ShIoTiny: Knoten, Verbindungen und Ereignisse oder Besonderheiten beim Zeichnen von Programmen

Wichtige Punkte oder worum es in diesem Artikel geht

Das Thema des Artikels ist visuelle Programmierung von SPS ShIoTiny für das intelligente Zuhause, wie hier beschrieben: ShIoTiny: kleine Automatisierung, Internet der Dinge oder „sechs Monate vor dem Urlaub“.

Sehr kurz werden Konzepte wie Knoten, Verbindungen, Ereignisse, sowie die Besonderheiten des Ladens und der Ausführung des visuellen Programms auf ESP8266, das die Basis der SPS bildet ShIoTiny.

Einführung oder ein paar organisatorische Fragen

In dem vorherigen Artikel über meine Entwicklung habe ich einen kurzen Überblick über die Möglichkeiten des Controllers gegeben. ShIoTiny.

Seltsamerweise zeigte die Öffentlichkeit ein starkes Interesse und stellte mir viele Fragen. Einige Leute boten sogar sofort an, den Controller von mir zu kaufen. Nein, ich habe nichts dagegen, ein wenig Geld zu verdienen, aber mein Gewissen erlaubt es mir nicht, ein sehr unausgereiftes Produkt zu verkaufen.

Deshalb habe ich die Binärdateien des Firmwares und das Schaltbild des Geräts auf GitHub veröffentlicht: Firmware + kurze Anleitung + Schaltbild + Beispiele.

Jetzt kann jeder den ESP-07 flashen und selbst mit der Firmware experimentieren. Wenn jemand unbedingt ein Board wie auf dem Foto möchte, habe ich noch einige Stück davon. Schreiben Sie mir eine E-Mail shiotiny@yandex.ru. Aber wie der unvergessliche Ogurcov sagte: «Ich übernehme dafür keine Verantwortung!».

Kommen wir also zum Wesentlichen: Was ist ein „Knoten» (Node) und „EreignisWie funktioniert das Programm?

Ganz einfach – beginnen wir der Reihe nach: mit dem Laden des Programms.

Wie wird das Programm geladen?

Lassen Sie uns damit anfangen, was passiert, wenn wir den Knopf drücken Hochladen im Editor ElDraw und unser Schema-Programm, das aus schönen Kästchen besteht, ins Gerät übertragen wird.

Zuerst wird basierend auf unserem gezeichneten Schema eine textliche Beschreibung erstellt.
Als Nächstes wird überprüft, ob alle Eingänge der Knoten mit den Ausgängen verbunden sind. Es dürfen keine 'hängenden' Eingänge vorhanden sein. Wenn ein solcher Eingang gefunden wird, kann das Schema in ShIoTiny nicht geladen werden, und der Editor zeigt eine entsprechende Warnung an.

Wenn alles erfolgreich war, sendet der Editor die textliche Beschreibung des Schemas einzelnd zu jedem Knoten an ShIoTiny. Selbstverständlich wird das bestehende Schema aus ShIoTiny vorher entfernt. Die erhaltene textliche Beschreibung wird im FLASH-Speicher gespeichert.

Übrigens, wenn Sie das Schema aus dem Gerät entfernen möchten, laden Sie einfach ein leeres Schema (das keinen Knoten enthält) hoch.

Sobald das gesamte Schema-Programm in den ShIoTiny PLC geladen ist, beginnt es mit der 'Ausführung'. Was bedeutet das?

Es ist wichtig zu beachten, dass die Prozesse zum Laden des Schemas aus dem FLASH-Speicher beim Einschalten und beim Empfang des Schemas aus dem Editor identisch sind.

Zuerst erfolgt die Erstellung von Objektknoten auf Basis ihrer Beschreibung.
Anschließend werden die Verbindungen zwischen den Knoten hergestellt. Das bedeutet, dass die Ausgänge mit den Eingängen und die Eingänge mit den Ausgängen verknüpft werden.

Und erst nach all dem wird der Hauptausführungszyklus des Programms gestartet.

