 
通过解析计算条件表达式，判断条件为真的分支，输出该分支的代码，由于增加支持解析C库函数，扩展了#if语句的功能，避免了运行过程中通过if-else语句动态判断，减少了代码量，并提高了运行效率。 
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，其特征在于包括如下三部分：
第一部分，将功能块函数的文本段定义为7个关键字段：描述信息、包含的头文件内容、参数信息、成员变量、构造代码段、初始化代码段和函数体代码段，其中，头文件包含信息和变量定义；
第二部分，分析功能块定义文本，提取出关键字对应的分段内容；提取函数的输入形参，形成图形的输入点；当函数有返回值时，默认将其作为第1个输出点；解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出；
第三部分，在代码生成阶段处理扩充的条件编译语句，输出条件对应的分支代码。
2.如权利要求1所述的一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，其特征在于：所述第二部分中，还解析成员变量定义语句，形成输出变量表并输出为XML格式存储，并分析函数的形参和变量声明语句，形成输入、输出变量表，自动形成默认的图形数据。
3.如权利要求1所述的一种用于可视化编程的功能块函数建模方法，其特征在于：所述第三部分中，还提供了表达式预处理解析器，支持#if-#elseif-#else表达式运算和数学库函数、字符串库函数运算预处理，根据运算结果形成分支代码。
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