一个轴信息类AxisInfo实现

最新推荐文章于 2025-05-21 17:38:51 发布
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分类专栏： C# 设备制造 文章标签： c#
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接：https://blog.csdn.net/zkmrobot/article/details/148088180
版权 
public class AxisInfo : INamed<string>
{
    private const int DriveTypeBlockNumber = 0;

    private const int FirmwareBlockNumber = 6;

    private readonly int axisNumber;

    private ComponentType? axisType;

    private int? servoRate;

    private float? maximumAmperage;

    private float? maximumVoltage;

    private CommandOutputType? commandOutputType;

    private readonly Controller controller;

    private MotionDriveInformation containingDrive;

    private Version firmwareVersion;

    private int fpgaVersion;

    private FlashConfigStatus flashConfigStatus;

    public int Number => axisNumber;

    public ComponentType AxisType
    {
        get
        {
            if (!axisType.HasValue)
            {
                int pdwOne_ = 0;
                int pdwTwo_ = 0;
                int pdwThree_ = 0;
                int pdwFour_ = 0;
                ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, Wrapper.AerStatusGetDriveInfoBlockEx(controller.Handle.Value, 0, axisNumber, ref pdwOne_, ref pdwTwo_, ref pdwThree_, ref pdwFour_));
                if (!Global.CoreDriveIdMappings.TryGetValue((Drive)pdwFour_, out var value))
                {
                    value = ComponentType.Unknown;
                }

                axisType = value;
            }

            return axisType.Value;
        }
    }

    public int ServoRate
    {
        get
        {
            if (!servoRate.HasValue)
            {
                int pdwServoRate_ = 0;
                ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, Wrapper.AerStatusGetAxisServoRate(controller.Handle.Value, axisNumber, ref pdwServoRate_));
                servoRate = pdwServoRate_;
            }

            return servoRate.Value;
        }
    }

    public float MaximumAmperage
    {
        get
        {
            if (!maximumAmperage.HasValue)
            {
                float pdwPeakRating_ = 0f;
                ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, Wrapper.AerStatusGetAmpPeakRating(controller.Handle.Value, axisNumber, ref pdwPeakRating_));
                maximumAmperage = pdwPeakRating_;
            }

            return maximumAmperage.Value;
        }
    }

    public float MaximumVoltage
    {
        get
        {
            if (!maximumVoltage.HasValue)
            {
                maximumVoltage = (float)(double)controller.Commands.Execute($"DRIVEINFO(@{axisNumber}, DATAITEM_MaximumVoltage)");
            }

            return maximumVoltage.Value;
        }
    }

    public CommandOutputType CommandOutputType
    {
        get
        {
            if (!commandOutputType.HasValue)
            {
                commandOutputType = (CommandOutputType)(double)controller.Commands.Execute($"DRIVEINFO(@{axisNumber}, DATAITEM_CommandOutputType)");
            }

            return commandOutputType.Value;
        }
    }

    public string Name => controller.Parameters.Axes[axisNumber].AxisNameParameter.CachedValue;

    internal Controller Controller => controller;

    public MotionDriveInformation Drive
    {
        get
        {
            return containingDrive;
        }
        internal set
        {
            if (value == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("value");
            }

            containingDrive = value;
        }
    }

    public Version FirmwareVersion
    {
        get
        {
            if (firmwareVersion == null)
            {
                int pdwOne_ = 0;
                int pdwTwo_ = 0;
                int pdwThree_ = 0;
                int pdwFour_ = 0;
                ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, Wrapper.AerStatusGetDriveInfoBlockEx(controller.Handle.Value, 6, axisNumber, ref pdwOne_, ref pdwTwo_, ref pdwThree_, ref pdwFour_));
                firmwareVersion = new Version(pdwOne_, pdwTwo_, pdwThree_, pdwFour_);
            }

            return firmwareVersion;
        }
    }

    public int FPGAVersion => fpgaVersion;

    public FlashConfigStatus FlashConfigStatus
    {
        get
        {
            if (flashConfigStatus == null)
            {
                int flashConfigstatus_ = 0;
                ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, Wrapper.AerGetFlashConfigStatus(controller.Handle.Value, axisNumber, ref flashConfigstatus_));
                flashConfigStatus = new FlashConfigStatus(flashConfigstatus_);
            }

            return flashConfigStatus;
        }
    }

    internal AxisInfo(Controller controller, int axisNumber, int fpgaVersion)
    {
        this.controller = controller;
        this.axisNumber = axisNumber;
        this.fpgaVersion = fpgaVersion;
    }

    internal void invalidateData()
    {
        axisType = null;
        servoRate = null;
        maximumAmperage = null;
        firmwareVersion = null;
        maximumVoltage = null;
        commandOutputType = null;
    }
}

