EPICS数据库
分布式EPICS设置
1） 操作接口
2） 输入/输出控制器(IOC)
IOC
1) 数据库：数据流，基本上周期运行
2) sequencer：状态机，基本上按需
"硬" IOCs运行vxWorks并且直接连接到A/D, D/A, LLRF...硬件。
"软"IOCs运行在Linux等上，并且除了串口或网络设备(Moxa到电机控制器...)外没有I/O硬件。
IOC数据库
1） 'iocCore'软件装载并且执行'记录'--记录的配置替代了自定义编写代码。
2） 所有控制系统工具箱都有：
- GUI工具
- 网络协议
- 硬件驱动
但很少有一个相当的数据库。
示例：基本的温度控制
任务：
1） 读取温度
2） 根据需要闭合/打开开关
3） 重复
一个鱼缸数据库
由三个记录组成：temp， check以及switch。
1） 模拟输入记录temp用于表示读取鱼缸温度，SCAN字段表示1秒种读取一次，DTYP和INP字段表示硬件读取接口和硬件读取需要的格式，PREC是精度小数点后1位，LINR表示用表格转换温度，EGU表示工程单位。LOPR和HOPR表示上下温度限制，SMOO是读取所用平滑参数，HIGH表示上阈值，HSV表示当读取的值超过了HIGH设定值时，将触发MAJOR严重性警报。
2） 计算输出记录check，INPA表示用通道访问过程被动的方式(即：temp记录运行结束时本记录开始运行)从temp记录VAL字段读取输入，将这个输入与10进行比较，如果新产生的结果与上次结果不同时，将此次的VAL字段输出到switch记录。
3） 二进制输出记录，DTYP和OUT字段决定了硬件类型和输出的格式，当check记录运行结束后，如果其VAL发生变化了，则VAL的值将输出到switch记录，switch根据得到的值是0或1，对加热开关进行控制。IVOA字段决定了，当switch得到一个无效输入时，采取的行动是把输出值设置为0，即断开加热开关。
数据库 = 记录 + 字段 + 链接
1） IOC装载并且执行一个或多个数据库。
2） 每个数据库有若干记录
3）每个记录有：
- 名称(在整个网络上唯一)
- 类型(决定字段和它们的功能)
- 字段(属性，可以在运行时被读取，大部分也可以被写入)
记录是活动的
1） 记录做事情：它们能做什么，取决于记录类型，字段值以及设备支持
- 从硬件或其它记录获取数据
- 执行计算
- 检查值范围，产生警报
- 写到其它记录或硬件
2） 当它们被运行时：除非一个记录被运行，否则什么事情都不会发生
记录周期地或者被事件或者其它记录触发而运行。
示例数据库"first.db"
[blctrl@rockygu db]$ cat first.db
# 最简单地记录，它做某件事情并且产生变化地数值
record(calc, "$(USER):random")
{field(SCAN, "1 second")field(INPA, "10")field(CALC, "RNDM*A")
}1） 执行 softIoc -m USER="TEST" -d first.db加载这个数据库：
[blctrl@rockygu db]$ softIoc -m USER="TEST" -d first.db
dbLoadDatabase("/EPICS/base-R7.0.4.1/bin/linux-x86_64/../../dbd/softIoc.dbd")
softIoc_registerRecordDeviceDriver(pdbbase)
dbLoadRecords("first.db", "USER=TEST")
iocInit()
Starting iocInit
############################################################################
## EPICS R7.0.4.1
## Rev. 2022-06-14T15:34+0800
############################################################################
iocRun: All initialization complete
epics> 2） 在另一个终端执行：camonitor TEST:random
[blctrl@rockygu ~]$ camonitor TEST:random
TEST:random 2023-03-19 23:10:08.702282 2.3917
TEST:random 2023-03-19 23:10:09.702263 8.34287
TEST:random 2023-03-19 23:10:10.702296 1.3489
^C
3) 在ioc环境中尝试dbl， dbpr， dbpr命令：
epics> dbl
TEST:random
epics> dbpr TEST:random
A : 10 ASG : B : 0 C : 0
CALC: RNDM*A D : 0 DESC: DISA: 0
DISP: 0 DISV: 1 E : 0 F : 0
G : 0 H : 0 I : 0 J : 0
K : 0 L : 0 NAME: TEST:random SEVR: NO_ALARM
STAT: NO_ALARM TPRO: 0 VAL : 6.53513389791714
epics> dbpf TEST:random VAL
DBF_DOUBLE: 0.425726710918
epics> dbpf TEST:random VAL
DBF_DOUBLE: 5.78789959564记录类型
1） ai/ao：模拟输入/输出。读取/写入数值，映射成工程单位
2）bi/bo：二进制输入/输出。读/写单个bit位，映射成字符串
3） calc：公式计算
4） mbbi/mbbo：多位二进制输入/输出。读/写16位数值，映射位模式为字符串
5） stringin/stringout， longin/longout, seq, compress, histogram, waveform, sub, ...
