EPICS

前言 写这篇文章的想法是使用自定义QML控件的方式访问EPICS过程变量，现有的Qt EPICS框架之前也介绍过了，还有配套的QEGui工具，框架的基本功能已经比较完善，但实际使用过程中还是遇到了一些问题。我总结有以下2点： QEGui工具只能加载基于Widget的.ui界面文件，文件只能包含布局、控件和控件属性，不能嵌入代码（C++代码必须编译）。用户的操作（如：输入、点击按钮等）的相应槽函数封装在框架自定义的控件里实现，这样极大方便了用户的开发，用户只需要设计界面，填写变量名就可以实现变量访问，但相应的也失去了很大的灵活性，程序的功能变得很单一。 QEGui工具不一定符合实际开发过程中的需求，仅使用QEGui加载.ui界面，脱离了C++代码，程序很难实现用户想要的效果。而更好的选择是调用Qt EPICS框架动态库提供的控件，结合C++代码开发应用程序，但却不得不进行编译操作。 那么，有没有更好的基于Qt的EPICS框架方案呢？ 刚好最近我也学习实践了QML相关的内容，这种前后端分离开发的方式给了我一些灵感。我们完全可以在Qt EPICS框架的基础上，实现自定义QML控件访问EPICS过程变量，用户使用QML编写界面，调用自定义QML控件即可，可以实现和Qt EPICS框架加载.ui界面文件类似的功能。但QML在动画、3D显示等方面明显具有优势，还有一点是基于Widget的.ui界面文件不具备的：QML本身可以嵌入javascript函数，动态控制界面的显示、切换等，甚至可以实现和底层C++接口的交互。而QML本身也不需要进行编译，完全可以只使用QML语言实现程序开发，且具有很高灵活性。 实现思路 Qt EPICS 框架提供了QCaObject类访问EPICS过程变量，但该类几乎是完全为QEWidget服务的，并没有声明属性（property），无法直接在QML中使用。 所以第1步需要对QCaObject做一层封装，将EPICS过程变量的字段声明为QmlPvObject类的属性，然后就可以在QML中访问EPICS过程变量了。 第2步是将QmlPvObject封装进自定义的QML控件QmlPvControl，实现数据的显示、输入等操作。 第3步将QmlPvControl导入（import）到QML文件，在外部QML文件中使用自定义控件。 代码示例 由于完整的代码较多，这里只放部分代码。 QmlPvObject类的定义 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 /* qmlpvobject.h */ class QmlPvObject : public QObject { Q_OBJECT public: enum epicsAlarmSeverity { NO_ALARM, /**< No alarm */ MINOR_ALARM, /**< Minor alarm severity */ MAJOR_ALARM, /**< Major alarm severity */ INVALID_ALARM,/**< Invalid alarm severity */ ALARM_NSEV /**< Number of alarm severities */ }; Q_ENUM(epicsAlarmSeverity) private: Q_PROPERTY(QString pvName READ pvName WRITE setPvName NOTIFY pvNameChanged FINAL) Q_PROPERTY(QVariant value READ value WRITE setValue NOTIFY valueChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString hostName READ hostName NOTIFY hostNameChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString fieldType READ fieldType NOTIFY fieldTypeChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString descriptor READ descriptor NOTIFY descriptorChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString egu READ egu NOTIFY eguChanged FINAL) Q_PROPERTY(QCaDateTime dateTime READ dateTime NOTIFY dateTimeChanged FINAL) Q_PROPERTY(quint16 status READ status NOTIFY statusChanged FINAL) Q_PROPERTY(QmlPvObject::epicsAlarmSeverity severity READ severity NOTIFY severityChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString statusName READ statusName NOTIFY statusNameChanged FINAL) Q_PROPERTY(QString severityName READ severityName NOTIFY severityNameChanged FINAL) Q_PROPERTY(bool readAccess READ readAccess NOTIFY readAccessChanged FINAL) Q_PROPERTY(bool writeAccess READ writeAccess NOTIFY writeAccessChanged FINAL) public: explicit QmlPvObject(QObject *parent = Q_NULLPTR); QString pvName() const; QVariant value() const; QString hostName() const; QString fieldType() const; QString descriptor() const; QString egu() const; QCaDateTime dateTime() const; quint16 status() const; QmlPvObject::epicsAlarmSeverity severity() const; QString statusName() const; QString severityName() const; bool readAccess() const; bool writeAccess() const; public Q_SLOTS: virtual void setPvName(const QString &pvname) = 0; virtual void setValue(const QVariant &value) = 0; virtual void onConnectionChanged(QCaConnectionInfo& connectionInfo, const uint& variableIndex); virtual void onDataChanged(const QVariant& value, QCaAlarmInfo& alarmInfo, QCaDateTime& timeStamp, const uint& variableIndex); Q_SIGNALS: void pvNameChanged(const QString&); void valueChanged(const QVariant&); void dateTimeChanged(const QCaDateTime&); void fieldTypeChanged(const QString&); void descriptorChanged(const QString&); void eguChanged(const QString&); void hostNameChanged(const QString&); void statusChanged(const quint16); void severityChanged(const epicsAlarmSeverity); void statusNameChanged(const QString); void severityNameChanged(const QString); void readAccessChanged(const bool); void writeAccessChanged(const bool); protected: QPointer<qcaobject::QCaObject> m_caobject; // ... }; 注意到QmlPvObject类有两个虚函数setPvName和setValue，这两个函数需要子类实现。 ...

