CN109426498B - 一种人机交互系统后台开发方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种人机交互系统后台开发方法和装置，包括用于外部调取后台开发数据的仿真、UART调试接口模块；用于对人机交互系统的后台监控和仿真的PC仿真开发环境模块；用于衔接前台人机交互数据的存储寄存器以及后台开发OS程序用的暂存器寄存的寄存器组模块；用于数字量的传输以及数字化的外设和设备之间的双向通信和控制的数字IO模块；用于后台运作的后台程序模块。本发明提供一种通过后台操作系统指令集衔接前台人机交互以及后台数据、逻辑运算，实现人机交互系统集成自动化控制的方法和装置。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种人机交互系统的后台开发方法和装置。
背景技术
目前人机交互系统无论是基于LINUX系统开发或者WINCE系统或者其他自主开发的人机交互系统开发往往只有前台人机交互组态开发，如果要进行数据的处理和计算要么放在下位机处理要么基于特定系统编写一个特定的软件，无法快速地、方便地进行复杂的人机交互数据处理以及个性化开发，并且对于开发者而言这种特定系统需要特定的开发环境，会给开发者制造绊脚石，开发复杂程度以及开发周期都会大大增加。同时，传统的人机交互系统往往只是一个只作为显示的外设，并不具有一定数量的外设接口，因此不能把人机交互系统真正意义上变成一个具有核心控制能力的自动化设备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种通过后台操作系统指令集衔接前台人机交互以及后台数据、逻辑运算，实现人机交互系统集成自动化控制的方法和装置。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种人机交互系统后台开发方法，以下步骤：
步骤1：先行读取前台人机交互的数据信息以及系统采集回来的外设信息，通过读取数据即可感知人机交互内容以及当前系统外设状态。
步骤2：运行后台OS代码，通过运行提前写好的OS代码可以把人机交互的数据以及外设信息进行深一层次的数据预设处理。
步骤3：后台OS代码执行完毕后进行反馈行为，把处理好的数据传送给前台人机交互，以及根据采集回来的数据进行人机交互系统外设的操作。
采用上述方案的有益效果是通过人机交互系统加入的后台运作处理系统把人机交互的个性化操作变成可能，同时减小和缩短集成化人机交互系统的开发难度和周期，保证开发者只需开发人机系统即完成整个项目的开发。
进一步，一种人机交互系统后台开发装置，包括调试、仿真接口单元，所述调试、仿真接口单元包括仿真、UART调试接口模块和PC仿真开发环境模块；
所述仿真、UART调试接口模块，用于外部调取后台开发数据，使外部可以随时中断后台系统进行数据分析，方便开发；
所述PC仿真开发环境模块，用于PC端对人机交互系统的后台监控和仿真，通过强大的PC可以模拟出正在开发的人机交互系统的预设情况，方便开发者进行预估处理。
采用上述进一步方案的有益效果是通过该接口，可以通过外设或者PC进行人机交互系统的监听与实时中断分析，能大大缩减开发周期和开发难度，这种架构的人机交互后台开发系统保证非专业开发人员也能在短时间内进行开发。
进一步，一种人机交互系统后台开发装置还包括寄存器组模块以及数字模块；
所述寄存器组模块，包括接口寄存(DR0-DR255)以及DWIN OS寄存器(8组*256)；
所述接口寄存器(DR0-DR255)，是用于衔接前台人机交互数据的存储寄存器，可以把人机交互的数字信息存储在DR0-DR255中，把人机交互转化为数字信息；
所述DWIN OS寄存器(8组*256)，是用于后台开发OS程序用的暂存器寄存器组，通过多组多数量的DWIN OS寄存器可以实现后台OS程序开发中的中间变量数据的存储，DWINOS寄存器保证了数据运算以及逻辑运算的便捷化。
