专题介绍：用C语言编写应用层逻辑
基本信息
一般说来，梯形图特别适合逻辑控制程序的编写，因为支持在线监控和调试，现场修改也比较方便。但是梯形图不太适合写复杂的数学运算，例如通过循坏求平均值，通过迭代进行排序，亦或实现一个复杂的数学公式等。如果用梯形图来实现这些东西，可能需要很多很多的功能块，一方面看上去很不紧凑，另一方面效率也比较低，而且还需要占用很多临时变量来存储中间结果。针对这种情况，我们在KQD Application Editor中加入了C语言的支持。C语言的代码在下载时会直接编译成目标硬件的CPU指令，拥有超高执行的效率。C语言实现的计算可以被梯形图调用，C语言中也可以直接读写PLC的变量。
添加C语言子程序
这里举例说明如何在梯形图中添加C代码，在KQD Application Editor的【项目管理】中，右键点击【程序块】，在弹出菜单中选择【插入】子菜单的【Function (SBRx)】命令：
弹出的对话框中，选择插入的单元【SBR_1 (SBR1)】，点击确定：
弹出的对话框中，选择POU类型【NativeC】，点击确定：
即可进入【SBR_1 (SBR1)】的C代码编程界面：
C语言中读写PLC变量
在C语言中，不能直接使用PLC变量来进行运算，这是因为PLC变量一般使用大端模式（高位字节存储在低地址），而C语言中采用的是CPU的默认模式，一般为小端（低位字节存储在低地址）模式，所以必须通过特殊函数来读写PLC变量。假设我们希望在SBR1中实现PLC变量MW20的自加，需要按照下面的方式来书写：
其中GetU16表示从PLC中获取一个无符号16位整数，第1个参数M表示在PLC的M区域中取，第2个参数表示偏移量为20，返回的结果即为存储在MW20的无符号16位整数值。
其中SetU16表示向PLC中写入一个无符号16位整数，第1个参数M表示在PLC的M区域写入，第2个参数表示偏移量为20，第3个参数表示写入的值为C语言中的临时变量v。
我们在主循环中调用此C语言编写的SBR子程序，即可实现PLC变量MW20的自加过程：
全部的PLC变量读函数如下：
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| GetU8(R, O) | 获取8位无符号数据 |
| GetU16(R, O) | 获取16位无符号数据 |
| GetU32(R, O) | 获取32位无符号数据 |
| GetS8(R, O) | 获取8位有符号数据 |
| GetS16(R, O) | 获取16位有符号数据 |
| GetS32(R, O) | 获取32位有符号数据 |
| GetT(R, O, B) | 获取1位数据 |
全部的PLC变量写函数如下：
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| SetU8(R, O, V) | 写入8位无符号数据 |
| SetU16(R, O, V) | 写入16位无符号数据 |
| SetU32(R, O, V) | 写入32位无符号数据 |
| SetS8(R, O, V) | 写入8位有符号数据 |
| SetS16(R, O, V) | 写入16位有符号数据 |
| SetS32(R, O, V) | 写入32位有符号数据 |
| SetT(R, O, B, V) | 写入1位数据 |
参数说明
- R：PLC变量区域，支持：I、Q、M、S、SM、V、T、C、HC、AI、AQ、L、AC。
- O：PLC变量的偏移，字节单位。
- B：PLC变量的位偏移。
- V：PLC变量的值。
如果确实需要PLC变量的地址，可以使用PLC变量的外部声明来获取，例如上面的代码可以写成：
注意这里做运算之前需要进行大小端的转换。
全部的PLC变量外部声明如下：
| extern uint8 Mb_I[] |
| extern uint8 Mb_Q[] |
| extern uint8 Mb_M[] |
| extern uint8 Mb_S[] |
| extern uint8 Mb_SM[] |
| extern uint8 Mb_V[] |
| extern uint8 Mb_T[] |
| extern uint8 Mb_C[] |
| extern uint8 Mb_HC[] |
| extern uint8 Mb_AI[] |
| extern uint8 Mb_AQ[] |
| extern uint8 Mb_L[] |
| extern uint8 Mb_AC[] |
使用数学函数
因为最终需要将C代码编译成目标硬件CPU可以执行的指令，支持的数学函数完全依赖于编译器的实现。目前KQD Application Editor自带的编译器有两款：
- ARM平台：gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major-win32
- ESP32平台：xtensa-esp32-elf-2021r2-8.4.0
只需要在C代码的头部包含【math.h】头文件，即可使用编译器提供的数学函数库，如果目标CPU支持硬件浮点，KQD Application Editor会根据目标硬件的CPU开启硬件浮点功能。
