AWPLC 為模塊化編程提供了良好支持，本文以簡化版的紅綠燈為例，把狀態轉換邏輯封裝成獨立的功能塊，演示了AWPLC模塊化編程的基本方法。

?背景

AWTK全稱 Toolkit AnyWhere，是 ZLG 開發的開源 GUI 引擎，旨在為嵌入式系統、WEB、各種小程序、手機和 PC 打造的通用 GUI 引擎，為用戶提供一個功能強大、高效可靠、簡單易用、可輕松做出炫酷效果的 GUI 引擎。

AWPLC是 ZLG 自主研發的 PLC 系統（兼容 IEC61131-3)，其中 AWPLC 的運行時庫(Runtime)基于 ZLG TKC 開發，可以移植到到任何主流 RTOS 和嵌入式系統。AWPLC 的集成開發環境(IDE)基于 AWTK 開發，可以運行在 Windows、MacOS 和 Linux 系統之上。AWPLC 的主要目標之一是把 PLC 中低代碼開發方法引入到嵌入式軟件，從而提高嵌入式軟件的開發效率和可靠性。

簡介

模塊化思維是每個程序員必備的技能。模塊化說起來也很簡單，就是把一組相關的東西封裝起來，使用者只能通過接口去訪問模塊的功能。模塊是一個抽象的東西，可大可小，大模塊可以分成稍小的模塊，稍小的模塊可以繼續細分成更小的模塊，具體細分到什么程度，要看個人習慣和具體情況。

高內聚低耦合是每個模塊必備的品質。高內聚是說，只把功能強相關的東西放到一個模塊內，不要把關系不大或者不相關的東西放在一起。低耦合是說，模塊之間的關系松散，各自獨立變化，而互相不影響。當然這是理想的情況，是大多數情況下應該遵循的基本原則，真實場景中可以根據具體情況做些取舍。

模塊化的主要目的有兩個：

降低系統復雜度。在進行軟件架構設計時，我們需要對一個復雜的系統分解，把系統分解成一些大模塊，把大模塊分解成小模塊。如果拆分得當，模塊具有良好的封裝，理解了模塊的接口，就理解了整個模塊，這就降低了系統的復雜度。此時模塊化是一種自頂向下的行為。

重用。在進行軟件開發時，我們發現一個功能在多個地方用到，就它做成一個公共函數，或者提取成一個類，這也是模塊化。此時模塊化是一種自底向上的行為。通過重用，可以減少重復開發帶來的工作量，也可以減少重復代碼后期的維護工作。

AWPLC 是一個低代碼開發環境，個人認為低代碼開發的核心要素有三個，它們都與模塊化息息相關：

組件標準化。各種功能和算法都按照統一的方式封裝成組件（模塊）。

重用可視化。通過拖拽把各個組件組合到一起，就可以實現需要的功能。

應用模版化。把一些常用的應用程序做成模版，開發者可以根據自己的需要進行定制。

由此可見，與傳統的嵌入式開發相比，AWPLC 為模塊化提供了更好的支持。

紅綠燈示例

之前我們用以一個簡化版的紅綠燈為例，演示在 AWPLC 中實現狀態機的方法。在這個例子的功能塊圖里，三個狀態的邏輯基本上是一樣的，同樣的邏輯重復兩次，我們還可以忍耐，如果重復十次，那就讓人抓狂了。本文我們還是用這個例子，把狀態轉換的邏輯封裝成一個功能塊，讓這個應用更好理解和維護。

在采用狀態機模式設計時，一般按照下列步驟進行：

• 確定系統存在的狀態，并選取我們關注的狀態。比如，在本系統中，我們選取紅燈、黃燈、綠燈三個狀態。
• 確定在各個狀態下系統的行為。比如，在本系統中，在紅燈狀態下，點亮紅色 LED 燈；在黃燈狀態下，點亮黃色 LED 燈；在綠燈狀態下，點亮綠色 LED 燈。
• 確定各個狀態之間轉換的條件。比如，在本系統中，在紅燈狀態下，超時進入黃燈狀態下；在黃燈狀態下，超時進入綠燈狀態下；在綠燈狀態下，超時進入紅燈狀態下。