采用上述进一步方案的有益效果是寄存器的暂存功能，保证了人机交互数字化以及后台OS开发的可能性。
所述数字IO模块，包括IO0-IO17、UART3-UART7、T0-T3；
所述IO0-IO17，是18个高速双向数字IO，通过高速双向数字IO可以进行数字量的输入以及数字量的输出；
所述UART3-UART7，是5个高速串口，通过5个高速数字串口可以进行数字化的外设以及设备之间的双向通信和控制；
所述T0-T3，是4组高精度定时器，通过定时器可以保证人机交互后台OS程序严格按照时间轴来运行，使程序在时间轴上精准化；
采用上述进一步方案的有益效果是通过数字IO以及定时器，把人机交互后台开发系统变成一个具有“单片机”化的开发模式和控制方法，进一步强大了人机交互系统。
进一步，一种人机交互系统后台开发装置还包括后台程序模块；
所述后台程序模组包括RESET复位单元、DWIN OS主程序单元、DWIN OS库程序单元、数据变量空间单元、硬件外设单元、存储器扩展单元、DWIN OS程序库单元、DWIN OS程序加载控制单元、ISR中断程序单元、定时器中断；
所述RESET单元，是DWIN OS后台程序的复位起始地址，OS程序复位都要从0x1000地址起始，以保证程序的可循环恢复性；
所述DWIN OS主程序单元，是包含了28Bytes的起始地址为0x1000的程序，是整个后台OS程序的主架构部分，通过DWIN OS主程序单元可以衔接寄存器组模块、数据变量存储空间单元、DWIN OS程序库单元以及RESET单元，通过主程序单元把其他功能模块单元有效地衔接在一起；
所述DWIN OS库程序单元，是包含了4KBytes起始地址为0x0000的程序段落，可以把一些其他外部的可加载的程序先行放置在本单元，通过CALL指令把预先加载的程序加载进来，简化编程重复性问题；
所述数据变量存储空间，是包含了64K Words空间的程序段落，该单元可以衔接硬件外设单元、存储器扩展单元以及DWIN OS程序库单元；该单元的作用主要是通过一个映射存储衔接外设和大存储空间，使DWIN OS主程序可以有效地通过数据变量存储空间访问外设和大存储空间；
所述硬件外设单元，是包含了AD、DA、PWM以及RTC功能的外设单元，该单元的主要作用为模拟量的输入输出、PWM脉宽调制和RTC实时时钟，该单元的功能是释放CPU资源，把CPU的资源释放出来进行数据的处理以及逻辑的处理；
所述存储器扩展单元，是可以包含NAND FLASH等大容量存储单元，通过该单元的大容量存储特性可以把人机交互后台开发所需要的数据都提前放置进去；
所述DWIN OS程序库单元，是存储在外部的可直接被OS执行的程序存储单元，是为方便DWIN OS后台开发直接调用现有的OS程序；
所述DWIN OS程序加载控制单元，是为了方便OS加载程序而设置的特定加载接口，通过该单元的接口功能可以直接加载其他外部程序代码；
所述ISR中断程序单元，通过ISR中断程序单元保证程序的运行不仅仅是流水式的执行，而是可以在程序运行中以中断嵌套的方式进行程序的中断执行，同时依靠DWIN OS程序可以动态地加载不同的程序库运行；
所述定时器中断单元，通过定时器中断可以让DWIN OS后台开发程序加载精准的定时器系统，使OS代码中关于时间精准的程序段落不需要依靠不精准的系统延时来达成，而是可以依靠精准的定时器系统来实现。
采用上述进一步方案的有益效果是通过后台开发程序模块可以把人机交互系统不能加载程序的问题迎刃而解，把人机交互系统分成前台人机交互处理以及后台运算执行处理，把人机交互系统变成一套完整的智能自动化设备而并非一套设备中的一个显示单元。
附图说明
图1为本发明方法步骤流程图；
