CN114816349B - 一种自动化设备控制软件开发方法、系统和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化设备控制软件开发方法、系统和存储介质，主要包括以下步骤：响应于用户的启动请求，在用户操作界面显示若干个函数模块；响应于用户的编辑请求，确定所述若干个函数模块之间的执行顺序和执行关系，得到任务串；所述执行关系包括串行执行和并发执行；将所述任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本；分析所述配置文本，生成中间表示；执行所述中间表示。本发明所公开的一种自动化设备控制软件开发方法，支持并发和同步功能，降低自动化控制类软件开发难度，同时加快开发工作。本发明广泛应用于自动化设备控制领域。

Description

一种自动化设备控制软件开发方法、系统和存储介质

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其是一种自动化设备控制软件开发方法、系统和存储介质。

背景技术

自动化设备的控制系统一般由一台控制计算机、多个传感器模块和多个执行器模块(如运动控制卡、PLC等)组成。计算机系统执行软件，从传感器读取输入数据，向执行器输出控制信号。一个完整控制逻辑由大量处理任务组成，它们之间既可能是先后依序运行的串行执行关系，也可能是同时执行的并发执行关系；同时又存在条件依赖，例如任务A等待任务B完成某动作后才能继续运行；此外，还存在数据依赖关系，例如任务A需要任务B的处理结果。因此软件程序往往十分复杂，同时又常常需要根据实际使用场合进行定制。由此可见，快速开发出满足要求的软件系统是一项有难度的工作。

现有的自动化控制软件开发方法通常使用编程语言直接开发；开发周期长，定制修改难度大；基本不支持一些较为复杂的算术逻辑运算和对软件的正确性检查。另一方面，现有技术只支持模块的串行执行，不支持并发执行、并发同步和独立CPU核心执行。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种自动化设备控制软件开发方法、系统和存储介质。

本发明的第一方面提供了一种自动化设备控制软件开发方法，包括以下步骤：

响应于用户的启动请求，在用户操作界面显示若干个函数模块；

响应于用户的编辑请求，确定所述若干个函数模块之间的执行顺序和执行关系，得到任务串；所述执行关系包括串行执行和并发执行；

将所述任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本；

分析所述配置文本，生成中间表示；

执行所述中间表示。

进一步地，所述函数模块包括算术逻辑运算模块；所述算术逻辑运算模块用于执行算术运算和/或逻辑运算；所述算术运算包括加运算、减运算、乘运算、除运算、模运算；所述逻辑运算包括与运算、或运算、非运算。

进一步地，在所述执行关系为并发执行时，确定并发执行的多个函数任务之间的同步信号；

所述同步信号包括等待信号和触发信号，所述等待信号用于令所述函数模块在接收到触发信号之前执行等待操作；所述触发信号用于触发正在执行等待操作的函数模块。

进一步地，在将所述任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本之前，还包括以下步骤：

响应于用户的延时请求，在任务串中所述延时请求所指向的目标函数模块之前添加延时操作；所述延时请求包括目标函数模块和延时时长。

进一步地，在分析所述配置文本之前，还包括以下步骤：

检查所述配置文本中的输入参数类型，在输入参数类型与函数模块的定义参数类型不一致时，在用户操作界面显示异常信息。

进一步地，所述中间表示包括语法树和符号表；

所述语法树中包括树状排列的若干个节点；节点分为若干类型，每一种类型的节点对应一种或多种处理该类型节点的函数模块；在执行所述中间表示时，通过节点类型索引到处理该类型节点的函数模块，调用这一部分函数模块以处理该节点；

所述符号表中记录符号名和符号值；所述符号名为一个字符串，所述符号值引用一个数据结构。

进一步地，在执行所述中间表示之后，还包括以下步骤：

响应于用户的符号值获取请求，使用取值函数获取所述符号表中的符号值；

在用户操作界面中显示所述符号值。

进一步地，所述一种自动化设备控制软件开发方法响应于用户的修改请求，对函数模块、语法树和符号表进行修改；

对函数模块的修改包括添加、删除和编辑函数模块；

对语法树的修改包括修改语法树节点的语句；

对符号表的修改包括修改符号名和修改符号值；

所述修改请求包括以C语言或C++语言编写的修改请求。

本发明还公开了一种自动化设备控制软件开发系统，包括用户操作界面、函数模块库和处理器；

所述用户操作界面用于接收用户请求；

所述函数模块库用于储存函数模块；

所述处理器用于执行实现一种自动化设备控制软件开发方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现一种自动化设备控制软件开发方法。