公共字段
1） 设置时：
a) NAME：记录名，在网络上唯一。
b) DESC：描述。
c) SCAN：扫描机制。
d) PHAS：扫描阶段。
e) PINI：在初始化时运行一次。
f) FLNK：转发的链接。
2） 运行时：
a) TIME：时间戳。
b) SEVR， STAT：警报严重性，状态。
c) PACT：PROCESS活跃的。
d) UDF：未定义？从不被运行。
e) PROC：强制运行。
3） 二者都有：
TPRO：跟踪运行，设置为1来调试记录运行。
记录扫描
1） SCAN字段：
a) 当由其它记录使其运行：Passive(默认)
b) 周期地：".1 second", ".2 second", ".5 second", "1 second", "2 second", "5 second", "10 second",
c） 遇到事件：
- "Event"： (EVNT字段选择事件)
- "I/O Intr"：(如果设备支持允许这个选项)
2） PHAS字段
为在相同周期扫描上地记录添加顺序： 首先PHAS=0， 接着PHAS=1, ...
3） PINI：
设置"Yes"强制在启动时运行记录一次。对"操作输入"记录是个好办法，其几乎从不更改，因而它们有一个初始值。
4） PROC：
写入这个字段将运行一个记录。
数据库 vs IOC地其它部分
1） 记录扫描运行的优先级高于通道访问或PV访问：在高CPU负载时，在记录仍然被运行时，PV可能未连接。
2） 0.1秒扫描运行的优先级高于10秒扫描。
3） PRIO字段为异步完成以及事件扫描的记录选择优先级。
你的里程会不不同：RTOS或普通的Linux？
公共的输入/输出记录字段
1） DTYP：设备类型。
2） INP/OUT：如何读/写，格式依赖于DTYP。
3） RVAL：原始值(例如：16位整数)
4） VAL：工程单位值(例如：64位浮点数)
仅限输出
1） DOL：所需的输出链接。输出记录读取这个链接来获取VAL，接着写到OUT...
2） OMSL：如果Output Mode Select = closed_loop。
3） IVOA：无效输出时的操作。
4） DRVL， DRVH：驱动限制。
扩展"first.db"
# 一个斜率从0到'limit', 限制可以通过一个单独记录被设置
# 使用模拟输出记录，输入也也有作用，由于没有进行读或写的硬件，但仅输出记录有DRVH...
record(ao, "$(S):limit")
{field(DRVH, "100")field(DOL, "10")field(PINI, "YES")
}# 读取输入：A=我自己当前的值，B等于limit记录的值
# 在自身值小于limit的值时，每次1秒运行一次，自身值增加1，自身值等于limit值时，
# 下次运行，自身值变为0
record(calc, "$(S):ramp")
{field(SCAN, "1 second")field(INPA, "$(S):ramp")field(INPB, "$(S):limit")field(CALC, "A模拟记录字段
1） EGU：工程单位名称。
2） SMOO：平滑。
- VAL = (1-SMOO) * new_value + SMOO * last_value
- SMOO=0：VAL=new_value, 默认行为。
- SMOO=1：VAL=last_value, 不再起作用的行为。
- 0
3） LINR：线性(无，斜率，断点表)：EGUL，EGUF，ESLO，EOFF：用于LINR的参数。
4） LOLO， LOW， HIGH， HIHI：警报限制。LLSV， LSV，HSV，HHSV是对应相关联的警报严重性。
二进制记录字段
1） ZNAM，ONAM：对应"zero", "one"的状态名。
2） ZSV， OSV：警报严重性。
记录链接
1） 输入或输出链接可能是：
a）其它记录的字段的名称："other", "other.VAL", "other.A"
- 如果其它记录是在相同IOC中："数据库链接"
- 如果名称未找到："通道访问链接"
b) 硬件链接
- 依赖设备支持的详情
- DTYP字段选择设备支持
- 格式示例："@plc12 some_tag", "C1 S4"
2） 输入链接可能是：常量"0", "3.14", "-1.6e-19"
3） 一个记录的FLNK字段在当前记录结束后运行另一个记录。
数据库链接
1） 格式：”record.field {flags}“
VAL是用于field的默认。
2） 标记：