图2为本发明装置整体结构图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-1为仿真调试接口UART；1-2为PC仿真开发环境；2-1为接口寄存器(DR0-FR255)；2-2为DWIN OS寄存器(8组*256)；2-3为IO0-IO1718IOs；2-4为UART3-UART75UARTs；2-5为T0-T34Timers；3-1为RESET；3-2为DWIN OS主程序(28Bytes 0x1000)；3-3为DWIN OS库程序(4K Bytes 0x0000开始)3-4为数据变量存储空间(64K Words)；3-5为硬件外设AD/DA/PWM/RTC；3-6为存储器扩展(NAND FLASH等)；3-7为DWIN OS程序库；3-8为DWIN OS程序加载控制；3-9为ISR中断程序；3-10为定时器中断。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明方法步骤流程图；图2为本发明装置整体结构图。
实施例1
一种人机交系统互后台开发方法，以下步骤：
步骤1：先行读取前台人机交互的数据信息以及系统采集回来的外设信息，通过读取数据即可感知人机交互内容以及当前系统外设状态。
步骤2：运行后台OS代码，通过运行提前写好的OS代码可以把人机交互的数据以及外设信息进行更深层次的数据预设处理。
步骤3：后台OS代码执行完毕后进行反馈行为，把处理好的数据传送给前台人机交互，以及根据采集回来的数据进行人机交互系统外设的操作。
一种人机交互系统后台开发装置，包括调试、仿真接口单元1，所述调试、仿真接口单元包括仿真、UART调试接口模块1-1和PC仿真开发环境模块1-2；
所述仿真、UART调试接口模块1-1，用于外部调取后台开发数据，使外部可以随时中断后台系统进行数据分析，方便开发；
所述PC仿真开发环境模块1-2，用于PC端对人机交互系统的后台进行监控和仿真，通过强大的PC可以模拟出正在开发的人机交互系统的预设情况，方便开发者进行预估处理；
一种人机交互系统后台开发装置还包括寄存器组模块与数字IO模块；
所述寄存器组模块，包括接口寄存(DR0-DR255)2-1以及DWIN OS寄存器(8组*256)2-2；
所述接口寄存器(DR0-DR255)2-1，是用于衔接前台人机交互数据的存储寄存器，可以把人机交互的数字信息存储在DR0-DR255中，把人机交互转化为数字信息；
所述DWIN OS寄存器(8组*256)2-2，是用于后台开发OS程序用的暂存器寄存器组，通过多组多数量的DWIN OS寄存器可以实现后台OS程序开发中的中间变量数据的存储，DWIN OS寄存器保证了数据运算以及逻辑运算的便捷化。
所述数字IO模块，包括IO0-IO172-3、UART3-UART72-4、T0-T32-5；
所述IO0-IO172-3，是18个高速双向数字IO，通过高速双向数字IO可以进行数字量的输入以及数字量的输出；
所述UART3-UART72-4，是5个高速串口，通过5个高速数字串口可以进行数字化的外设和设备之间的双向通信和控制；
所述T0-T32-5，是4组高精度定时器，通过定时器可以把人机交互后台OS程序严格按照时间轴来运行，使程序在时间轴上精准化；
一种人机交互系统后台开发装置还包括后台程序模块；
所述后台程序模组包括RESET复位单元3-1、DWIN OS主程序单元3-2、DWIN OS库程序单元3-3、数据变量空间单元3-4、硬件外设单元3-5、存储器扩展单元3-6、DWIN OS程序库单元3-7、DWIN OS程序加载控制单元3-8、ISR中断程序单元3-9；
所述RESET单元3-1，是DWIN OS后台程序的复位起始地址，OS程序复位都要从0x1000地址起始，以保证程序的可循环恢复性；
所述DWIN OS主程序单元3-2，是包含了28Bytes的起始地址为0x1000的程序，整个后台OS程序的主架构部分，通过DWIN OS主程序单元可以衔接寄存器组模块、数据变量存储空间单元、DWIN OS程序库单元以及RESET单元，通过主程序单元把其他功能模块单元有效地衔接在一起；
