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摘 要 本文主要介绍了一种用于机器人控制系统中应用程序的开发框架DAREE。应用程序中每个Applet构成一个业务控制单元，每个业务单元由组件对象组成，实现基本的控制业务需求。同时该开发框架提供了一系列的基本功能模块，如消息队列、定時器等基础服务，实现应用程序的快速开发。
关键词 DAREE Applet 消息队列 定时器
中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）02-0011-02
1 前言
近年来，机器人控制系统要求越来越复杂，为了简化应用程序开发过程，提高应用程序开发效率，提出一种应用程序开发框架DAREE，将控制系统中的业务进行管理和拆分，将系统资源进行统一规划。
2 DAREE
DAREE（Distributiion Automation Runtime Execute Environment）为Applet的运行提供一套基本的运行环境，并向应用程序提供一系列服务类库[1]，该类库实现了对操作系统服务的封装。同时该框架实现了一套设备抽象层，提高应用程序的可移植性（见图2）。
DAREE建立在Linux操作系统之上，以下是概要性描述：
（1）DAREE基于嵌入式Linux，分成内核空间和用户空间;
（2）最底层是硬件层，控制系统中的一些外围的器件;
（3）内核空间为设备驱动层;
（4）用户空间分为三层，PAL、SAL、Applet，基于组件的设计思想;
（5）PAL是 Platform Access Layer的缩写，是移植层，操作系统相关;
（6）SAL是Shared Access Layer 的缩写，包含一系列的类库;
（7）应用程序层，不同的业务只需要开发不同的Applet;
（8）3rd表示是第三方开发的组件;
（9）用C语言进行设计[2]，增强平台兼容性。
2.1 组件对象
组件对象分为静态和动态两种方式，静态组件的代码和框架一起参与编译，动态组件的代码独立编译。两种组件使用上并不区分，动态组件的存在是为了将组件的开发和Applet进行解耦，提高组件对象的灵活性和功能扩展性[3]。
2.2 Applet
Applet是DAREE上开发应用程序的最小单位，是一个业务逻辑的功能集合。Applet有stop、Starting、Run、Closing、Terminating这五种状态。见下图：
（1）一个Applet开始于StartApplet，将Applet处于Stop状态，并开始创建Applet;
（2）创建动作完成后，Applet处于Starting状态，并收到EVT_APP_START事件;
（3）Applet处理完EVT_APP_START后，进入Run状态，直到用户调用CloseApplet;
（4）Applet进入Closing状态，收到EVT_APP_STOP事件;
（5）最后Applet会进入Terminating状态，完成Applet和内部资源的释放，结束Applet。
2.3 消息队列
该应用程序框架采用基于消息驱动的方式运行，Applet通过消息接口类，可以快速实现消息队列功能。用户只需要通过IHandle接口生产消息，并通过Send函数将消息发送出去，系统通过消息中的信息找到该消息的事件处理函数进行处理。
2.4 配置管理
配置管理接口IConfig，用于保存各个模块需要保存的配置信息，该框架提供了统一的配置管理接口IConfig， 并通过文件的形式进行配置信息的保存，系统为各个模块分配了统一的标签，模块通过标签获得私有的配置信息。
2.5 定时器
定时器在Applet开发过程中是一种常用功能，提供了延迟服务和异步处理的功能。Timer的实现是通过生成Message并带上时间参数，加入到IMessageQueue队列中，实现了Timer的延时处理能力。
2.6 异步事件
异步事件Resume是DAREE提供的另一个异步事件处理功能，比如用户需要读取一个大数据量文件，可以通过Resume功能分步进行读取。本框架将Resume异步事件设计在DAREE的主线程空闲时进行操作，避免对主业务功能的影响。
2.7 日志管理
日志管理是“查看我关心的信息”。本系统日志管理通过日志等级和过滤字符完成日志管理，通过LOG_V，LOG_D，LOG_I，LOG_W，LOG_E进行日志的等级输出，并通过过滤字符串进行日志过滤来达到日志控制的目的。
2.8 设备控制接口
本系统由IPort接口实现统一的设备控制，并为数据传输提供了一套通用的接口函数，如Read、Write、GetLastError 等等。通过IPort接口，可以打开一个设备，通过read接口进行设备的读取，通过write进行设备的写入操作，实现对一个设备的控制操作。
2.9 内存管理
本系统实现了一套内存检测机制，当Applet退出时，判断Applet是否有内存泄漏现象，如果有则打印出消息，供工程师进行检查。实现原理是在应用程序分配内存时，给内存打上标记，根据标记信息判断是否有内存泄漏。
3 总结
本文提出了一种用于机器人控制系统中应用程序的开发框架DAREE，该框架以Applet为单位管理业务功能模块，通过DAREE提供的系统接口，可以快速实现消息队列、定时器、异步事件处理、日志管理、内存管理等基础功能。
参考文献：
[1] Stanley B. Lippman，Josée Lajoie，Barbara E. Moo著. C Primer（中文版 第5版）[M].北京：电子工业出版社， 2013.
[2] Stanley，B.，Lippman，侯捷译.深度探索C 对象模型[M].北京：电子工业出版社，2012.