AxisInfo 是一个表示轴信息的类，实现了 INamed<string> 接口，主要用于运动控制系统中轴(axis)相关信息的封装和管理。

类结构概述

核心字段

  • axisNumber: 轴编号

  • 多个可空字段用于缓存信息：axisType, servoRate, maximumAmperage等

  • controller: 关联的控制器对象

  • containingDrive: 所属的驱动信息

主要属性

  1. 基本信息:

    • Number: 轴编号

    • Name: 轴名称(来自控制器参数)

    • Controller: 关联的控制器

  2. 技术规格:

    • AxisType: 轴类型

    • ServoRate: 伺服速率

    • MaximumAmperage: 最大电流

    • MaximumVoltage: 最大电压

  3. 版本信息:

    • FirmwareVersion: 固件版本

    • FPGAVersion: FPGA版本

    • FlashConfigStatus: 闪存配置状态

  4. 驱动信息:

    • Drive: 所属驱动信息

    • CommandOutputType: 命令输出类型

关键设计特点

1. 延迟加载模式

大多数属性采用延迟加载设计，首次访问时才从控制器获取数据：

public ComponentType AxisType
{
    get
    {
        if (!axisType.HasValue)
        {
            // 从控制器获取数据
            int pdwOne_ = 0;
            // ...调用Wrapper方法获取数据...
            axisType = value;
        }
        return axisType.Value;
    }
}

这种设计:

  • 减少不必要的控制器调用

  • 提高性能(只在需要时获取数据)

  • 通过字段缓存已获取的数据

2. 异常处理机制

使用ExceptionResolver.ResolveThrow统一处理底层调用异常:

ExceptionResolver.ResolveThrow(controller, 
    Wrapper.AerStatusGetDriveInfoBlockEx(...));

3. 数据失效机制

提供invalidateData()方法清空缓存，强制下次访问时重新获取:

internal void invalidateData()
{
    axisType = null;
    servoRate = null;
    // ...其他字段置空...
}

4. 控制器集成

通过Controller对象执行命令和获取参数:

maximumVoltage = (float)(double)controller.Commands.Execute(
    $"DRIVEINFO(@{axisNumber}, DATAITEM_MaximumVoltage)");

典型使用场景

1. 获取轴信息

var axis = new AxisInfo(controller, axisNumber, fpgaVersion);
Console.WriteLine($"Axis {axis.Number}: {axis.Name}");
Console.WriteLine($"Type: {axis.AxisType}, Servo Rate: {axis.ServoRate}Hz");

2. 监控轴状态

if (axis.MaximumAmperage > threshold)
{
    // 处理过流情况
}

3. 固件升级检查

if (axis.FirmwareVersion < requiredVersion)
{
    // 提示需要升级固件
}

设计模式分析

  1. 代理模式:

    • 作为控制器和轴信息之间的代理

    • 隐藏底层复杂的调用细节

  2. 缓存模式:

    • 属性值首次获取后缓存

    • 通过invalidateData可清除缓存

  3. 延迟初始化:

    • 数据只在首次访问时加载

潜在改进建议

  1. 线程安全:

    • 当前实现不是线程安全的

    • 可添加锁机制保护字段访问

  2. 属性变更通知:

    • 可考虑实现INotifyPropertyChanged

    • 便于UI绑定和数据监控

  3. 更细粒度的失效控制:

    • 当前invalidateData重置所有数据

    • 可改为按属性失效

  4. 异步支持:

    • 添加异步方法获取数据

    • 避免阻塞UI线程

与INamed<string>的关系

实现INamed<string>接口使得该类可以:

  • 用于基于名称的集合(如NamedConstantCollection)

  • 提供标准化的名称访问方式

  • 与其他命名对象保持一致的接口

public string Name => controller.Parameters.Axes[axisNumber].AxisNameParameter.CachedValue;

总结

AxisInfo类是一个设计精良的运动控制轴信息封装类，具有以下优点:

  1. 良好的封装性，隐藏底层实现细节

  2. 高效的延迟加载机制

  3. 灵活的数据失效管理

  4. 与控制器深度集成

  5. 清晰的命名和职责划分

这种设计非常适合工业控制系统中对设备信息的建模和管理。

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