Ich habe lange daran geschrieben, aber der gesamte Prozess – vom Laden des Schemas aus dem FLASH-Speicher bis zum Start des Hauptzyklus – dauert für ein Schema mit 60-80 Knoten nur Bruchteile einer Sekunde.

Wie funktioniert der Hauptzyklus? Ganz einfach. Zuerst wartet er auf ein Ereignis, Ereignisse das in einem der Knoten auftritt, und verarbeitet dann dieses Ereignis. Und das geht immer weiter, oder bis ein neues Schema in ShIoTiny geladen wird.

Ich habe schon mehrfach solche Dinge erwähnt wie Ereignisse, Knoten und Verbindungen. Aber was ist das aus programmechnischer Sicht? Darüber werden wir heute sprechen.

Knoten, Verbindungen und Ereignisse

Ein Blick auf die Beispiele der Programm-Schemata für ShIoTiny, zeigt, dass ein Schema nur aus zwei Entitäten besteht – Knoten (oder Elementen) und den Verbindungen zwischen ihnen.

Knoten, Knoten oder Element des Schemas – ist eine virtuelle Darstellung von etwas Handlungen über den Daten. Dies kann eine arithmetische Operation, eine logische Operation oder überhaupt eine beliebige Operation sein, die uns in den Sinn kommt. Das Wichtigste ist, dass der Knoten einen Eingang und einen Ausgang hat.

Anmeldung — ist der Ort, an dem der Knoten Daten empfängt. Die Darstellungen der Eingänge sind Punkte, die sich immer auf der linken Seite des Knotens befinden.

Ausgang — ist der Ort, von dem das Ergebnis der Arbeit des Knotens entnommen wird. Die Darstellungen der Ausgänge sind Punkte, die sich immer auf der rechten Seite des Knotens befinden.

Einige Knoten haben keine Eingänge. Solche Knoten generieren Ergebnisse in sich selbst. Beispielsweise ein Konstantenknoten oder ein Sensorknoten: sie benötigen keine Daten von anderen Knoten, um ein Ergebnis zu liefern.

Andere Knoten hingegen haben keine Ausgänge. Dies sind Knoten, die beispielsweise Ausgabegeräte (Relais oder ähnliche) darstellen. Sie empfangen Daten, generieren jedoch kein für andere Knoten verfügbares Berechnungsergebnis.

Darüber hinaus gibt es noch einen einzigartigen Kommentarknoten. Er tut nichts und hat weder Eingänge noch Ausgänge. Sein Zweck ist es, eine Erklärung im Diagramm zu sein.

Was ist "Ereignis»? Ereignis — ist das Entstehen neuer Daten in einem Knoten. Ereignisse können beispielsweise Folgendes umfassen: eine Änderung des Status eines Eingangs (Knoten Input), den Empfang von Daten von einem anderen Gerät (Knoten MQTT und UDP nachzudenken), das Verstreichen eines bestimmten Zeitintervalls (Knoten Timer und Delay) und so weiter.

Warum sind Ereignisse wichtig? Sie dienen dazu festzustellen, in welchem Knoten neue Daten entstanden sind und welche Knotenstatus aufgrund der erhaltenen neuen Daten geändert werden müssen. Ein Ereignis „wandert“ gewissermaßen durch die Kette von Knoten, bis es alle Knoten erreicht hat, deren Status überprüft und geändert werden muss.

Alle Knoten können in zwei Kategorien unterteilt werden.
Knoten, die Ereignisse generieren können, nennen wir „aktive Knoten».
. Knoten, die keine Ereignisse generieren können, nennen wir „passive Knoten».

. Wenn ein Knoten ein Ereignis generiert (d. h. wenn neue Daten an seinem Ausgang erscheinen), ändert sich im Allgemeinen der Zustand der gesamten Kette von Knoten, die mit dem Ausgang des Ereignis-generierenden Knotens verbunden sind.

Um es zu verdeutlichen, betrachten wir ein Beispiel in der Abbildung.