- PP：运行一个被动的目标记录。INP，DOL：在读取前；OUT：在写入后
- NPP：非运行被动(默认)
- MS：最大化严重性
- NMS：不最大化严重性(默认)
- MSS：最大化严重性和状态。
- MSI：当severity=INVALID时，最大化严重性。
3） 示例：field(INP, "other_rec.VAL PP MS")
通道访问链接
当链接的记录不在这个IOC中时，自动使用通道访问链接。
标记：
1） PP：忽略。不触发在其它IOC上的运行。
2） MS，MSI：最大化严重性(当无效时)
通道访问链接标记
1） CA：即使目标在相同IOC中，强制为CA链接，可以用于打破’锁集‘
2） CP：对于INP链接，在接收的CA监视器上运行。一般在链接的值变化时引起运行。细节取决于源的MDEL。
3） CPP：CP，但仅在SCAN=Passive时。
转发链接
1） 触发运行，但不传递数据
2） 如果目标记录SCAN=Passive， 运行目标记录。
3） 可以使用CA链接
- 必须使用FLNK=”other.PROC“（其它IOC）或者使用FLNK="other.PROC CA"（相同IOC）
- 总是触发运行，即使对于SCAN!="Passive"。
运行链
1） 
Input_1, Calculation_1和Output_1都是按从左到右顺序每0.1秒运行一次，一个时刻仅运行一个记录。运行顺序受控于记录的PHAS字段，从小到大运行。
2）
Input_2记录每0.1秒运行一次，在其获取数据并结束运行后，通过FLINK使得Calculation_2记录运行，运行过程中INPA从Input_2记录的VAL字段获取值，并且根据设置进行计算，在其运行结束后，通过FLNK使得Output_2记录运行，在运行过程中DOL从Calculation_2的VAL获取值，并进行转换，将结果输出。
3）
Output_3记录每0.1秒运行一次，在其运行中，它将从Calculation_3的VAL获取值，但由于这个记录SCAN=Passive并且链接属性时PP，则Calculation_3记录开始运行，然后INPA字段将从Input_3记录的VAL字段读取输入值，但由于SCAN=Passive并且输入链接是PP属性，则Input_3记录开始运行，获取一个输入值，并且放到了VAL字段，Input_3记录到此运行结束，运行返回到Calculation_3记录，此时INPA获取了输入值，进行内部计算，并把结果放入到VAL，此时Calculation_3记录运行结束，运行返回到了Output_3记录，从Calculation_3记录VAL获取了值，进行转换后输出。
4） Calulation_1记录不会被运行。Output_1记录每0.1秒运行一次，其DOL字段是输入链接，在其获取输入前，会使Calculation_2记录运行，同样INPA字段是输入链接，在其获取输入前，使Input_1记录运行。Input_1记录和Calculation_1记录INPA之间的链接是NPP，而Calculation_1记录SCAN=Passive，所有这个记录不会运行。
5）同一个锁集中Output_1和Calculation_2都是0.1秒运行一次，而这两个记录通过输入链接使得上游数据源记录都可以运行，所以Input_1记录每0.1秒能够运行两次。(假设整个记录链运行时间相较于扫描时间0.1秒可以忽略不计)。
6）当通过输入链接和链接PP属性，记录运行权转移到了Input_1记录时，当其运行结束时，通过FLNK使得Calculation_1记录运行，而Calculation_1记录的INPA记录通过PP链接读取Input_1记录的VAL时，会使Input_1记录再次运行，运行权将在Input_1和Calculation_1之间轮流，所以其余记录将不会再运行了。
变化率的示例
计算一个输入的"变化率"
INPA获取获取前1秒的输入数据，因为它不请求ai记录Input运行。INPB获取当前数据，因为它请求ai记录Input运行，并且获取其运行后的数据。这两个值相减反映了压力读取的'变化率'(差别/秒)。
仿真模式
当在仿真模式中，AO记录不调用设备支持并且AI记录从AO记录获取它的输入。
多次扫描触发
具有快速变边响应的慢速周期扫描：AI记录每5秒种以及当AO记录被更改时得到运行。这提供了对操作变化的即刻响应，即使正常扫描速率非常慢。对电源设置的更改被BO记录继承，此记录代表本地/远程切换。
设备支持
1）记录(AI, AO,..)靠其自身仅从其他记录读或写。
2） 设备支持连接它们到硬件。
