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一种功能函数的数据区复用处理方法

阅读：180发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种功能函数的数据区复用处理方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种功能函数的数据区复用处理方法，包括如下步骤：步骤1，对源程序进行词法、语法扫描，形成语法树；提取程序的变量、函数列表，按照输入变量、输出变量、函数变量、临时变量的顺序分配数据区，同名函数只分配一个数据区实例，函数数据区按照函数输入变量、函数返回值变量顺序分配；步骤2，根据语法树，进行语义分析，形成与机器无关的二进制指令，在输出调用函数的指令前插入函数实参与形参的数据复制指令；步骤3，解释执行指令文件，调用函数前，执行数据复制指令，将实际形参值复制到该函数所分配的数据区，之后执行函数调用指令时，传入函数数据区的首地址。此种方法可简化解释器的实现并提高可靠性。，下面是一种功能函数的数据区复用处理方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种功能函数的数据区复用处理方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，对源程序进行词法、语法扫描，形成语法树；提取程序的变量、函数列表，按照输入变量、输出变量、函数变量、临时变量的顺序分配数据区，同名函数只分配一个数据区实例，函数数据区按照函数输入变量、函数返回值变量顺序分配；
步骤2，根据语法树，进行语义分析，形成与机器无关的二进制指令，在输出调用函数的指令前插入函数实参与形参的数据复制指令；
步骤3，解释执行指令文件，调用函数前，执行数据复制指令，将实际形参值复制到该函数所分配的数据区，之后执行函数调用指令时，传入函数数据区的首地址。
2.如权利要求1所述的一种功能函数的数据区复用处理方法，其特征在于：所述步骤1中，单个变量在数据区用1个复合结构体表示，记录IEC61131-3规范定义的属性。
3.如权利要求1所述的一种功能函数的数据区复用处理方法，其特征在于：所述步骤1中，每个基本类型的变量在数据区的分配大小相同，对于复合类型，依次平铺展开为基本类型的子变量进行分配。
4.如权利要求1所述的一种功能函数的数据区复用处理方法，其特征在于：所述步骤2中，数据复制指令是记录实参变量、形参变量在数据区的序号。
5.如权利要求1所述的一种功能函数的数据区复用处理方法，其特征在于：所述步骤3中，move指令为数据复制指令，call指令为函数执行指令。

说明书全文

一种功能函数的数据区复用处理方法

技术领域

[0001] 本发明属于工业控制编程领域，特别涉及一种功能函数的数据区复用处理方法。

背景技术

[0002] IEC61131-3标准定义的结构化文本(ST)是一种是类似于Pascal的高级编程语言，特别适合复杂的应用算法设计编程。ST代码可编译为目标机器直接运行的文件，但通常在应用过程中，存在以程序组织单元(POU)为单位的在线无扰更新的需求，此时不适合使用编译型产物，需要解释执行与机器无关的二进制伪指令。ST程序中经常调用标准功能函数，函数的调用实现通常使用堆栈的方法，存在形参和实参的入栈、出栈操作，加大了解释器的设计难度，并影响了嵌入式系统运行效率。

[0003] 基于此，本案发明人深入研究功能函数的数据区的解决方案，本案由此产生。

发明内容

[0004] 本发明的目的，在于提供一种功能函数的数据区复用处理方法，通过同名函数复用数据区的方法，通过解释器程序高效率运行。

[0005] 为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

[0006] 一种功能函数的数据区复用处理方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤1，对源程序进行词法、语法扫描，形成语法树；提取程序的变量、函数列表，按照输入变量、输出变量、函数变量、临时变量的顺序分配数据区，同名函数只分配一个数据区实例，函数数据区按照函数输入变量、函数返回值变量顺序分配；