IOC 配置SNCSEQ： 1 2 3 4 5 6 # example/configure/RELEASE.local EPICS_BASE = /path/to/your/build/of/epics-base SUPPORT = ${EPICS_BASE}/../epics-modules PVXS = ${SUPPORT}/pvxs # 添加 SNCSEQ SNCSEQ = ${SUPPORT}/sequencer example工程中相关的代码： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 # example/iocExampleApp/src/Makefile ... # Link in the code from our support library iocExample_LIBS += iocExampleSupport # To build SNL programs, SNCSEQ must be defined # in the <top>/configure/RELEASE file ifneq ($(SNCSEQ),) # Build sncExample into iocExampleSupport sncExample_SNCFLAGS += +r iocExample_DBD += sncExample.dbd # A .stt sequence program is *not* pre-processed: iocExampleSupport_SRCS += sncExample.stt iocExampleSupport_LIBS += seq pv iocExample_LIBS += seq pv # Build sncProgram as a standalone program PROD_HOST += sncProgram sncProgram_SNCFLAGS += +m # A .st sequence program *is* pre-processed: sncProgram_SRCS += sncProgram.st sncProgram_LIBS += seq pv sncProgram_LIBS += $(EPICS_BASE_HOST_LIBS) endif ... 1 2 3 4 5 6 7 # sncExample.dbd # The name below is derived from the name of the SNL program # inside the source file, not from its filename. Here the # program is called sncExample, but is compiled in both the # sncExample.stt and sncProgram.st source files. registrar(sncExampleRegistrar) 1 2 3 # sncProgram.st #include "../sncExample.stt" 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 # sncExample.stt program sncExample double v; assign v to "{user}:aiExample"; monitor v; ss ss1 { state init { when (delay(10)) { printf("sncExample: Startup delay over\n"); } state low } state low { when (v > 5.0) { printf("sncExample: Changing to high\n"); } state high } state high { when (v <= 5.0) { printf("sncExample: Changing to low\n"); } state low } } 修改启动脚本，在IOC启动时运行SNL程序： ...

前言 EPICS V7 中引入了 pvAccess、pvData等相关模块，增加了对结构化数据的支持。 pvData (Process Variable Data, 过程变量数据) 是EPICS核心软件的一部分，它是一个运行时类型系统，具有用于处理结构化数据的序列化和内省（introspection）功能。 pvData有四种类型的数据字段：scalar、scalarArray、structure和structureArray。scalar（标量）可以是以下标量类型之一：Boolean、Byte、Short、Int、Long、U(nsigned)Byte、Unsigned Short、Unsigned Int、Unsigned Long、Float、Double和String。scalarArray是一维数组，元素类型为任何标量类型。structure（结构体）是一组有序的字段，其中每个字段都有一个名称和类型。structureArray是结构体数组，由于字段可以是结构，因此可以创建复杂的结构。 QSRV是一个使用PVAccess协议的网络服务器，在EPICS IOC进程中运行，允许客户端请求访问其中的过程变量（PV）。 PVXS是一个PVAccess协议客户端/服务器的程序模块。功能等同于 pvDataCPP，并希望最终能取代CPP模块。 PVAccess 默认端口：5076 环境变量表： Variable Client Server EPICS_PVA_ADDR_LIST × × EPICS_PVAS_BEACON_ADDR_LIST × EPICS_PVA_AUTO_ADDR_LIST × × EPICS_PVAS_AUTO_BEACON_ADDR_LIST × EPICS_PVAS_INTF_ADDR_LIST × EPICS_PVA_SERVER_PORT × × EPICS_PVAS_SERVER_PORT × EPICS_PVA_BROADCAST_PORT × × EPICS_PVAS_BROADCAST_PORT × EPICS_PVAS_IGNORE_ADDR_LIST × EPICS_PVA_CONN_TMO × × EPICS_PVA_NAME_SERVERS × 快速使用 使用softIocPVA软件。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cat <<EOF > p2pexample.db record(calc, "p2p:example:counter") { field(INPA, "p2p:example:counter") field(CALC, "A+1") field(SCAN, "1 second") } EOF ./bin/linux-x86_64/softIocPVA -d p2pexample.db 添加 QSRV 到 IOC 如果使用EPICS V7创建IOC，那么可以看到程序已经默认添加了QSRV到IOC中。如： ...

