基于嵌入式平台的HMI组态软件的设计与实现
发布时间：2021-08-18 13:29
HMI组态软件用于开发人机交互界面,具有效率高、成本低、可靠性高等特点。随着人机交互设备广泛应用于生活的各个领域,HMI组态软件拥有了更广泛的应用场景。本文以HMI组态软件为核心,设计并实现了一种低成本的嵌入式组态人机交互系统。本文首先分析了国内外常见HMI组态软件的优缺点,并阐述HMI组态软件的发展趋势,提出了一种基于嵌入式平台的HMI组态软件的设计方案。其次,采用TSUMV56RUU作为嵌入式设备的主控芯片,选用串口作为嵌入式设备与组态软件之间的通信方式,并定义了通信格式与规范。在主程序框架的基础上进行嵌入式软件的开发,设计并实现了串口通信、配置文件解析和画面绘制等基本功能模块。在通信方面,用基于余式表的CRC算法来保证数据传输的正确性与完整性。然后,使用C#语言进行组态软件的开发,在.NET框架的基础上设计了组态软件的用户交互界面,借助Singleton Pattern、Prototype Pattern、State Pattern等设计模式实现了窗口编辑、配置文件生成、下载等核心功能模块,大大降低程序的耦合性,提高了软件开发效率。设计XML文件与组态画面之间的相互转换规则,并实...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配备HMI
2系统总体方案设计硕士学位论文18图2.7示例中的按钮属性此外，本设计中有一个特殊的控件——文本控件，其特殊之处在于文本内容的不确定性。本设计给出的解决思路是给文本控件的数据分片，即文本控件的属性数据与文本内容数据分开。文本控件转为数据时分片的策略如下：i）文本控件数据的第一部分为除文本内容外的所有属性内容，再加上表示文本内容长度的值，这部分的数据长度是固定的。ii）数据第二部分为文本内容，如果文本内容多于27个字节，则将文本内容分为多段，每一段增加段号保证文本内容的顺序。文本控件数据的具体分片方式如图2.8所示。数据长度第一部分第二部分(文本内容)类型控件属性1文本长度校验和……第一段第二段……...数据长度段号00…文本内容...校验和数据长度段号01…文本内容...校验和图2.8文本控件数据分片7）校验和计算校验和是对控件数据进行校验的方式。具体实现方式是将数据的每一项进行累加，取低字节，再取反。以上就是工程转化为配置文件的基本转化规则，也是上位机和下位机之间的通信协
硕士学位论文基于嵌入式平台的HMI组态软件的设计与实现351）imgs文件夹。该文件夹用于存储项目中用到的图片素材，当设置控件的图片属性时，如果引用外部图片，则软件会自动保存一份到img文件夹中，并在该控件的属性中保存图片路径。2）output文件夹。该文件夹用于存储生成的配置文件。当用户将工程下载到嵌入式设备时，会在output文件夹中生成配置文件，再进行下载操作。3）screens文件夹。该文件夹中用于存储组态画面的文件，文件以“screen_+画面编号+.tft”的方式命名。4）项目名.avdpro。该文件中用于注册工程画面。每新建一个工程画面，都会记录在该文件中。除了这些文件之外，用户还可以创建文件或者文件夹用于存储其它类型的资源，但是不能破坏该文件结构。在文件夹中，有两类文件很重要，即.avdpro文件和.tft文件，这两类文件都是xml格式的。其中，.avdpro的文件结构如图4.8示。图4.8.avdpro文件结构图如图4.8所示，第一行表明当前的xml版本和编码方式。一级标签<TFTProject></TFTProject>的属性中包含的信息包括工程名、画面起始页、组态软件版本号、嵌入式设备触摸屏分辨率。此外，其内部包含二级标签<screens></screens>,在该标签内部则注册工程中每个已经存在的页面，即每个<screen></screen>标签代表一个页面，标签内容就是页面名称。此外，.tft文件存储一个页面的内容，其文件结构如图4.9所示。.tft文件的第一行表明xml的版本号和编码方式。一级标签<screen></screen>中存储整个画面的信息。该标签的属性中包含画面的名称、尺寸、类型以及编号。此外，该标签内包含一些二级标签，每个标签代表一个图形控件，标签内的属性表示图形控件所有的信息，包括样式、功能等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Web发布的组态软件设计与实现[J]. 张成,李迪,吴培浩,王世勇. 自动化与仪表. 2018(01)