所述DWIN OS库程序单元3-3，是包含了4KBytes起始地址为0x0000的程序段落，可以把一些其他外部的可加载的程序先行放置在本单元，通过CALL指令把预先加载的程序加载进来，简化编程重复性问题；
所述数据变量存储空间3-4，是包含了64K Words空间的程序段落，该单元可以衔接硬件外设单元、存储器扩展单元以及DWIN OS程序库单元；该单元的作用主要是通过一个映射存储衔接外设和大存储空间，使DWIN OS主程序可以有效地通过数据变量存储空间访问外设和大存储空间；
所述硬件外设单元3-5，是包含了AD、DA、PWM以及RTC功能的外设单元，该单元的主要作用为模拟量的输入输出、PWM脉宽调制和RTC实时时钟，该单元的功能是释放CPU资源，把CPU的资源释放出来进行数据、逻辑的处理；
所述存储器扩展单元3-6，是可以包含NAND FLASH等大容量存储单元，通过该单元的大容量存储特性可以把人机交互后台开发所需要的数据都提前放置进去；
所述DWIN OS程序库单元3-7，是存储在外部的可直接被OS执行的程序存储单元，是为方便DWIN OS后台开发直接调用现有的OS程序；
所述DWIN OS程序加载控制单元3-8，是为了方便OS加载程序而设置的特定加载接口，通过该单元的接口功能可以直接加载其他外部程序代码；
所述ISR中断程序单元3-9，通过ISR中断程序单元保证程序运行不仅仅是流水式的执行，而是可以在程序运行中以中断嵌套的方式进行程序的中断执行，同时依靠DWIN OS程序可以动态地加载不同的程序库运行；
所述定时器中断单元3-10，所述定时器中断单元，通过定时器中断可以让DWIN OS后台开发程序加载精准的定时器系统，使OS代码中关于时间精准的程序段落不需要依靠不精准的系统延时来达成，而是可以依靠精准的定时器系统来实现。
内容1，在具体实施中，DWIN OS代码空间定义如表格1所示；
| 代码地址 | 定义 | 说明 |
| 0x0000-0x0FFF | L2_Cache | 程序动态加载调用使用空间，4KB。 |
| 0x1000 | RESET | 复位后程序运行首地址，放一条GOTO指令跳转到主程序。 |
| 0x1004 | T0INT | T0INT程序入口地址，使用GOTO指令跳转到T0中断服务程序。 |
| 0x1008 | T1INT | T1INT程序入口地址，使用GOTO指令跳转到T1中断服务程序。 |
| 0x100C | T2INT | T2INT程序入口地址，使用GOTO指令跳转到T2中断服务程序。 |
| 0x1010-0x107F | Reserved | 保留 |
| 0x1080-0x7FFF | MainCode | 主程序代码空间 |
表格1
其中典型的程序架构如下：
如果不使用中断(关闭中断)，那么0x1004-0x107F的代码空间可以任意使用。
如果主程序需要运行断点仿真，一定要关闭中断，不然由于仿真状态下定时器依旧在正常运行，开启中断将导致主程序无法断点仿真。
子程序嵌套调用(含中断程序)最大为127级别。
内容2，UART调试接口具体如表格2所示，系统调试串口UART模式固定为8N1，波特率可以设置，数据帧由4个数据块组成：
| 数据块 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 定义 | 帧头 | 数据长度 | 指令 | 数据 |
| 数据长度 | 2 | 1 | 1 | N |
| 说明 | 0x5AA5 | 包括指令、数据。 | 0x80/0x81/0x82/0x83 | |
| 举例 | 5AA5 | 04 | 83 | 001004 |
表格2
其中，UART调试接口指令说明如表格3所示：
表格3
内容3，存储器空间具体表现为用户数据库和数据变量空间。
其中,用户数据库包括如下两个部分：
(1)片内的Flash，通过系统变量接口访问，所有DWIN OS的都支持。
(2)位于NAND Flash上的大容量数据库或资料存储器，通过系统变量接口访问，空间大小取决于硬件平台。