狀態轉換如下圖所示：

1. 系統組成

該系統包括：

• 3 個 LED。

2.軟件模擬

• LED 都用軟件模擬。

PLC程序

1.變量定義

1.1全局變量

通常是不提倡使用全局變量的，這會造成一些不必要的耦合。不過有時善用全局變量，可以減小開發工作量，需要根據情況進行取舍。

這里我們把狀態變量 STATE 定義成全局的，方便在主程序和狀態轉換的功能塊(STATE_TRANS)里共用。

1.2主程序的變量

在主程序中，需要定義幾個變量：

STATE_RED 表示紅色狀態，是一個常量，取值為 1。

STATE_YELLOW 表示黃色狀態，是一個常量，取值為 2。

STATE_GREEN 表示綠色狀態，是一個常量，取值為 3。

STATE 表示系統當前的狀態（引用全局變量）。

LED_RED 表示紅色 LED 燈，映射到第 1 個數字輸出。

LED_YELLOW 表示黃色 LED 燈，映射到第 2 個數字輸出。

LED_GREEN 表示綠色 LED 燈，映射到第 3 個數字輸出。

具體配置如下圖所示：1.3?功能塊?(STATE_TRANS)?的變量在 IEC 61131-3 中，把功能塊的變量定義稱為接口?(interface)，倒也是挺恰當的，它們確實是與其它功能塊交互的接口。在設計功能塊時，首先要搞清楚哪些部分是變化的，哪些是不變的。不變的部分固化到功能塊內部，變化的部分提取為輸入參數。

在這里我們需要定義幾個變量：

STATE 表示系統當前的狀態（引用全局變量）。

CURRENT_STATE 當前的狀態。

NEXT_STATE 下一個狀態。

TIMEOUT 超時的時間。

LED 是否點亮當前狀態對應的燈。

具體配置如下圖所示：

2.功能塊圖

基本工作原理：

如果系統當前狀態 STATE 等于 STATE_RED 時，表明當前處于紅燈狀態：點亮紅色 LED 燈，定時器保持工作，當定時器超時，設置系統當前狀態為黃燈狀態。

如果系統當前狀態 STATE 等于 STATE_YELLOW 時，表明當前處于黃燈狀態：點亮黃色 LED 燈，定時器保持工作，當定時器超時，設置系統當前狀態為綠燈狀態。

如果系統當前狀態 STATE 等于 STATE_GREEN 時，表明當前處于綠燈狀態：點亮綠色 LED 燈，定時器保持工作，當定時器超時，設置系統當前狀態為綠燈狀態。

主程序的具體實現如下圖所示：

功能塊(STATE_TRANS)的具體實現如下圖所示：* 值得注意的是，這里使用了功能塊 MOVE 對變量進行賦值。按道理來說，對變量進行賦值，直接拉根線連接起來就可以了，為什么還要加個 MOVE 呢？原因在于，這里是條件賦值，即在定時器超時的時候，才對 STATE 進行賦值。* 這就需要利用功能的執行控制(Execution Control)，當功能塊啟用執行控制(Execution Control)時，只有其輸入引腳 EN 為 TRUE 時，其后續賦值才生效。

用戶界面

應用程序不需要編程，用 AWTK Designer 設計好界面，將控件與模型進行綁定即可。下面介紹一下控件與模型的綁定方法。這里用的是 AWTK-MVVM，數據綁定規則與 AWTK-MVVM 是完全一樣的。
模型可以用 io、plc 或者 io+plc。io 可以用來綁定 IO 變量，plc 可以用來綁定程序 PLC 內部變量。示例：

由于符號%在程序里具有特殊功能，所以在綁定 IO 變量時，把%換成_。比如：將%QX0.0寫作_QX0.0。

示例：

children_layout="default(r=3,c=1,s=10)">

程序界面如下所示（為了方便理解，我們把功能塊圖也放到了界面上）：運行效果：系統啟動后，三個 LED 燈循環點亮，和跑馬燈不同的是，三個 LED 點亮的時間并不完全相同。

*由此可見，在 AWPLC 功能塊圖的幫助下，我們不要寫 C 代碼或腳本，即可完成應用程序的開發。AWPLC 用低代碼降低了開發的門檻，提高了開發的效率。AWPLC 等您來玩！

AWPLC 目前還處于開發階段的早期，寫這個系列文章的目的，除了用來驗證目前所做的工作外，還希望得到大家的指點和反饋。如果您有任何疑問和建議，請在評論區留言。