Embarcadero RAD Studio XE2 (Delphi XE2)用EPICSユーザーインターフェース

• 1.はじめに
• 2.PC側の環境設定
• 3.Delphi側の構成
• 4.通常のcannel access
• 5.モニター機能
• 6.サンプル例
• 7.おわりに

1.はじめに

DelphiからEPICSチャンネルアクセスを行う手法については、基本的には 10年以上前に準備された手法 を使い続けてきました。開発当初のDelphiのバージョンは多分4か5、 EPICSもR312の時代、WindowsはやっとWindows98になったばかりだったと思います。 その後、Delphiのバージョンは 上がってゆき(実用運転にはDelphi2007まで使用した)、EPICSのバージョンも これを書いている現在R314まで来ており、windowsも制御用とはいえWindowsXPではなく Windows7-64bit版になりつつありますが、このインターフェースや 開発されたアプリケーションはずっとほぼオリジナルのまま、特に問題なく使ってきました。

しかしながら、近年になり、以下の3つの課題が気になってきました。

1. EPICS R314から可能になった長いwaveformに対するchannel accessが出来ない。 subArrayあるいはcompactsubArrayに分割して何度かアクセスしないとwaveform 全体を持ってくることが出来ない。
2. RAD Studio XE以降、再コンパイルしたコードでchannel accessが動かなく なった。
3. (まあ無くてもいいんだけれど)たまにEPICSのモニター機能を使いたく なることがある。

最近になって、(1)については、ca.dllとのインターフェースの呼び出し名 が変わったため、と判明し少なくともDelphi2007までならR314での長い waveform読み出しが(条件付きで：後で判明したむごいバグが他にもあった)可能と なりました。しかし、RAD Studioでの問題は依然残ったままでした。

Delphi2007は、少なくとも昔Windows Vistaで使っていた時はそれなりに使えていたと いう気がしますが(嘘かも知れない)、現時点で私が使用しているWindows7-64bit環境下では、 IDEでのデバッグが ほぼ使えないといえるほど致命的なバグにとりつかれていて(手動でprocessをデタッチ せずにターゲットプロセスの実行を止めると延々とスレッドエラーが出続け、 あきらめてキャンセルするとIDEごと落ちる。もちろん、何のファイルもセーブしては くれない。これはEPICSとは関係ない模様)、もはや使い続けるのは(心理的に)不可能です。(なお、 この問題については、web上で何の情報も得られないことから、私の環境だけで 起きている可能性も高い)。

そこで、 RAD Studio XE2でのEPICS使用を可能とすることとEPICSのモニター機能を生かすことを 主な目的とし、東日技研さまにEPICS-Delphiインターフェース作成を依頼しました。 本稿では、開発されたEPICS-Delphiユーザーインターフェースの使い方を 紹介します。

EPICS自体への入門出家入道については自活努力をお願い致します。 RAD Studioの「正しい」使い方とか、Delphiの文法などについては、私が教えて ほしい位なので私に聞いても無駄です。

もちろん、今や(昔も)絶滅危惧種であるDelphi の情報はあまりweb上にもありませんし、くされhelpシステム(これはEmbarcadero さまに限ったことではなく、最近のソフトはまともなマニュアルは一切無く(しかも RAD Studioなど昔に比べてめちゃ高額になっているのに)、 ヘルプをかけると凶悪な悪意を感じるほどどーしてここまで関係ない情報しか出てこないのかと 驚愕するほどのくそ情報しか出ないが、別に驚くには当たらない。特に Officeさまのヘルプは感激するほど糞情報しか出ない)に期待するより、 ぐーぐるさまなどにお伺いを立てた方がまだマシでしょう。

2.PC環境

EPICS R314から長いwaveformを使うことが出来るようになりましたが、 そのためにはPC側の環境変数として

EPICS_CA_MAX_ARRAY_BYTES

ca.dllとかcom.dll、caRepeater.exeが 実行パスにある必要があるのは以前と同じですが、今回はこれらをMicrosoft Visual Studio 2010 Expressで作成しましたので、このランタイムライブラリがinstallされていないと 動作しません。具体的には、 Microsoft Visual C++ 2010 再頒布可能パッケージ(x86)を インストールする必要があります(dllのコピーだけでは動作しない模様です)。また、いっそ EPICS環境をインストールする元気のある方は、別に引き留めませんので ご随意にどうぞ。ただ、違う作り方をしたca.dll、com.dllで動くとは思えませんけど。