前言 之前讲过Linux的GPIO操作，主要是使用程序访问Linux系统提供的用户空间接口。这次是介绍如何使用EPICS IOC控制GPIO的输入或输出。EPICS有许多设备支持程序，其中就包括Linux GPIO驱动，对于某些需要使用EPICS控制设备GPIO的情况十分有用。 编译GPIO设备支持模块 使用到的软件模块 epics-base - (launchpad.net) / epics-base/epics-base / EPICS Base (anl.gov) ffeldbauer/epics-devgpio: EPICS device support to control GPIOs on the BeagleBone Black / Raspberry Pi via the /sys/class/gpio interface 需要先安装好EPICS Base. 编译 devgpio 注意：gpio设备支持用到了Linux 5.x 内核提供的gpio应用程序接口。 Version 2 of this device support uses the new V2 ABI for GPIO character device (c.f. /usr/include/linux/gpio.h) which was introduced in Kernel 5.x. 如果你使用的是旧版的linxu内核，可能需要使用R1-0-6。 交叉编译时gpio.h的路径：${SDKTARGETSYSROOT}/usr/include/linux/gpio.h 编译步骤： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 cd epics-devgpio touch configure/RELEASE.local vi configure/RELEASE.local # 修改成和EPICS Base一样的架构 # EPICS_HOST_ARCH=linux-loong64 # EPICS Base路径（示例） EPICS_BASE=/home/ubuntu/epics/base-7.0.8.1 # 直接编译 # make # 交叉编译（示例） # make LD=loongarch64-linux-gnu-ld CC=loongarch64-linux-gnu-gcc CCC=loongarch64-linux-gnu-g++ make 使用GPIO的设备支持库 为IOC程序添加GPIO设备支持，和其他设备支持程序使用方法一样。 ...

软件包 epics-base/epics-base: The C/C++ core of the EPICS Base control system toolkit epics-modules/ecmc: EPICS Support for EtherCAT Motion Controller (ECMC) and Generic IO Controller paulscherrerinstitute/exprtk-ecmc: ESS Customized exprtk : C++ Mathematical Expression Parsing And Evaluation Library paulscherrerinstitute/ecmccfg: Module to handle configuration scripts for EtherCATMotion Controller (ECMC) epics-modules/asyn: EPICS module for driver and device support EuropeanSpallationSource/motor: APS BCDA synApps module: motor pantor/ruckig: Motion Generation for Robots and Machines. EtherLab / EtherCAT Master · GitLab 构建顺序 epics-base asyn motor etherlab ruckig ecmc epics-base 正常交叉编译。 ...