本发明具有如下有益效果：本发明所公开的一种自动化设备控制软件开发方法，支持并发和同步功能，解决了多任务并发和独立CPU执行这一软件开发领域的难题，降低自动化控制类软件开发难度，同时加快开发工作。本发明设计了专用于自动控制算法的配置文本，可以更简洁高效地表示自动控制算法。不需要用户有编程基础，降低了自动化设备软件开发的门槛。本发明还通过引入具有语法格式的配置文本，实现了用符号承载数据的功能，从而实现任务间数据传递和数据类型检查。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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是本发明一种自动化设备控制软件开发方法的主要流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

本实施例介绍了一种自动化设备控制软件开发方法的主要流程，如图1所示。主要包括以下步骤：

S1:响应于用户的启动请求，在用户操作界面显示若干个函数模块：

本实施例中函数模块的具体种类包括：任务调用(CALL)、分支(BRANCH)、循环(LOOP)、赋值(ASSIGNMENT)、算术逻辑运算(EXPR)。

任务调用(CALL)：该函数模块中任务名称由用户自定，由英文字母组成。由于自动化控制领域部分工作任务存在特殊的要求；故本实施例中用户可通过在函数模块中添加特定标记将该任务分配于一个独立的CPU核心执行该任务。

分支(BRANCH)：该函数模块中，任务的分支条件由用户指定；当任务满足分支条件时执行对应的一部分分支任务；当任务不满足分支条件时执行对应的另一部分分支任务；具体的分支任务种类由用户指定。

循环(LOOP)：该函数模块中，任务的末端存在有条件判断，具体条件由用户指定。当任务满足条件判断时，结束该任务的执行；当任务不满足条件判断时，重新执行该任务。

赋值(ASSIGNMENT)：该函数模块主要用于对各个符号名赋予符号值；符号名由用户指定，符号值包括其余函数模块所对应的数据结构。本实施例中数据结构包括符号、任务调用、算术逻辑运算等。

算术逻辑运算(EXPR)：算术逻辑运算模块用于执行算术运算和/或逻辑运算；算术运算包括加运算、减运算、乘运算、除运算、模运算；逻辑运算包括与运算、或运算、非运算。

S2:响应于用户的编辑请求，确定若干个函数模块之间的执行顺序和执行关系，得到任务串；执行关系包括串行执行和并发执行：

本实施例中可确定的执行关系包括串行执行(CHUNK)和并发执行(PARR)。串行执行为依先后顺序执行，例如任务B必须在任务A执行完成后才能执行，则为串行执行；并发执行为同时执行，例如，两个任务分别控制两个运动机构，而两个运动机构必须同时运动。

本实施例中在执行关系为并发执行时，确定并发执行的多个函数任务之间的同步信号；同步信号包括等待信号(WAIT_SIG)和触发信号(TIRG_SIG)，等待信号用于令函数模块在接收到触发信号之前执行等待操作；触发信号用于触发正在执行等待操作的函数模块。

本实施例在将任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本之前，还包括以下步骤：响应于用户的延时请求，在任务串中延时请求所指向的目标函数模块之前添加延时操作；延时请求包括目标函数模块和延时时长。

S3:将任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本：

本实施例中，将任务串进行格式转换和语法转换所得到的配置文本有特殊的格式要求。包括使用正体字为关键字、斜体字为标识符、标识符只能由大小写英文字母和数字组成且必须以英文字母开头。

本实施例在分析配置文本之前，还包括以下步骤：检查配置文本中的输入参数类型，在输入参数类型与函数模块的定义参数类型不一致时，在用户操作界面显示异常信息。

S4:分析配置文本，生成中间表示；

本实施例使用编译工具lex和yacc分析配置文本，生成中间表示。

本实施例中的中间表示包括语法树和符号表。语法树中包括树状排列的若干个节点，节点分为若干类型，每一种类型的节点对应一种或多种处理该类型节点的函数模块；在执行所述中间表示时，通过节点类型索引到处理该类型节点的函数模块，调用这一部分函数模块以处理该节点。符号表中记录符号名和符号值；符号名为一个字符串，符号值引用一个数据结构。

本实施例中语法树的具体节点类型可参考下表：

S5:执行中间表示。本实施例通过配置文本来表达控制逻辑后，执行这个配置文本对应的中间表示，实现对自动化设备的控制。

在执行中间表示之后，还包括以下步骤：响应于用户的符号值获取请求，使用取值函数获取符号表中的符号值；在用户操作界面中显示符号值。此步骤便于用户调取配置文本的编辑过程，以便进一步优化控制逻辑。