Die aktiven Knoten hier sind — Input1, Input2 und Input3. Die anderen Knoten sind inaktiv. Lassen Sie uns betrachten, was passiert, wenn ein bestimmter Eingang geschlossen wird. Die Ergebnisse sind zur besseren Übersicht in einer Tabelle zusammengefasst.

Wie wir sehen, wird bei einem Ereignis eine Kette vom Ereignisursprungsknoten bis zum Endknoten erstellt. Der Zustand der Knoten, die nicht in die Kette fallen, bleibt unverändert.

Eine berechtigte Frage entsteht: Was passiert, wenn zwei oder sogar mehrere Ereignisse gleichzeitig auftreten?

Als Liebhaber der Kreativität von Gleb Anfilov möchte ich den neugierigen Fragesteller auf sein Buch "Flucht vor den Überraschungen" hinweisen. Es ist wie eine "Theorie der Relativität für die Kleinsten", die erklärt, was "gleichzeitig" bedeutet und wie man damit umgeht.

Aber rein praktisch ist alles viel einfacher: Wenn zwei oder mehrere Ereignisse auftreten, werden nacheinander alle Ketten von jedem Ereignisursprung in der Reihenfolge erstellt und verarbeitet, ohne dass es Wunder gibt.

Eine ganz legale Frage eines neugierigen Lesers könnte sein: Was passiert, wenn die Knoten in einem Ring verbunden werden? Oder, wie es unter den Experten heißt – eine Rückkopplung einführen. Das bedeutet, den Ausgang eines Knoten mit dem Eingang des vorhergehenden Knotens zu verbinden, sodass der Zustand des Ausgangs dieses Knotens auf den Zustand seines eigenen Eingangs Einfluss nimmt. Der Editor lässt keine direkte Verbindung zwischen dem Ausgang eines Knotens und seinem eigenen Eingang zu. ElDrawIndirekt, wie im folgenden Bild gezeigt, ist das jedoch möglich.

Was passiert also in diesem Fall? Die Antwort ist sehr "eindeutig": es kommt darauf an, welche Knoten verwendet werden. Lassen Sie uns ein Beispiel anhand der Abbildung betrachten.

Wenn die Kontakte des Eingangs Input1 an der oberen Eingangsseite des Knotens A offen sind – 0. Am Ausgang des Knotens A ebenfalls 0. Am Ausgang des Knotens B – 1. Und schließlich am unteren Eingang des Knotens A – 1. Alles klar. Wer es nicht versteht – schauen Sie sich die Beschreibung an, wie die "UND"- und "NICHT"-Knoten arbeiten.

Jetzt schließen wir die Eingänge Input1 zusammen, d.h. wir legen eine Eins am oberen Eingang des Knotens A an. Wer sich mit Elektronik auskennt, weiß, dass wir tatsächlich ein klassisches Schaltungsschema eines Generators auf logischen Bauelementen erhalten. Grundsätzlich sollte dieses Schema endlos die Ausgaben der Elemente A und B in den Sequenzen 1-0-1-0-1-0… und 0-1-0-1-0-1-… liefern. Schließlich sollte das Ereignis ständig den Zustand der Knoten A und B ändern, und zwar im Wechsel 2-3-2-3…!

In Wirklichkeit passiert das jedoch nicht. Die Schaltung gerät in einen zufälligen Zustand – entweder bleibt das Relais eingeschaltet oder ausgeschaltet, oder es kann auch leicht summen, indem es mehrmals nacheinander ein- und ausgeschaltet wird. Das hängt ganz von den Wetterbedingungen am Südpol des Mars ab. Und genau das erklärt, warum es so ist.

Das Ereignis am Knoten Input1 ändert den Zustand von Knoten A, dann von Knoten B, und so weiter im Kreis mehrere Male. Das Programm erkennt das "Zirkeln" des Ereignisses und beendet diesen Zirkus zwangsläufig. Danach werden die Zustandsänderungen der Knoten A und B blockiert, bis ein neues Ereignis eintritt. Der Moment, in dem das Programm entscheidet – "Genug mit dem Herumwirbeln!" – hängt im Allgemeinen von vielen Faktoren ab und kann als zufällig angesehen werden.