其中，数据变量空间是一个最大128Kbytes的双口RAM，两个CPU核通过数据变量空间交换数据，分区定义列表4所示：
表4
其中，所有基于DWIN OS的平台上，系统变量接口的前16个字定义是统一的，如表5所示：
表5
其中，基于DWIN OS的一共有2048个寄存器，分成8页来访问，每页256个寄存器，对应R0-R255。
其中，基于DWIN OS的有一个接口寄存器页，一共有256个接口寄存器，用于对硬件资源的快速访问接口，寄存器地址如表6所示：
表6
内容4，DWIN OS汇编指令集，指令集说明如下：
(1)R#表示DWIN OS当前寄存器页内，任意256个寄存器之任意一个或一组，R0-R255；
(2)DR#表示256个接口寄存器之任意一个或一组，DR0-DR255；
(3)<>表示立即数，汇编代码中，100，0x64，64H，064H都是表示10进制数据100；
(4)伪指令：ORG DB DW；
(5)使用；做为注释符号；
(6)DWIN OS可以访问的变量和数据类型说明如下表7所示：
| 变量类型 | 标记 | 访问类型 | 空间大小 | 说明 |
| DWINOS寄存器 | R0-R255 | Byte | 2048Bytes | 分成8页，由DR0接口寄存器控制分页。 |
| 接口寄存器 | DR0-DR255 | Byte | 256Bytes | |
| 数据变量空间 | XRAM | Word | 64KWords | 地址范围：0x0000-0xFFFF。 |
| 用户数据库 | LIB | Word | 取决于硬件 |
表7
(7)当系统运行速度为250MHz时，1条DWIN OS指令的平均执行时间大约100nS(10MIPS)。
其中，数据交换指令如表8所示：
表8
其中，数学运算指令如表9所示：
表9
其中，逻辑运算指令如表10所示：
表10
其中，数据处理指令如表11所示：
表11
其中，进程控制指令如表12所示：
表12
其中，外设操作指令如表13所示：
表13
本发明的人机交互系统后台开发方法，使得用户在开发人机交互系统中可以轻松地完成前台的人机交互操作以及后台数据运算和处理，把前台的人机交互得到的信息和数据直接引入到后台，而不必通过复杂的途径把数据下传到下位机，等待下位机处理完毕后再上传到上位机，十分便于开发。
本发明的人机交互系统后台开发方法，能有减少开发代码量和难度，提高开发效率，使产品的个性化开发不再是难题。
本发明还提出了一种人机交互系统后台开发的装置，用以实施上述的人机交互系统后台开发方法。上述人机交互系统后台开发方法部分的说明均适用于本发明的人机交互系统后台开发装置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (2)
1.一种人机交互系统后台开发装置，其特征在于，包括调试、仿真接口单元（1）、寄存器组模块和数字IO模块（2）、后台程序模块（3）；所述调试、仿真接口单元（1）包括仿真、UART调试接口模块（1-1）和PC仿真开发环境模块（1-2）；所述寄存器组模块和数字IO模块（2），包括接口寄存DR0-DR255（2-1）、DWIN OS寄存器（8组*256）（2-2）、IO0-IO17（2-3）、UART3-UART7（2-4）、T0-T3（2-5）；所述后台程序模块（3）包括RESET复位单元（3-1）、DWIN OS 主程序单元（3-2）、DWIN OS库程序单元（3-3）、数据变量空间单元（3-4）、硬件外设单元（3-5）、存储器扩展单元（3-6）、DWIN OS程序库单元（3-7）、DWIN