[2]监控组态软件的相关技术发展趋势[J]. 关劲松. 电子测试. 2017(10)
[3]组态软件Kingview与西门子S7-200 PLC通信连接方式研究[J]. 唐明涛,杜玲云. 电子技术与软件工程. 2016(24)
[4]基于嵌入式DDC控制器的组态软件设计[J]. 刘志博. 工业仪表与自动化装置. 2015(06)
[5]嵌入式PLC与组态软件通信的研究[J]. 张帆,高红亮,尹欢欢. 自动化技术与应用. 2014(08)
[6]基于Modbus协议多通信接口的工控组态软件PMSM控制[J]. 张利国,窦满峰. 微特电机. 2013(07)
[7]基于XML文件组织的嵌入式监控组态软件设计[J]. 桑静,王宜怀. 计算机系统应用. 2013(01)
[8]嵌入式组态软件系统的设计[J]. 程西浩,展巍. 电子设计工程. 2012(08)
[9]嵌入式组态软件脚本解释虚拟机的设计[J]. 廖义奎,李智,李为民,韦卫星,韦方海. 计算机工程与设计. 2012(02)
[10]组态化嵌入式软件仿真系统设计[J]. 姬祥,董云卫,王宇英,凌恒. 计算机工程. 2011(21)
硕士论文
[1]基于嵌入式模块的工业数据监控系统设计和实现[D]. 韩杰舰.山东大学 2017
[2]HMI软件模块自动移植规范及方法研究[D]. 王强.杭州电子科技大学 2017
[3]基于Linux的工业组态人机交互系统的设计与实现[D]. 王炜焕.杭州电子科技大学 2017
[4]基于组态软件的嵌入式人机界面设计[D]. 刘靖宇.湖南科技大学 2015
[5]基于嵌入式WEB的组态软件关键技术开发[D]. 杨振麒.广东工业大学 2015
[6]基于图形中间件的嵌入式人机界面的研究[D]. 苍秀丽.杭州电子科技大学 2015
[7]基于LINUX的控制系统组态软件研究与开发[D]. 赵保涛.华北电力大学 2014
[8]嵌入式Linux组态软件监控系统设计[D]. 陈化.东北石油大学 2013
[9]Windows环境下Android嵌入式组态软件关键技术的研究[D]. 李杨.哈尔滨商业大学 2013
[10]基于嵌入式系统的组态软件研究[D]. 杨毅.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3349978
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配备HMI
2系统总体方案设计硕士学位论文18图2.7示例中的按钮属性此外，本设计中有一个特殊的控件——文本控件，其特殊之处在于文本内容的不确定性。本设计给出的解决思路是给文本控件的数据分片，即文本控件的属性数据与文本内容数据分开。文本控件转为数据时分片的策略如下：i）文本控件数据的第一部分为除文本内容外的所有属性内容，再加上表示文本内容长度的值，这部分的数据长度是固定的。ii）数据第二部分为文本内容，如果文本内容多于27个字节，则将文本内容分为多段，每一段增加段号保证文本内容的顺序。文本控件数据的具体分片方式如图2.8所示。数据长度第一部分第二部分(文本内容)类型控件属性1文本长度校验和……第一段第二段……...数据长度段号00…文本内容...校验和数据长度段号01…文本内容...校验和图2.8文本控件数据分片7）校验和计算校验和是对控件数据进行校验的方式。具体实现方式是将数据的每一项进行累加，取低字节，再取反。以上就是工程转化为配置文件的基本转化规则，也是上位机和下位机之间的通信协