原文：IOC Access Security 功能 访问安全功能用于保护IOC数据库，限制来自未经授权的CA或pvAccess客户端访问。访问安全性基于以下几点： Who 客户端的用户ID（Channel Access/pvAccess）。 Where 用户登录的主机 ID。客户端运行的主机，但不会分辨用户是本地用户或远程登录到主机的用户。 What 记录的各个字段都受到保护。每条记录都有一个字段包含记录的访问安全组（ASG）。每个字段都有一个访问安全级别（ASL0或ASL1）。安全级别在记录定义文件（.dbd）中定义。 When 访问规则可以包含类似于CALC Record的输入计算。 定义 ASL 访问安全级别 ASG 访问安全组 UAG 用户访问组 HAG 主机访问组 快速上手 为了启用特定 IOC 的访问安全性，需要完成以下操作： 创建访问安全文件（.acf） 可能需要修改IOC数据库 记录实例可能需要设置访问安全组ASG字段。如果ASG为空，记录将会使用“DEFAULT”访问安全组。 访问安全文件可以在iocInit之后通过asSubInit和asSubProcess作为关联的子程序重新加载。将值1写入此记录将导致重新加载。 必须启动脚本在的iocInit之前包含以下命令： 1 2 3 4 asSetFilename("/full/path/to/accessSecurityFile") /* 下面是一个可选命令 */ /* 使用宏替换 */ asSetSubstitutions("var1=sub1,var2=sub2,...") 如果在iocInit之前未执行asSetFilename，就不会启用访问安全限制。 如果给定asSetFilename，但在首次初始化访问安全性时发生错误，则对该IOC的所有访问都会被拒绝。 成功启动访问安全性后，尝试重新启动时出现错误，将会保持上次的访问安全配置。 启动IOC并启用访问安全后，可以通过asSetFilename、asSetSubstitutions和asInit来更改访问安全规则。也可以使用函数asInitialize、asInitFile和asInitFP。 在启动IOC之后重新初始化访问安全配置操作是“非常昂贵”的操作，尽量不要这样做。 访问安全配置文件 本节介绍包含用户访问组（UAG）、主机访问组（HAG）和访问安全组（ASG）。IOC会读取访问配置文件（建议使用扩展名.acf）然后创建访问配置数据库。首先给出一个简单的例子，然后是完整的语法描述。 简单示例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 UAG(uag) {user1,user2} HAG(hag) {host1,host2} ASG(DEFAULT) { RULE(1,READ) RULE(1,WRITE) { UAG(uag) HAG(hag) } } 上面的规则提供了无限制的读权限（READ），而位于主机host1和host2上的用户user1和user2则拥有写权限（WRITE）。 ...

前言 IgH EtherCAT Master 是一个开源的EtherCAT主站驱动程序，用于管理EtherCAT从站设备，支持Linux操作系统，工控上使用的比较多。 dls ethercat是由英国钻石光源开发的用于 EPICS 控制系统 EtherCAT 设备的支持程序，基于 IgH Master 主站程序开发，实现对 EtherCAT 总线设备的读写。 交叉编译环境：Ubuntu 运行开发板：龙芯2K0500金龙开发板 内核版本：Linux LS-GD 5.10.0-rt17.lsgd #1 PREEMPT_RT 相关软件包下载地址 epics-base - (launchpad.net) / epics-base/epics-base / EPICS Base (anl.gov) epics-modules/asyn: EPICS module for driver and device support epics-modules/busy: APS BCDA synApps module: busy epics-modules/autosave: APS BCDA synApps module: autosave dls-controls/ethercat: EPICS support to read/write to ethercat based hardware IgH EtherCAT Master for Linux PREEMPT RT patch 配置交叉编译环境 关于这一节，之前的文章已经详细讲过，参考配置交叉编译环境。 ...

前言 MODBUS是一种应用层消息传递协议，通常用于 I/O 系统通信和可编程逻辑控制器（PLC）通信。 链接类型 描述 MODBUS TCP TCP/IP 使用502端口 MODBUS RTU RTU通常通过串行通信链路运行，即RS-232、 RS-422 或 RS-485。RTU 使用额外的 CRC 进行数据包检查。协议直接将每个字节作为 8 个数据位传输，因此使用“二进制” 而不是 ASCII 编码。使用串行链路开始和结束时，消息帧是按时间而不是按特定字符检测的。 MODBUS ASCII 串行协议，通常在串行通信链路上运行，即 RS-232、RS-422 或 RS-485。串行 ASCII 使用额外的 LRC 数据包检查。该协议将每个字节编码为 2 个 ASCII 字符。消息帧的开始和结束由特定字符检测 （“:” 开始消息，CR/LF 结束消息）。该协议效率低于 Modbus RTU，但在某些环境中可能更可靠。 Modbus 提供对以下 4 种类型的数据的访问： 主表 对象类型 访问 说明 离散输入 1bit 只读 这种类型的数据可以由 I/O 系统提供。 线圈 1bit 读写 此类数据可由应用程序更改。 输入寄存器 16位字(2字节) 只读 这种类型的数据可以由 I/O 系统提供。 保持寄存器 16位字(2字节) 读写 此类数据可由应用程序更改。 Modbus 通信由从 Modbus 客户端发送到 Modbus 服务器的请求消息组成。服务器使用响应消息进行回复。Modbus 请求消息包含： ...