Seien Sie vorsichtig, wenn Sie Knoten in einem Ring verbinden – die Effekte sind nicht immer offensichtlich! Stellen Sie sicher, dass Sie genau wissen, was Sie tun und warum!

Kann man dennoch einen Generator mit den uns zur Verfügung stehenden Knoten bauen? Ja, das ist möglich! Dafür benötigen wir jedoch einen Knoten, der selbst in der Lage ist, Ereignisse zu generieren. So einen Knoten gibt es – das ist die ‚Verzögerungslinie‘. Sehen wir uns an, wie der Generator mit einer Periode von 6 Sekunden im folgenden Bild funktioniert.

Das Schlüsselelement des Generators ist Knoten A – die Verzögerungslinie. Wenn Sie den Eingang der Verzögerungslinie von 0 auf 1 ändern, wird 1 nicht sofort am Ausgang angezeigt, sondern erst nach einer festgelegten Zeit. In unserem Fall sind das 3 Sekunden. Ebenso erscheint 0 am Ausgang erst nach denselben 3 Sekunden, wenn der Eingang der Verzögerungslinie von 1 auf 0 geändert wird. Die Verzögerungszeit wird in Zehntelsekunden angegeben, das bedeutet, der Wert 30 entspricht 3 Sekunden.

Ein besonderes Merkmal der Verzögerungslinie ist, dass sie ein Ereignis nach Ablauf der Verzögerungszeit generiert.

Angenommen, anfangs beträgt der Ausgang der Verzögerungsleitung 0. Nach dem Durchlaufen des Knotens B — Inverter — wird dieses 0 zu 1 und gelangt an den Eingang der Verzögerungsleitung. Zunächst passiert nichts. Der Ausgang der Verzögerungsleitung bleibt 0, aber die Zeitmessung der Verzögerung beginnt. Nach 3 Sekunden. Sofort generiert die Verzögerungsleitung ein Ereignis. Am Ausgang erscheint 1. Diese 1 wird nach dem Durchlaufen des Knotens B — Inverter — zu 0 und gelangt an den Eingang der Verzögerungsleitung. Nach weiteren 3 Sekunden... und der Prozess wiederholt sich. Das heißt, der Ausgang der Verzögerungsleitung wechselt alle 3 Sekunden von 0 auf 1 und dann von 1 auf 0. Das Relais klickt. Der Generator läuft. Die Impulsperiode beträgt 6 Sekunden (3 Sekunden Ausgang Null und 3 Sekunden Eins).

In realen Schaltungen ist jedoch in der Regel nicht einmal dieses Beispiel erforderlich. Es gibt spezielle Timer-Knoten, die hervorragend und ohne fremde Hilfe eine Impulsfolge mit einer festgelegten Periode generieren. Die Dauer von "Null" und "Eins" in diesen Impulsen beträgt jeweils die Hälfte der Periode.

Für die Festlegung periodischer Aktionen verwenden Sie Timer-Knoten.

Ich möchte anmerken, dass solche digitalen Signale, bei denen die Dauer von '0' und '1' gleich ist, als 'Meander' bezeichnet werden.

Ich hoffe, ich konnte die Frage darüber, wie Ereignisse zwischen Knoten weitergeleitet werden und was man vermeiden sollte, ein wenig klären.

Fazit und Links

Der Artikel ist kurz geraten, aber er ist eine Antwort auf die aufgetretenen Fragen zu Knoten und Ereignissen.

Mit der Weiterentwicklung der Firmware und dem Auftauchen neuer Beispiele werde ich darüber schreiben, wie man ShIoTiny kurze Artikel verfasst, solange es für die Menschen interessant bleibt.

Wie zuvor gilt: Schema, Firmware, Beispiele, Knotenbeschreibung und alles andere finden Sie hier..

Fragen, Wünsche, Kritik – bitte hierher: shiotiny@yandex.ru

Quelle: habr.com