OS程序加载控制单元（3-8）、ISR中断程序单元（3-9）、定时器中断（3-10）；所述仿真、UART调试接口模块（1-1），用于外部调取后台开发数据，使之外部可以随时进行中断后台系统进行数据分析，方便开发；所述PC仿真开发环境模块（1-2），用于PC端进行对人机交互系统的后台监控和仿真，通过强大的PC可以模拟出正在开发的人机交互系统的预设情况，方便开发者进行预估处理；所述接口寄存DR0-DR255（2-1），是用于衔接前台人机交互数据的存储寄存器，可以把人机交互的数字信息存储在DR0-DR255中，把人机交互转化为数字信息；所述DWIN OS寄存器（8组*256）（2-2），是用于后台开发OS程序用的暂存器寄存器组，通过多组多数量的DWIN OS寄存器可以实现后台OS程序开发中的中间变量数据的存储，DWIN OS寄存器保证了数据运算以及逻辑运算的便捷化；所述IO0-IO17（2-3），是18个高速双向数字IO，通过高速双向数字IO可以进行数字量的输入以及数字量的输出；所述UART3-UART7（2-4），是5个高速串口，通过5个高速数字串口可以进行数字化的外设和设备之间的双向通信和控制；所述T0-T3（2-5），是4组高精度定时器，通过定时器可以把人机交互后台OS程序严格按照时间轴来运行，使程序在时间轴上精准化；所述RESET复位单元（3-1），是DWIN OS后台程序的复位起始地址，OS程序复位都要从0x1000地址起始，以保证程序的可循环恢复性；所述DWIN OS主程序单元（3-2），是包含了28Bytes的起始地址为0x1000的程序，整个后台OS程序的主架构部分，通过DWIN OS主程序单元可以衔接寄存器组模块、数据变量存储空间单元、DWIN OS程序库单元以及RESET单元，通过主程序单元把其他功能模块单元有效地衔接在一起；所述DWIN OS库程序单元（3-3），是包含了4KBytes 起始地址为0x0000的程序段落，可以把一些其他外部的可加载的程序先行放置在本单元，通过CALL 指令把预先加载的程序加载进来，简化编程重复性问题；所述数据变量空间单元（3-4），是包含了64K Words空间的程序断路，该单元可以衔接硬件外设单元、存储器扩展单元以及DWIN OS程序库单元；所述硬件外设单元（3-5），是包含了AD、DA、PWM以及RTC功能的外设单元，该单元的主要作用为模拟量的输入输出以及PWM脉宽调制和RTC实时时钟，该单元的功能是释放CPU资源，把CPU的资源放出来做数据的处理以及逻辑的处理；所述存储器扩展单元（3-6），是可以包含NAND FLASH等大容量存储单元，通过该单元的大容量存储特性可以把人机交互后台开发所需要的数据都提前放置进去；所述DWIN OS程序库单元（3-7），是存储在外部的可直接被OS执行的程序存储单元，是为方便DWIN OS后台开发直接调用现有的OS程序；所述DWIN OS程序加载控制单元（3-8），是为了方便OS加载程序而设置的特定加载接口，通过该单元的接口功能可以直接加载其他外部程序代码；所述ISR中断程序单元（3-9），通过ISR中断程序单元保证程序运行不仅仅是流水式的执行，而是可以在程序运行中以中断嵌套的方式进行程序的中断执行，同时依靠DWIN OS程序可以动态地加载不同的程序库运行；所述定时器中断（3-10），通过定时器中断可以让DWIN OS后台开发程序加载精准的定时器系统，使OS代码中关于时间精准的程序段落不需要依靠不精准的系统延时来达成，而是可以依靠精准的定时器系统来实现。
2.基于权利要求1的一种人机交互系统后台开发装置运行的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：先行读取前台人机交互的数据信息以及系统采集回来的外设信息，通过读取数据即可感知人机交互内容以及当前系统外设状态；步骤2：运行后台OS代码，通过运行提前写好的OS代码可以把人机交互的数据以及外设信息进行深一层次的数据预设处理；步骤3：后台OS代码执行完毕后进行反馈行为，把处理好的数据传送给前台人机交互，以及根据采集回来的数据进行人机交互系统外设的操作。
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