3） 硬件设备支持是EPICS 'base'之外的。根据需要添加到IOC。
4） DTYP选择一个设备支持模块。
5） INP/OUT提供具体连接。
同步/异步
1） "快速"，同步设备支持在记录被运行时读或写一个记录的值。
2） "慢速"，异步设备支持在记录被运行时启动取读或写入。这个记录保持PACT=true状态，并且当完成了数据的读取或写入时，设备支持触发运行结束。
3） 通道访问'获取/写入'当前值，无论这个记录是否正在运行。
4） 当运行结束时，通道访问‘get/put回调’将结束。
'软'设备支持
EPICS base包含了DTYP=
1） "Soft Channel"用于AI， AO，BI，BO，...：读取/写入VAL字段。
2） “Raw Soft Channel”用于AI，AO，BI，BO, ...：读取/写入RVAL字段，转换成VAL，或者从VAL转换。
3） "Async Soft Channel"用于AI，AO，BI，BO：执行一个get/put回调，等待结束。
以下记录链的问题：Output_1记录0.1秒运行一次，其引起ai记录0.1秒运行一次，Output_2记录5秒运行一次，其通过Calculation_2触发Input_1记录运行时，发现Input_1记录正在运行，则其将直接读取其当前值。
锁集
1） 由链接连接起来的记录组。
2） 运行一个记录锁定其锁集：
- 防止由多个线程运行。
- 类似，但技术上与PACT分开
趋于透明地避免问题：除非你非常不幸运，则使用"CA"标记了打破锁集
记录上锁 vs PACT
1） 取决于其设备支持，一个记录可以"运行"很长时间：运行设置PACT并且触发驱动获取数据。一段时间后，驱动再次运行，并且清除PACT。
2） 当以下情况时，在锁集中地记录被锁定：
- 运行启动，在其结束时，再次运行，但在这之间的时间中不运行。
- 读取一个字段。
- 写一个字段。
警报
1） 公共字段：
SEVR：警报严重性：None，MINOR, MAJOR, INVALID
STAT: 警报状态：UDF， READ，WRITE， CALC， HIGH，STATE， ...
2） 二进制记录：
ZSV, OSV：对应"zero"和"one"状态的严重性。
3） 模拟记录：
a) LOLO, LOW, HIGH, HIHI：阈值
b) LLSV, LSV, HSV, HHSV：相关联阈值的严重性。
c) HYST：回滞
警报示例：
# 当温度接近沸点时产生警报
record(ai , $(USER):tank)
{
field(DESC, "Water Temperature")
field(SCAN, "1 second")
field(INP, "xxxx")
field(EGU, "C")
field(PREC "1")
field(HIGH, "90")
field(HSV, "MINOR")
field(HIHI, "100")
field(HHSV, "MAJOR")
}
监视死区
模拟记录发送更新给CA客户端：
1） MDEL：对于大部分客户端变化阈值
2） ADEL：用于存档客户端
记录隐含提示
1） 使用AO，模拟量输出记录，用于用户输入：DRVL， DRVH可以限制输出的范围。
2）BO记录可以用于计时器：
- HIGH字段：当写值VAL=1时，保持1时长HIGH秒。
- 对操作接口按钮有用：按钮写1，在HIGH=1时，记录恢复为0。
3） MBBI， MBBO记录映射状态：
- 通过ZRVL/ZRST, ONVL/ONST, TWVL/TWST, ...定义值和状态。
- 可以像BI/BO一样使用：ZRVL=0, ONVL=1, ZRST ZNAM, ONST ONAM
- 对于除了0，1外的值：ZRVL=0, ONVL=255
- 从位解码限位开关状态：
ZRVL=0 ZRST="Moving"
ONVL=1 ONST="At Left Limit"
TWVL=2 TWST="At Right Limit"
THVL=3` THST="Broken", THSV=MAJOR
4) 使用CALCOUT用于if-then-else逻辑：
- INP*和CALC同在CALC记录中国
- OOPT "On Change", "When Zero", "Transition to Zero"等。
- 输出可以使用CALC或者一个单独的OCAL
5） SEQ, FANOUT, DFANOUT可以运行一个记录列表：
- 仅运行或者写值
- SEL可以从运行所有变成运行所选的记录
6） COMPRESS记录：
- 在一个环形缓存中维持最新的N个值