そのほかのEPICS環境変数については、必要な物をちゃんとセットして下さい。 私の現テスト環境では、EPICS IOCは同じPCで動かしているVMWare上のSL6で 動かしていますので、別段何の設定もしていません。

3.Delphi側の構成

ca.dll
Com.dll
caRepeater.exe

EPICStypes.pas
CA_iN.pas

KEK所内の方は、以下のところから該当ファイルをダウンロード出来ます(いずれも 対象をファイルに保存して下さい)。所外の 方で、ご興味のある方は、直接帯名あるいは 飛山までご連絡頂きますようお願い致します。

Sorry for restricted acess (kek.jp or jparc.jp only).

• ca.dll
• Com.dll
• caRepeater.exe
• EPICStypes.pas
• CA_iN.pas
• EPICS base directory(Delphiで動かすのに必要という訳ではありません)

4.通常のchannel access

unit なんとか
interface

uses
  Windwos, Messages, SysUtils,.....
  EPICSTypes,....

uses CA_iN;

procedure TCA_NEW_TEST.FormCreate(Sender: TObject);
var s : PAnsiChar;
    i : integer;

begin
  i := 1;
  irtc := 0;
  irtc := ca_context_create(i);
   s := 'FBTEMP:TEST:AI1';
  ai1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:AI2';
  ai2_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:LI1';
  li1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:BI1';
  bi1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:C1';
  c1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:W1';
  w1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:W1';
  s := 'bill';
  w1r_ptr := ca_connect(s);

注意：RAD Studioから 文字列がディフォルトで2バイトUNICODEになってしまいました。このため、 たとえ日本語を使っていないつもりでも、 通常のstringとかPcharの設定では自動的に2バイトコードに文字が変換 されてしまいますので、PAnsiCharなど、1バイトコードだと明示する 必要があります

なお、ca_connectは互換性のために 残してあるだけなので、本来的な使い方ではconnectで 作ったほうがよいと思われます。

レコードの読み書きは、たとえばタイマーeventが起きたとき (たとえば1秒ごとに)読むようにしたときは

procedure TCA_NEW_TEST.Timer1Timer(Sender: TObject);
var s : AnsiString;

begin

  timer1.Enabled := false;
  ai1 := ca_get_ai(ai1_ptr);
  label1.Caption := floattostr(ai1);
  ai2 := ca_get_ai(ai2_ptr);
  label4.Caption := floattostr(ai2);
  li1 := ca_get_li(li1_ptr);
  label6.caption := inttostr(li1);
  bi1 := ca_get_li(bi1_ptr);
  label8.caption := inttostr(bi1);
  c1 := ca_get_ai(c1_ptr);
  label10.Caption := floattostr(c1);

  timer1.Enabled := true;
end;

  for i := 0 to 16383 do
   begin
     w1[i] := 20*sin((i+gv1)/512*pi);
   end;

   putwaveformdouble(w1_ptr,16384,w1);

   getwaveformdouble(w1_ptr,16384,w1);

5.モニター機能

はじめにevent handlerとconnection hanlderの中身のprocedureを定義します。 event handlerはモニターイベントが起きたとき実行する内容で、ここで 絵を描かせるとか文字を書かせるなど面倒なことはせずに、フラグを立てる だけにしておくことがお勧めです。

コネクションハンドラーは、 最初に接続したときに動作する部分です。どちらも(pascalなので) connectをする前に定義してある必要があります(あるいはforward宣言するか)。 なお、モニター動作時点で該当レコードの値はargs.dbp^にはいっていますので もう一度ca_get_aiなどするのはちょい無駄です。

var pvs : pv;
    eventMask : longint;


procedure event_handler(args : event_handler_args) cdecl;
begin
  m1 := double(args.dbr^);
  monitor_flag := true;

end;

procedure connection_handler(args : connection_handler_args) cdecl;
var
 rtn : integer;
begin
  rtn := 0;
  if args.op= CA_OP_CONN_UP then
   begin
     pvs.chid.chid := args.chid.chid;
     pvs.onceConnected := AnsiChar(1);
     pvs.dbfType := ca_field_type(pvs.chid.chid);
     pvs.dbrType := ca_field_type(pvs.chid.chid);
     pvs.nElems := ca_element_count(pvs.chid.chid);
     eventMask := DBE_VALUE;
     rtn := ca_create_subscription(pvs.dbrType, pvs.nElems,pvs.chid.chid, eventMask, @event_handler, @pvs, nil);
    end;
end;

    eventMask := DBE_VALUE or DBE_ALARM;