[3] 埃里克·伽玛（Erich Gamma）.设计模式：可复用面向对象软件的基础[M].北京：机械工业出版社，2019.
（合肥科大智能机器人技术有限公司南京分公司，江苏 南京 210000）
关键词 DAREE Applet 消息队列 定时器
中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）02-0011-02
1 前言
近年来，机器人控制系统要求越来越复杂，为了简化应用程序开发过程，提高应用程序开发效率，提出一种应用程序开发框架DAREE，将控制系统中的业务进行管理和拆分，将系统资源进行统一规划。
2 DAREE
DAREE（Distributiion Automation Runtime Execute Environment）为Applet的运行提供一套基本的运行环境，并向应用程序提供一系列服务类库[1]，该类库实现了对操作系统服务的封装。同时该框架实现了一套设备抽象层，提高应用程序的可移植性（见图2）。
DAREE建立在Linux操作系统之上，以下是概要性描述：
（1）DAREE基于嵌入式Linux，分成内核空间和用户空间;
（2）最底层是硬件层，控制系统中的一些外围的器件;
（3）内核空间为设备驱动层;
（4）用户空间分为三层，PAL、SAL、Applet，基于组件的设计思想;
（5）PAL是 Platform Access Layer的缩写，是移植层，操作系统相关;
（6）SAL是Shared Access Layer 的缩写，包含一系列的类库;
（7）应用程序层，不同的业务只需要开发不同的Applet;
（8）3rd表示是第三方开发的组件;
（9）用C语言进行设计[2]，增强平台兼容性。
2.1 组件对象
组件对象分为静态和动态两种方式，静态组件的代码和框架一起参与编译，动态组件的代码独立编译。两种组件使用上并不区分，动态组件的存在是为了将组件的开发和Applet进行解耦，提高组件对象的灵活性和功能扩展性[3]。
2.2 Applet
Applet是DAREE上开发应用程序的最小单位，是一个业务逻辑的功能集合。Applet有stop、Starting、Run、Closing、Terminating这五种状态。见下图：
（1）一个Applet开始于StartApplet，将Applet处于Stop状态，并开始创建Applet;
（2）创建动作完成后，Applet处于Starting状态，并收到EVT_APP_START事件;
（3）Applet处理完EVT_APP_START后，进入Run状态，直到用户调用CloseApplet;
（4）Applet进入Closing状态，收到EVT_APP_STOP事件;
（5）最后Applet会进入Terminating状态，完成Applet和内部资源的释放，结束Applet。
2.3 消息队列
该应用程序框架采用基于消息驱动的方式运行，Applet通过消息接口类，可以快速实现消息队列功能。用户只需要通过IHandle接口生产消息，并通过Send函数将消息发送出去，系统通过消息中的信息找到该消息的事件处理函数进行处理。
2.4 配置管理
配置管理接口IConfig，用于保存各个模块需要保存的配置信息，该框架提供了统一的配置管理接口IConfig， 并通过文件的形式进行配置信息的保存，系统为各个模块分配了统一的标签，模块通过标签获得私有的配置信息。
2.5 定时器
定时器在Applet开发过程中是一种常用功能，提供了延迟服务和异步处理的功能。Timer的实现是通过生成Message并带上时间参数，加入到IMessageQueue队列中，实现了Timer的延时处理能力。
2.6 异步事件
异步事件Resume是DAREE提供的另一个异步事件处理功能，比如用户需要读取一个大数据量文件，可以通过Resume功能分步进行读取。本框架将Resume异步事件设计在DAREE的主线程空闲时进行操作，避免对主业务功能的影响。
2.7 日志管理
日志管理是“查看我关心的信息”。本系统日志管理通过日志等级和过滤字符完成日志管理，通过LOG_V，LOG_D，LOG_I，LOG_W，LOG_E进行日志的等级输出，并通过过滤字符串进行日志过滤来达到日志控制的目的。
2.8 设备控制接口
本系统由IPort接口实现统一的设备控制，并为数据传输提供了一套通用的接口函数，如Read、Write、GetLastError 等等。通过IPort接口，可以打开一个设备，通过read接口进行设备的读取，通过write进行设备的写入操作，实现对一个设备的控制操作。
2.9 内存管理
本系统实现了一套内存检测机制，当Applet退出时，判断Applet是否有内存泄漏现象，如果有则打印出消息，供工程师进行检查。实现原理是在应用程序分配内存时，给内存打上标记，根据标记信息判断是否有内存泄漏。
3 总结
本文提出了一种用于机器人控制系统中应用程序的开发框架DAREE，该框架以Applet为单位管理业务功能模块，通过DAREE提供的系统接口，可以快速实现消息队列、定时器、异步事件处理、日志管理、内存管理等基础功能。
参考文献：
[1] Stanley B. Lippman，Josée Lajoie，Barbara E. Moo著. C Primer（中文版 第5版）[M].北京：电子工业出版社， 2013.
[2] Stanley，B.，Lippman，侯捷译.深度探索C 对象模型[M].北京：电子工业出版社，2012.
[3] 埃里克·伽玛（Erich Gamma）.设计模式：可复用面向对象软件的基础[M].北京：机械工业出版社，2019.
（合肥科大智能机器人技术有限公司南京分公司，江苏 南京 210000）