- 计算数组的平均，最小或最大值
7） ASUB记录可以调用C代码：
- INAM， SNAM：initial()和sub()的名称。
- 很多INP*和VAL*字段。
8） EVENT记录可以提交数据库事件：触发SCAN=Event并且EVNT=那个事件的记录。
Calcout记录详情
1） 组合了calc记录和模拟输出功能：
- INPA，INPB，..., INPL和CALC来计算VAL
- OUT指向了写VAL的位置
2） OOPT确定了是否/何时写OUT：
"Every Time", "On Change" , "When Non-zero", "Transition to Zero"
3) 默认，VAL被写，但也可以配置
- field(OCAL ,"A/B+..")：计算备选的OVAL
- field(DOPT, "Use OCAL")：选择写OVAL，替代写VAL到OUT
在一个记录中两个计算以及一个'if'类型选择器。
calcout示例：
record(calcout, "Corrector")
{field(SCAN, ".1 second")field(INPA, "Enable")field(INPB, "SetPoint")field(INPC, "Readback")field(INPD, "17.54")field(CALC, "A")field(OOPT, "When None-zero")field(DOPT, "Use OCAL")field(OCAL, "D*(B-c)")field(OUT, "SteeringMagnet PP")
}CALC确定我们是否应该做任何事情，OCAL用于实际计算。
EPICS base外的synApps记录
1）MOTOR记录：一个用于控制电机的整个生态系统。
2） BUSY记录可以用于支持put-callback：
- 某些setpoint记录FLNKs，逻辑设置BUSY记录=1
- 当设备达到设定点，设置BUSY记录VAL=0
CA 'put-callback'到设置点将在设备到达这个设定点后结束。
电机记录
1） 具有100+字段的记录。
2）基本控制：
- VAL：所想要的电机位置。支持Put-callback
- RBV：回读值，实际电机位置
- DONE：我们结束了移动这个电机吗？
- HLS，LLS：我们在高或低限位吗？
- STOP
3） 分辨率：
- MRES，DIR，OFF，EGU...：把电机刻度变为"mm"或"角度"
- 它是步进电机或伺服电机？我们有编码器吗，如何标定它。
4） 移动：
- VBAS， VMAX，ACCL，HVEL， JVEL， ...：速度，加速度
- HLM，LLM，...：电机范围限制。
- BDST， BACC， RTRY, ...：齿隙补偿，重试。
5） 更多：Homing, jog, tweak, status
大型或小型记录？
一个Motor记录？
motor.VAL 设定点
motor.RBL 回读
motor.DONE 结束？
motor.HLS 在高限位
motor.MRES 每个单位的步数
记录的集合？
record(ao, "$(M)_Set")
record(ai, "$(M)_Pos")
record(bi, "$(M)_Done")
record(bi, "$(M)_AtHighLim")
record(ao, "$(M)_StepsPerUnit")
record(waveform, "$(M)_Profile")
一个伺服电机步使用每个单位步数。步进电机支持一个移动profile。
没有一般化共享的'电源'， “相机”， “PID”..记录。首选方法是记录集合。
时间戳
1） TIME一般被设置成这个记录上次被运行时的事件。
2） TSE=-2：设备支持已经设置了TIME，例如，设为从硬件获取的确切触发时间。
3） TSE=1...255：设置TIME为从计时系统获取的事件1..255的上次发生。
4） TSEL：允许从另一个记录获取时间戳。
线性转换
模拟记录转成RVAL为VAL：
LINR=NO CONVERSION：VAL=RVAL
LINR=SLOPAE：VAL=(RVAL)*ESLO + EOFF
这认为设备支持填充(整数)RVAL字段。如果设备支持已经有一个浮点值，它放置到(double)VAL字段。其余转换，则使用CALC记录。
断点表转换
模拟记录可以设置LINR=typeKdegC：这在一个*.dbd文件中：
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