初期化のところ(多分、formcreateでやるのが一番良いと思われる)では、以下の様にします。

procedure TCA_NEW_TEST.FormCreate(Sender: TObject);
var s : PAnsiChar;
    i : integer;
    pCaCh : Pointer;
    pPvs : Pointer;
    iPriority : integer;
    dCaTimeout : double;
    callselect : ca_preemptive_callback_select;
    select : integer;
    rtn : integer;
begin
  i := 1;
  irtc := 0;
  irtc := ca_context_create(i);
   s := 'FBTEMP:TEST:AI1';
  ai1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:AI2';
  ai2_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:LI1';
  li1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:BI1';
  bi1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:C1';
  c1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:W1';
  w1_ptr := ca_connect(s);
  s := 'FBTEMP:TEST:W1';
  s := 'bill';
  w1r_ptr := ca_connect(s);

  s := 'FBTEMP:TEST:C1';
  callselect := ca_preemptive_callback_select.ca_enable_preemptive_callback;
  select := integer(callselect);

  rtn := contextcreate(select);
  pvs.name := PAnsiChar(s);
  pCaCh := @connection_handler;
  pPvs := @pvs;
  iPriority := CA_PRIORITY_DEFAULT;

  m1_ptr := connect(pvs, pCaCh, pPvs, iPriority);

  rtn := ca_pend_event(1.0);
  gv1 := 0;
end;

モニターに引き続いて起きるeventはタイマールーチンの中で実行することにし、 たとえば

procedure TCA_NEW_TEST.Timer1Timer(Sender: TObject);
var a : double;
    s : AnsiString;

begin
  if monitor_flag then
  begin
    timer1.Enabled := false;
    ai1 := ca_get_ai(ai1_ptr);
    label1.Caption := floattostr(ai1);
    ai2 := ca_get_ai(ai2_ptr);
    label4.Caption := floattostr(ai2);
    li1 := ca_get_li(li1_ptr);
    label6.caption := inttostr(li1);
    bi1 := ca_get_li(bi1_ptr);
    label8.caption := inttostr(bi1);
    c1 := m1;
    label10.Caption := floattostr(c1);

    timer1.Enabled := true;
    monitor_flag := false;
  end;
end;

(付記)
複数のモニターレコードがあり、動作がそのモニターのorで良い場合は

implementation
{$R *.dfm}
uses CA_iN, EPICStypes;
var pvs   : array[0..9] of pv;       // array of PV
    pevid : array[0..9] of Pointer;  // array of EventID  (used to clear monitor event) clear monitorしないならば不要。
    monval: array[0..9] of Double;   // array of monitor value                          実データ保存用; ここではdouble決め打ち。
    npv   : integer = 0;             // number of connected PVs (init 0;  max 10)
    monitor_flag : boolean;          // become true when camonitor event occured  配列にして各レコードごとにする手もあるが、実用上はこれで十分か。

procedure event_handler(args : event_handler_args) cdecl;
var
  i : integer;
begin
  for i:=0 to npv-1 do
  begin
    if (args.chid.chid = pvs[i].chid.chid) then
    begin
       monval[i] := double(args.dbr^); //doubleだと決めうちしている
    end;
  end;
  monitor_flag := true;
end;

procedure connection_handler(args : connection_handler_args) cdecl;
var
 rtn : integer;
 eventMask    : longint;
begin
  if args.op= CA_OP_CONN_UP then
  begin
     pvs[npv].chid.chid := args.chid.chid;
     pvs[npv].onceConnected := AnsiChar(1);
     pvs[npv].dbfType := ca_field_type(pvs[npv].chid.chid);
     pvs[npv].dbrType := ca_field_type(pvs[npv].chid.chid);
     pvs[npv].nElems := ca_element_count(pvs[npv].chid.chid);

