[發明專利]基于改進任務調度機制的多任務斷點調試方法

有效

• 申請號: 201710621264.2
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN109308213B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 盧海松;吳波;牛洪海;徐衛峰;臧峰
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48;G06F11/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供基于改進任務調度機制的多任務斷點調試方法，包括步驟：a)根據多運算任務間的協調管理需求，定義一級任務控制塊，一個或多個一級任務控制塊組成一級任務控制隊列；b)根據單個運算任務的運行需求、斷點信息存儲需求，定義二級任務控制塊；c)建立多運算任務間的一級任務管理機制；d)依據斷點調試功能的類別，針對每類調試指令，建立相應的指令預處理機制，實現調試指令到結構化的任務控制描述的轉化并添加到二級任務控制塊；e)定義運算任務的多個運行狀態，實現運算任務不同運行態之間的轉換。本發明最大限度地保證了高優先級運算任務的執行及處理器資源的充分利用，實現了控制邏輯的斷點調試功能。

技術領域

本發明屬于工業自動化控制領域，特別提供了基于改進任務調度機制的多任務斷點調試方法，用于工業過程控制系統中分布式控制器的軟件內核設計。

背景技術

隨著工業生產過程對自動化水平的要求不斷提高，DCS/PLC控制系統在各個領域得到了廣泛的應用。在工藝復雜、控制實時性和精確性要求較高的場合，分布式控制器(以下簡稱控制器)不僅要有常規的控制功能，而且需要支持多個周期運算任務，以滿足同一系統不同對象的控制要求。

應用場景的復雜度直接導致了控制器控制邏輯復雜度的增大，這給邏輯調試帶來了諸多不便。常規的邏輯調試方法僅能通過邏輯的運算結果判斷邏輯的正確性，而無法獲取邏輯運算過程中的斷面數據，因此調試效率低下，邏輯漏洞查找困難。為解決上述問題，需要在控制器中集成斷點調試功能，以實現對運算任務運行的人為控制。而現有工控廠家往往并不支持該功能或支持的斷點調試功能單一。

對于DCS/PLC控制系統而言，斷點調試，指在控制邏輯的調試過程中，為了找到控制邏輯的錯誤或漏洞，在控制邏輯的某最小運算單元處設置一個斷點，在調試狀態下，控制邏輯運算到斷點處則停止執行，所有數據保持當前狀態。通過設置多個斷點或使用諸如逐步、逐頁、逐塊的虛擬斷點，一步一步跟蹤控制邏輯的運算過程，根據控制邏輯停止時的斷面數據，定位控制邏輯的錯誤或漏洞。

斷點調試通過控制邏輯中的斷點干預控制器運算任務的運行過程，其中涉及到控制器對控制邏輯的執行機制。目前控制器對于控制邏輯的處理，一般分為兩類，即解釋執行機制和編譯執行機制。采用解釋執行機制的控制器，其內核對算法邏輯邊解釋邊執行。而采用編譯執行機制的控制器，其內核執行的是由算法邏輯語言編譯形成的機器指令碼。如果在采用編譯執行機制的控制器上實現調試功能，需要維護算法組態和目標程序之間的編譯信息，而采用解釋執行機制，則可以簡化調試過程。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了基于改進任務調度機制的多任務斷點調試方法，該方法屬于解釋執行機制的范疇，整個控制邏輯由若干邏輯組態頁組成，每個邏輯組態頁由若干個實例化了的算法單元通過輸入輸出的連接組成。每個算法單元實例對象通過全局唯一的頁號和塊號組合進行定位標記。在此基礎上，實現控制器對多周期邏輯運算任務的支持，以及對控制邏輯的斷點調試功能。從而提高控制邏輯的調試效率，更快捷地定位控制邏輯錯誤或漏洞。

本發明提供的基于改進任務調度機制的多任務斷點調試方法，包括如下步驟：

a)根據多運算任務間的協調管理需求，定義一級任務控制塊，一個或多個一級任務控制塊組成一級任務控制隊列；

b)根據單個運算任務的控制需求、斷點信息存儲需求及運算任務中斷后恢復運行所需的必要信息，定義二級任務控制塊；

c)在滿足多運算任務基本調度需求且多優先級運算任務的周期及負荷相互之間不影響、不受限的條件下，建立多運算任務間的一級任務管理機制，實現在不同時間片內，控制多個運算任務根據優先級的高低順序依次執行，并將相關控制信息通過一級任務控制塊發送到二級任務控制塊；

d)依據斷點調試功能的類別，針對每類調試指令，建立相應的指令預處理機制，實現調試指令到結構化的任務控制描述的轉化并添加到二級任務控制塊；