许志瑜

（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）

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）。

图2 DAREE 系统架构图

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：

图1 Applet 状态迁移图

（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。