关于 ACAI ACAI 是一个C++封装的Channel Access协议应用开发接口（API），提供异步通道访问接口。 ACAI Channel Access Interface EPICS Qt依赖ACAI提供的Channel Access接口。 前置步骤 这篇笔记是交叉编译EPICS和IOC内容的补充。 在进行下面步骤前，请完成配置交叉编译环境和编译 EPICS Base。 这里依旧以龙芯架构为例。 EPICS base 编译完成后，可以看到bin目录下有linux-loong64、linux-x86_64两个目录，linux-x86_64目录下比linux-loong64目录多出了许多perl脚本，我们需要把这些脚本复制到龙架构的目录下，下面编译需要用到。 1 $ cp ./bin/linux-x86_64/*.pl ./bin/linux-loong64/ 编译 在EPICS-Qt安装中已经介绍过编译ACAI。这次是使用交叉编译方式，步骤略有不同。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 cd ~/loongson/ git clone https://github.com/andrewstarritt/acai.git cd acai vi configure/RELEASE.local # 修改交叉编译的目标架构，和EPICS base中保持一致 # EPICS_HOST_ARCH=linux-loong64 # 修改EPICS_BASE路径，例： EPICS_BASE=/home/ubuntu/loongson/base-7.0.8 # make LD=loongarch64-linux-gnu-ld CC=loongarch64-linux-gnu-gcc CCC=loongarch64-linux-gnu-g++ make # 等待编译完成 编译完成后可以在lib/linux-loong64/目录下找到libacai.so。 ...

前言 之前已经讲过在龙芯3A5000(loongarch64)上编译运行EPICS，不过这种情况只适用于有完整开发环境的情况下进行编译。一些时候，我们只有编译器，而缺少make，perl等工具，比如一些开发板厂商提供的开发套件。这种情况下，就需要通过交叉编译(cross-compiling)的方式来编译EPICS。 这里以龙芯金龙2K500先锋开发板为例，我们使用Ubuntu-20.04作为构建系统，详细讲解如何构建出可以在开发板上运行的EPICS工具包，并部署在开发板上。 由于开发板上没有开发环境，即使编译出目标平台的EPICS Base，我们依然不能直接在开发板上创建和编译IOC。所以，我们还是使用Ubuntu-20.04作为构建系统，创建并编译IOC，最后在开发板上运行。 配置交叉编译环境 关于这一节，之前的文章已经详细讲过，参考配置交叉编译环境。 如果你使用的是其他开发套件，请按照开发手册安装配置好环境。 编译 EPICS Base 首先，下载、解压Base，参考以前的文章。 在龙芯3A5000(loongarch64)上编译运行EPICS中我已经详细讲解了如何在龙架构上编译EPICS，这次，需要在原来对源码修改的基础上，再增加对交叉编译的支持。 添加configure/os/CONFIG.linux-x86_64.linux-loong64 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 # CONFIG.linux-x86_64.linux-loong64 # # Definitions for linux-x86_64 host - linux-loong64 target builds # Sites may override these in CONFIG_SITE.linux-x86_64.linux-loong64 #------------------------------------------------------- VALID_BUILDS = Ioc Command GNU_TARGET = loongarch64-linux-gnu # prefix of compiler tools CMPLR_SUFFIX = CMPLR_PREFIX = $(addsuffix -,$(GNU_TARGET)) # Provide a link-time path for readline if needed OP_SYS_INCLUDES += $(READLINE_DIR:%=-I%/include) READLINE_LDFLAGS = $(READLINE_DIR:%=-L%/lib) RUNTIME_LDFLAGS_READLINE_YES_NO = $(READLINE_DIR:%=-Wl,-rpath,%/lib) RUNTIME_LDFLAGS += \ $(RUNTIME_LDFLAGS_READLINE_$(LINKER_USE_RPATH)_$(STATIC_BUILD)) SHRLIBDIR_LDFLAGS += $(READLINE_LDFLAGS) PRODDIR_LDFLAGS += $(READLINE_LDFLAGS) # Library flags STATIC_LDFLAGS_YES= -Wl,-Bstatic STATIC_LDFLAGS_NO= STATIC_LDLIBS_YES= -Wl,-Bdynamic STATIC_LDLIBS_NO= 添加configure/os/CONFIG_SITE.linux-x86_64.linux-loong64 ...