硕士学位论文基于嵌入式平台的HMI组态软件的设计与实现351）imgs文件夹。该文件夹用于存储项目中用到的图片素材，当设置控件的图片属性时，如果引用外部图片，则软件会自动保存一份到img文件夹中，并在该控件的属性中保存图片路径。2）output文件夹。该文件夹用于存储生成的配置文件。当用户将工程下载到嵌入式设备时，会在output文件夹中生成配置文件，再进行下载操作。3）screens文件夹。该文件夹中用于存储组态画面的文件，文件以“screen_+画面编号+.tft”的方式命名。4）项目名.avdpro。该文件中用于注册工程画面。每新建一个工程画面，都会记录在该文件中。除了这些文件之外，用户还可以创建文件或者文件夹用于存储其它类型的资源，但是不能破坏该文件结构。在文件夹中，有两类文件很重要，即.avdpro文件和.tft文件，这两类文件都是xml格式的。其中，.avdpro的文件结构如图4.8示。图4.8.avdpro文件结构图如图4.8所示，第一行表明当前的xml版本和编码方式。一级标签<TFTProject></TFTProject>的属性中包含的信息包括工程名、画面起始页、组态软件版本号、嵌入式设备触摸屏分辨率。此外，其内部包含二级标签<screens></screens>,在该标签内部则注册工程中每个已经存在的页面，即每个<screen></screen>标签代表一个页面，标签内容就是页面名称。此外，.tft文件存储一个页面的内容，其文件结构如图4.9所示。.tft文件的第一行表明xml的版本号和编码方式。一级标签<screen></screen>中存储整个画面的信息。该标签的属性中包含画面的名称、尺寸、类型以及编号。此外，该标签内包含一些二级标签，每个标签代表一个图形控件，标签内的属性表示图形控件所有的信息，包括样式、功能等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Web发布的组态软件设计与实现[J]. 张成,李迪,吴培浩,王世勇. 自动化与仪表. 2018(01)
[2]监控组态软件的相关技术发展趋势[J]. 关劲松. 电子测试. 2017(10)
[3]组态软件Kingview与西门子S7-200 PLC通信连接方式研究[J]. 唐明涛,杜玲云. 电子技术与软件工程. 2016(24)
[4]基于嵌入式DDC控制器的组态软件设计[J]. 刘志博. 工业仪表与自动化装置. 2015(06)
[5]嵌入式PLC与组态软件通信的研究[J]. 张帆,高红亮,尹欢欢. 自动化技术与应用. 2014(08)
[6]基于Modbus协议多通信接口的工控组态软件PMSM控制[J]. 张利国,窦满峰. 微特电机. 2013(07)
[7]基于XML文件组织的嵌入式监控组态软件设计[J]. 桑静,王宜怀. 计算机系统应用. 2013(01)
[8]嵌入式组态软件系统的设计[J]. 程西浩,展巍. 电子设计工程. 2012(08)
[9]嵌入式组态软件脚本解释虚拟机的设计[J]. 廖义奎,李智,李为民,韦卫星,韦方海. 计算机工程与设计. 2012(02)
[10]组态化嵌入式软件仿真系统设计[J]. 姬祥,董云卫,王宇英,凌恒. 计算机工程. 2011(21)
硕士论文
[1]基于嵌入式模块的工业数据监控系统设计和实现[D]. 韩杰舰.山东大学 2017
[2]HMI软件模块自动移植规范及方法研究[D]. 王强.杭州电子科技大学 2017
[3]基于Linux的工业组态人机交互系统的设计与实现[D]. 王炜焕.杭州电子科技大学 2017
[4]基于组态软件的嵌入式人机界面设计[D]. 刘靖宇.湖南科技大学 2015
[5]基于嵌入式WEB的组态软件关键技术开发[D]. 杨振麒.广东工业大学 2015
[6]基于图形中间件的嵌入式人机界面的研究[D]. 苍秀丽.杭州电子科技大学 2015
[7]基于LINUX的控制系统组态软件研究与开发[D]. 赵保涛.华北电力大学 2014
[8]嵌入式Linux组态软件监控系统设计[D]. 陈化.东北石油大学 2013
[9]Windows环境下Android嵌入式组态软件关键技术的研究[D]. 李杨.哈尔滨商业大学 2013
[10]基于嵌入式系统的组态软件研究[D]. 杨毅.哈尔滨理工大学 2012
本文编号：3349978
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