全数字式数控总线应用层通用化设计

　　3.5 统一的服务接口

　　各总线针对不同的从站设备所提供的应用层服务差别比较大，为向上层数控应用提供统一的访问接口，系统设计了统一的应用层服务接口，包括传输服务、设备服务、总线管理服务等，并对各类服务进行了细分，给出了详细的服务接口列表。

　　考虑到数控系统在实时性方面的要求，本文利用RTLinux实时内核模块对Linux操作系统进行了实时化改造。使其成为一个实时操作系统。以其作为软件开发平台，以C语言作为开发工具。系统采用Linux操作系统设备驱动方式来实现用户访问统一的服务接口，向上层应用程序屏蔽下层具体总线应用层服务接口函数实现细节的差异。每一种总线作为一个新设备加入设备链表，并为其注册驱动程序，各总线驱动需要按照统一的服务接口实现自己的服务。统一的服务接口实现流程如图8所示。

图8统一的服务接口实现流程

　　通过对各总线所提供的服务进行分类、归纳、抽象，提炼出统一的服务接口，部分服务接口如表2所示。

　　说明：其中TS_xxx表示传输服务，为从站设备提供连接、同步传输、异步传输、传输管理等服务。SV_xx表示伺服驱动服务，用来操作控制伺服轴；SPIN—xxxxx表示主轴服务，用来操作控制主轴；IO_xxx表示I／O服务，用来操作控制I／O设备；SENS_xxx表示传感器服务，用来操作控制传感器设备；NCB__表示总线管理服务，管理配置查询各总线信息，包括总线配置服务、总线查询服务等。各总线的服务接口按照BusType—DeviceType—XXX形式来实现，如M3一SV—velCtrl。

　　这样设计的优点表现在：

　　(1)将应用层划分为应用接口子层和协议接口子层，各层的功能互不相同，使得系统层次结构更加明确。统一的应用层架构为各总线应用层的实现提供了参考。

　　(2)通过设计统一的站点逻辑地址、统一的应用层协议数据格式、统一的单位系、统一的总线配置结构以及统一的服务接口，屏蔽了各总线的差异，使得一个系统中兼容多种总线成为可能，具有很好的兼容性。

　　(3)统一的应用层服务接口屏蔽了各总线应用层服务的差异，对上层应用透明。对于新加入的总线，只需按照统一的服务接口实现自己的服务，具有很好的扩展性。

4 结束语

　　多现场总线兼容技术是当前现场总线技术的一个重要发展方向，实现一个数控系统中兼容多种总线，屏蔽各总线的差异具有重要的意义。本文在参考现场总线协议模型的基础上，建立了数控总线结构模型，设计了一个统一的应用层架构，分析了多总线兼容的技术需求，并对关键性技术提出了解决方案。该设计屏蔽了各总线差异，向用户程序提供了统一的服务接口，具有很好的兼容性和扩展性。下一步的工作将根据具体总线的协议规范，按照本文设计的统一的应用层架构及统一的服务接口，实现具体总线的应用层服务，并将其应用于数控系统中。