     eventMask := DBE_VALUE or DBE_ALARM;
     // ca_create_subscription must be called after CA_OP_CONN_UP
     rtn := ca_create_subscription(pvs[npv].dbrType, pvs[npv].nElems,pvs[npv].chid.chid, eventMask, @event_handler, @pvs[npv], @pevid[npv]);
     //CA_iN.ca_pend_io(10.0);
     npv := npv + 1;       // increase number of monitored channels
  end;

end;

  callselect := ca_preemptive_callback_select.ca_enable_preemptive_callback;
  rtn := ca_context_create(Integer(callselect));
  // Add monitor records
  pvs[npv].name := PAnsiChar('jane');
  rtn := ca_create_channel(pvs[npv].name, @connection_handler, @pvs[npv], CA_PRIORITY_DEFAULT, pvs[npv].chid.chid);

  pvs[npv].name := PAnsiChar('fred');
  rtn := ca_create_channel(pvs[npv].name, @connection_handler, @pvs[npv], CA_PRIORITY_DEFAULT, pvs[npv].chid.chid);

モニターするレコードがwaveformの時も、使い方はほぼ同じです。モニターeventが起きたとき、 データをコピーする方法として、waveformの中身をglobal変数として定義しておき

var Chan1 : array[0..16383] of double;

procedure event_hanlder(args : event_hanlder_args) cdecl;
begin
  system.move(args.dbr^,chan1, sizeof(chan1));
  monitor_flag := true;
end;

6.サンプル例

1. FBTEMP:TEST:C1 (ai)をモニターし、値が変わったら AI1、AI2、LI1、BI1を読み込みラベルに表示する
2. 上とは非同期に0.5秒ごとに FBTEMP:TEST:W1 (16382の長さのdouble型waveform)を 書き込み、次に同じレコードを読み出し、グラフに 表示する

IOC側で、casrで接続状況を確認したところ

epics> casr,2
Channel Access Server V4.13
Connected circuits:
TCP 192.168.111.1:53360(tobiyama-c7): User="tobiyama", V4.13, 5 Channels, Priority=0

Task Id=0x7f74ec00a730, Socket FD=9
Secs since last send   0.19, Secs since last receive   0.19
Unprocessed request bytes=0, Undelivered response bytes=0
State=up jumbo-send-buf jumbo-recv-buf
1832 bytes allocated

FBTEMP:TEST:AI1(0rw)
FBTEMP:TEST:AI2(0rw)
FBTEMP:TEST:LI1(0rw)

FBTEMP:TEST:BI1(0rw)
FBTEMP:TEST:W1(0rw)



TCP 192.168.111.1:53362(tobiyama-c7): User="tobiyama", V4.13, 1 Channels, Priority=0

Task Id=0x7f74ec00a0e0, Socket FD=3
Secs since last send   0.46, Secs since last receive  38.42
Unprocessed request bytes=0, Undelivered response bytes=0
State=up
656 bytes allocated
FBTEMP:TEST:C1(1rw)

UDP Server:UDP 192.168.111.1:64577(): User="", V4.13, 0 Channels, Priority=0

Task Id=0x7f74f0000970, Socket FD=7
Secs since last send  38.42, Secs since last receive   4.44
Unprocessed request bytes=0, Undelivered response bytes=16
State=up
272 bytes allocated

There are currently 332296 bytes on the server's free list
5 client(s), 506 channel(s), 511 event(s) (monitors) 0 putNotify(s)
14 small buffers (16384 bytes ea), and 0 jumbo buffers (1048600 bytes ea)
The server's resource id conversion table:
Bucket entries in use = 6 bytes in use = 32992
Bucket entries/hash id - mean = 0.001465 std dev = 0.038245 max = 1
The server's array size limit is 1048600 bytes max
Channel Access Address List
192.168.111.255:5065

7.おわりに

モニター機能はさておき、長いwaveformが直接扱えるようになりました ので、イマドキのADCとかスコープなど大データのものの扱いがずいぶん 楽になるのではないかと思います。また、モニター機能も、たくさん使う のはいささか面倒ですが、少数のものだけなら、コードをそれほど複雑に せずにネットワークトラフィックを低減し、より実時間に近い動作を するのに寄与するのではないかと思います。