带参数的SBR实现公式计算
虽然我们可以通过C语言来直接读写PLC变量，但是为了接口更为清晰，一个更好的办法就是利用SBR的输入输出参数来封装算法。这里我我们以PT100的温度计算为例，已知PT100在0°以上的计算公式：
Rt1 = R0 * (1 + A * t1 + B * t1 * t1)
其中：
- R0：热电阻在0度的阻值，一般为100欧。
- A：系数，3.9083e-3。
- B：系数，-5.775e-7。
- t1：当前温度。
- Rt1：当前电阻值。
修改SBR1的关联变量如下：
我们创建了一个INPUT变量Res，数据类型是REAL，地址在LD0。还创建了一个OUTPUT变量Temp，数据类型是REAL，地址在LD4。希望SBR1可以通过当前的电阻值Res，换算出当前的温度值Temp。
这里我们使用牛顿迭代法获得公式的近似解：
因为这里使用了fabs来求绝对值，所以需要包含数学库math.h。这里通过GetF32函数从临时变量LD0获取输入电阻；完成计算后通过SetF32函数将结果写入LD4输出温度。
在主程序中调用SBR1，下载程序后进行监控，电阻Res输入120，即可得到当前温度51.5661：
定义全局变量或常量
可以在SBR中定义全局的变量或常量：
这里我们定义了一个全局的数组用于存放每个水泵的高效流量范围。因为数组pumpQ的定义前面有const关键字，数组会被放入FLASH不占用RAM空间。还SBR内部我们可以通过索引来查询每个水泵的高效流量范围。
修改SBR1的关联变量如下：
我们创建了一个INPUT变量PIndex，数据类型是USINT，地址在LB0。还创建了一个OUTPUT变量QLow，数据类型是UINT，地址在LW1。还创建了一个OUTPUT变量QHigh，数据类型是UINT，地址在LW3。希望SBR1可以通过当前的水泵索引PIndex，换算出当前水泵的高效流量范围QLow和QHigh。
在主程序中调用SBR1，下载程序后进行监控，水泵索引PIndex输入2，即可得到当前水泵的高效流量范围QLow和QHigh：
C语言中调用梯形图指令
基于FCC的KQD Application Editor编程系统实际上是一个编译型系统，应用逻辑最终都会编译成目标硬件的CPU指令来执行。在FCC系统中，用梯形图编写的SBR，最终也是需要转换成C代码，然后和用C代码编写的SBR一起编译。对于链接程序来说，用梯形图编写的SBR和用C代码编写的SBR是完全等价的。
基于开发板DK60-STM32F412RE的PLC类型，我们在【SBR_0 (SBR0)】中写入以下梯形图：
点击编译，然后在KQD Application Editor的程序目录中，找到【KQDSoftwarePack\1.0.x\User\Functionals\SMX\Temp】目录下的【Fcc_POU_ECxx.c】文件：
即可看到梯形图编写的SBR0转换的C代码。
我们具体来看第一个网络：
 |  |  |
| Fcc_EC40_LD(QMakeBitBand(K_Mb_SM + 0, 0)) | LD指令，载入SM0.0。 |
| Fcc_param[0].imm.W[0] = 1 | 标记指令执行的位置。 |
| Fcc_param[1].imm.B[0] = (Fcc_PU8Type)0x00 | 设置指令的第1个操作数Port：Socket索引W5500AS0，即索引0。 |
| Fcc_param[2].imm.W[0] = (Fcc_PU16Type)0x0BBA | 设置指令的第2个操作数IpPort：本地端口0x0BBA，即3002。 |
| Fcc_param[3].ptr = (uint8*)(Fcc_PU8Type*)&Mb_V[20] | 设置指令的第3个操作数Status：VB20，因为是输出操作，这里设置地址。 |
| Fcc_ExcuteInstruction(25) | 最后执行Udp_Bind指令，Udp_Bind在本PLC类型的指令号为25。 |
通过观察自动生成的代码可以发现，对于运算类型的代码，例如LD指令，直接带参数调用Fcc_EC40_LD函数即可。对于PLC系统指令，例如Udp_Bind指令，并不是简单的运算，必须由PLC系统来完成，则通过Fcc_ExcuteInstruction函数来实现，不同的PLC系统指令通过指令号来区分。如果是调用PLC系统指令，需要通过一个全局变量Fcc_param来进行参数的交换。
Fcc_param的定义在【Fcc_Priv.h】文件中实现：
可见最多可以传递16个参数给指令。如果是输入参数，需要在imm联合体中设置对应的常数。如果是输出参数，则需要在ptr中给出输出地址。
这里我们新建一个NativeC的SBR1，将SBR0的自动生成的C代码部分拷贝到SBR1中去，让SBR1完成SBR0同样的功能。我们在SBR1的代码上稍作修改，完成一个简单的变量应答功能，当以太网的UDP的端口收到变量字符串时，通过字符串形式发送变量的值：
将此程序下载到开发板DK60-STM32F412RE，在状态表中设置VW10的值：
打开TCP&UDP测试工具，通过UDP连接到开发板的3002端口，发送字符串【VW10】，则可以看到开发板返回的值【4455】