[0008] 步骤2，根据语法树，进行语义分析，形成与机器无关的二进制指令，在输出调用函数的指令前插入函数实参与形参的数据复制指令；

[0009] 步骤3，解释执行指令文件，调用函数前，执行数据复制指令，将实际形参值复制到该函数所分配的数据区，之后执行函数调用指令时，传入函数数据区的首地址。

[0010] 上述步骤1中，单个变量在数据区用1个复合结构体表示，记录IEC61131-3规范定义的属性。

[0011] 上述步骤1中，每个基本类型的变量在数据区的分配大小相同，对于复合类型，依次平铺展开为基本类型的子变量进行分配。

[0012] 上述步骤2中，数据复制指令是记录实参变量、形参变量在数据区的序号。

[0013] 上述步骤3中，move指令为数据复制指令，call指令为函数执行指令。

[0014] 采用上述方案后，本发明具有如下有益效果：针对解释执行的应用场景，通过功能函数数据区的复用方法，在函数执行前插入数据同步复制指令，简化了解释器的复杂度，不需要采用堆栈的方式处理形参，运行过程中数据区固定，便于离线分析确定数据区是否超限，提高了系统的可靠性。附图说明

[0015] 图1是本发明中功能函数的数据区复用过程。

具体实施方式

[0016] 以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。

[0017] 如图1所示，本发明提供一种功能函数的数据区复用处理方法，包括如下步骤：

[0018] 步骤1，对源程序进行词法、语法扫描，形成语法树。提取程序的变量、函数列表，按照输入变量、输出变量、函数变量、临时变量的顺序分配数据区。同名函数只分配一个数据区实例，函数数据区按照函数输入变量、函数返回值变量顺序分配。其中单个变量在数据区是用1个复合结构体表示，记录变量类型、变量值、变量是否为上升沿、下降沿、保持、常量等IEC61131-3规范定义的属性。每个基本类型的变量在数据区的分配大小是相同的。对于结构体、数组等复合类型，依次平铺展开为基本类型的子变量进行分配。

[0019] 优选地，以图1为例，该ST程序中定义了IN1[0..100]、IN2[0..100]、OUT[0..100]的数组变量、VAR1、VAR2、VAR3的单个变量，在循环语句中调用了ADD函数。ADD函数有2个输入变量和1个返回值。故数据区分配时按照程序的输入、输出、内部变量、函数数据区依次分配。各个变量在数据区用1个结构体表示，优选地，单个变量在数据区的结构体定义如下：

[0020]

[0021] 步骤2，根据语法树，进行语义分析，形成与机器无关的二进制指令。在输出调用函数的指令前插入函数实参与形参的数据复制指令。其中数据复制指令是记录实参变量、形参变量在数据区的序号。IDX(IN1[I])表示第I个输入变量IN1[I]在数据区的序号，例如IDX(IN1[0])＝0。

[0022] 步骤3，解释执行指令文件，调用函数前，执行数据复制指令，将实际形参值复制到该函数所分配的数据区，之后执行函数调用指令时，传入函数数据区的首地址。优选地，move指令为数据复制指令，call指令为函数执行指令。以图1为例，相当于先执行P1＝IN1[I]、P2＝IN2[I]后，再执行ADD(P1,P2)功能。解释器不需要构建临时堆栈结构，而是复用函数的数据区，运行过程中数据区大小固定，避免了频繁的堆栈申请销毁、数据入栈出栈等操作。

[0023] 综合上述，本发明一种功能函数的数据区复用处理方法，针对IEC61131中定义结构化文本(ST)语言的程序组织单元(POU)中多次调用同一标准函数的情况，进行数据空间的优化，同名标准函数只分配一个公共数据区，该数据存放该函数声明的输入变量、返回值。编译形成指令时，在调用该函数的指令前插入数据复制指令，将实际形参值复制到该函数所分配的数据区，函数的执行时传入固定的数据区首地址。该方法实现了数据区的复用，不需要通过构建临时堆栈来维护函数形参的生命周期，简化了指令解释器的实现，适用于嵌入式实时系统中数据空间有限、执行效率要求高的场合。

[0024] 以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

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