揭秘继续，上一期我们介绍了PLC设备端的程序RTS与PC端编译的用户程序之间的交互的核心：双方定义好相同的含有函数指针的结构体，通过ld连接文件将其定义到固定的地址上去执行。
今天我们探究下PLC RTS的IO是如何实现的，首先说明一点，从实物上看，PLC的IO分两种，一种是PLC的CPU模块本体的IO，比如下图这款S7-1200，本体内置6个DI和4个DO
另一种是通过IO扩展模块，下图是一个比较好的例子，该系统有两种IO扩展模式：
方式1. CPU通过背板扩展IO模块。
方式2. CPU通过IO-LINK扩展。IO-LINK技术也是近些年工业总线技术的一个方向，以后有时间我们可以专门学习一下。
不管是通过背板还是IO-LINK来扩展IO，在电气攻城狮看来其实是没有本质区别的，这些IO通道都是仅仅是内存的一个bit，byte或者word而已，以Codesys为例，在PLC配置中添加一个Profibus-DP的主站(CP5613)，然后可以在这个主站下添加不同的从站模块，假设这个从站有1个Byte和1个Word的输入，以及1个Byte和1个Word的输出，在配置界面就可以看到AT %IB0:BYTE字样，说明这个从站占用了I区的第0个字节，而1 WORD Slave-Out/Master-In占用了I区的1~2个字节，而输出则占用了Q区对应地址。上图实物中挂载了好几个模块，但如何区分到底哪个对应%IB0呢？聪明的小伙伴会发现我已经标注出了站地址这个输入项，IO模块插在背板中不同的槽位对应不同的站地址，当用户把模块板块插上时，应该就知道这个站地址对应的板块型号，在PLC配置界面插入对应GSD文件后，就需要根据实际模块的占位输入正确的站地址即可
1. PLC的内存分配
这个标题有些歧义，我实际想讲述的是，PLC所用到的存储器在MCU系统内的分配。从宏观上讲，MCU内部需要开辟6个空间
| Name | Description |
|---|---|
| Code区 | 用户代码区，存放用户代码以及配置信息的，可以是Flash，也可以是RAM |
| N区 | 可以理解为用户代码的stack，用户定义的一些临时局部变量定位于此 |
| M区 | 提供给用户使用的RAM，用户可以通过%MB0的方式来读写该区域数据，通常用作全局变量 |
| I区 | 对应PLC系统所用到的Input数据 |
| Q区 | 对应PLC系统所用到的Output数据 |
| R区 | 掉电保持区，有些数据用户需要PLC在意外掉电后能非易失 |
R区的实现方式往往会对用户的使用有一定的限制，比如通过MCU内部的Flash存储R区内容，由于MCU内部的Flash是有擦写寿命的，一般也就10W次左右，那就要求用户不能频繁的写入R区；如果使用电池+SRAM组成的NVRAM，限制为电池的容量(PLC厂商往往会给出规格)；如果使用MRAM存储Q区数据，就要求应用场合避免有强磁的环境。
PC端IDE已经知道M, I, Q, R各个区的数据了，并且也知道了通道上的一些参数，比如滤波参数，通道是否带诊断等等，那RTS是怎么知道这些的，这就是之前讲到的配置信息，其中即包括IO在I,Q区所站的位置，还包括各个通道的参数。以Beremiz为例，它将配置信息写入了之前讲的共享结构体：plc_app_abi_t
//IO manager data
plc_loc_tbl_t * l_tab; //Location table
uint32_t * w_tab; //Weigth table
uint16_t l_sz; //Location table size
struct _plc_loc_dsc_t
{
void *v_buf;
uint8_t v_type;
uint8_t v_size;
uint16_t a_size;
const uint32_t *a_data;
uint16_t proto;
};
上位机会在编译时，把IO通道相关的内容填入该结构体，RTS通过解析该结构体就可以拿到各个区所对应的通道值，然后将其对应到实际的IO上。
void plc_iom_set(void)
{
int32_t i, m_begin, o_end;
m_begin = plc_iom.m_begin;
o_end = plc_iom.m_end;
for (i = m_begin; i < o_end; i++)
{
plc_iom_registry[0].set(i);
}
}
void plc_iom_start(void)
{
uint8_t j;
for (j = 0; j < plc_iom_reg_sz; j++)
{
plc_iom_registry[j].start();
}
}
知识点：PLC有个关键的参数叫输入到输出时间，本质上影响设备的控制周期，还记得下面这张图么？就是PLC的主循环，主循环运行一圈的时间叫IEC运算周期，控制周期 = 2x运算周期，这是由于Input输入的变化可能发生在while(1)运行的任何位置，如果变化的点就在执行IO input之后，UserCode之前，就必须等到下一个周期才能被用户程序发现。
今天先聊到这里，下期我们介绍RTS 调试服务接口
PS：有小伙伴问文章中的代码哪里可以获取，官方的Beremiz是软PLC，仅支持PC，不过有俄罗斯的攻城狮在Github上开源了STM32平台的YAPLC，我将它移植到了NXP Kinetis系列产品，并做出了一些必要的修改，原本的用户程序下载是通过STM32 ISP软件实现的，这个操作方式对用户来说不是非常友好，我修改了它的调试服务接口，添加了下载命令，实现了Beremiz自动下载的功能。后续我会整理相关代码并上传到https://gitee.com/hudiekaxp