本实施例一种自动化设备控制软件开发方法还支持响应于用户的修改请求，对函数模块、语法树和符号表进行修改；

对函数模块的修改包括添加、删除和编辑函数模块；

对语法树的修改包括修改语法树节点的语句；

对符号表的修改包括修改符号名和修改符号值；

修改请求包括以C语言或C++语言编写的修改请求。

下面为本发明的一个具体实施例：设计一个晶圆缺陷检测设备。

晶圆缺陷检测设备的操作硬件包括：

(1)三维运动台：承载被测晶圆，在XYZ三个方向的运动。

(2)相机子系统：负责对晶圆拍照，并传输到中央计算机。

(3)对焦子系统：负责镜头对焦，动作由中央计算机驱动。

(4)检测算法子系统：负责缺陷目标检测和目标个数统计。

晶圆缺陷检测设备内置的任务函数包括：

(1)运动台运动控制函数：move(axix,position)

(2)相机采集图像函数：snap()

(3)对焦控制函数：focus(on)

(4)检测算法函数：inspect()返回缺陷目标个数。

(5)用户自定义逻辑：缺陷目标数小于阈值(T)为合格，否则不合格。

本实施例中编写晶圆缺陷检测设备的控制软件过程如下所示：

(1)编写配置文本,保存为文件：demo.w。配置文本具体如下：

move(“x”,100)//move(“y”,100)//move(“z”,10)

img＝snap()

count＝inspect(img)

if count<T then

passed＝1

then

passed＝0

end

(2)执行配置文本,以C语言为例，具体如下：

run(“demo.w”)；

(3)调用读取函数getValue,内部符号值.以C语言为例，具体如下:

int OK＝getValue(“passed”)；

本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种自动化设备控制软件开发方法，其特征在于，包括以下步骤：

响应于用户的启动请求，在用户操作界面显示若干个函数模块；

响应于用户的编辑请求，确定所述若干个函数模块之间的执行顺序和执行关系，得到任务串；所述执行关系包括串行执行和并发执行；在所述执行关系为并发执行时，确定并发执行的多个函数模块之间的同步信号；所述同步信号包括等待信号和触发信号，所述等待信号用于令所述函数模块在接收到触发信号之前执行等待操作；所述触发信号用于触发正在执行等待操作的函数模块；

响应于用户的延时请求，在任务串中所述延时请求所指向的目标函数模块之前添加延时操作；所述延时请求包括目标函数模块和延时时长；

将所述任务串进行格式转换和语法转换，得到配置文本；所述配置文本具有特定语法格式，所述语法格式包括以正体字为关键字、以斜体字为标识符；所述标识符由大小写英文字母组成并且以英文字母开头；所述特定语法格式用于实现任务间数据传递和数据类型检查；

分析所述配置文本，生成中间表示；

所述中间表示包括语法树和符号表；

所述语法树中包括树状排列的若干个节点；节点分为若干类型，每一种类型的节点对应一种或多种处理该类型节点的函数模块；在执行所述中间表示时，通过节点类型索引到处理该类型节点的函数模块，调用这一部分函数模块以处理该节点；

所述符号表中记录符号名和符号值；所述符号名为一个字符串，所述符号值引用一个数据结构；

执行所述中间表示。

2.根据权利要求1所述的一种自动化设备控制软件开发方法，其特征在于，所述函数模块包括算术逻辑运算模块；所述算术逻辑运算模块用于执行算术运算和/或逻辑运算；所述算术运算包括加运算、减运算、乘运算、除运算、模运算；所述逻辑运算包括与运算、或运算、非运算。

3.根据权利要求1所述的一种自动化设备控制软件开发方法，其特征在于，在分析所述配置文本之前，还包括以下步骤：

检查所述配置文本中的输入参数类型，在输入参数类型与函数模块的定义参数类型不一致时，在用户操作界面显示异常信息。

4.根据权利要求1所述的一种自动化设备控制软件开发方法，其特征在于，在执行所述中间表示之后，还包括以下步骤：

响应于用户的符号值获取请求，使用取值函数获取所述符号表中的符号值；

在用户操作界面中显示所述符号值。

5.根据权利要求1所述的一种自动化设备控制软件开发方法，其特征在于，所述一种自动化设备控制软件开发方法响应于用户的修改请求，对函数模块、语法树和符号表进行修改；

对函数模块的修改包括添加、删除和编辑函数模块；

对语法树的修改包括修改语法树节点的语句；

对符号表的修改包括修改符号名和修改符号值；

所述修改请求包括以C语言或C++语言编写的修改请求。

6.一种自动化设备控制软件开发系统，其特征在于，包括用户操作界面、函数模块库和处理器；

所述用户操作界面用于接收用户发送的请求；

所述函数模块库用于储存函数模块；

所述处理器用于执行实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。