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24 KiB
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硬件层及 UI 集成技术路线
整体架构
采用 DLL 直接引用 + Prism DI 容器手动注册 + AutoWireViewModel 自动装配 的集成方式。
DLL 提供完整的 MVVM 三层（View / ViewModel / Service），主项目负责 DI 注册和 XAML 布局嵌入，数据通过注入的服务接口和 Prism EventAggregator 在两侧流动。
分层说明
1. DLL 引用层
XP.Hardware.RaySource.dll 放置于 Libs/Hardware/ 目录，通过 .csproj 的 <Reference HintPath> 引用。
DLL 内部包含：
| 类型 | 名称 | 说明 |
|---|---|---|
| UserControl | RaySourceOperateView |
射线源操作界面 |
| ViewModel | RaySourceOperateViewModel |
对应 ViewModel |
| 服务接口/实现 | IRaySourceService / RaySourceService |
射线源业务逻辑 |
| 工厂 | IRaySourceFactory / RaySourceFactory |
策略工厂，支持 Comet 160kv、Hamamatsu160kv |
| 服务 | IFilamentLifetimeService |
灯丝寿命管理 |
| 配置模型 | RaySourceConfig |
从 App.config 加载的配置 |
2. DI 注册层（App.xaml.cs → AppBootstrapper）
主项目在 RegisterTypes() 中手动注册 DLL 内所有服务，未走 Prism 的 ConfigureModuleCatalog 自动模块加载，目的是避免模块加载顺序问题，确保 DryIoc 容器在 Shell 创建前已具备所有依赖。
// 注册 ViewModel（供 ViewModelLocator 自动装配）
containerRegistry.Register<XP.Hardware.RaySource.ViewModels.RaySourceOperateViewModel>();
// 注册配置（从 App.config 读取 RaySource:xxx 键值）
var raySourceConfig = XP.Hardware.RaySource.Config.ConfigLoader.LoadConfig();
containerRegistry.RegisterInstance(raySourceConfig);
// 注册核心服务（全部单例）
containerRegistry.RegisterSingleton<IRaySourceFactory, RaySourceFactory>();
containerRegistry.RegisterSingleton<IRaySourceService, RaySourceService>();
containerRegistry.RegisterSingleton<IFilamentLifetimeService, FilamentLifetimeService>();
3. XAML 嵌入层（MainWindow.xaml）
通过 XML 命名空间直接引用 DLL 中的 View：
xmlns:views1="clr-namespace:XP.Hardware.RaySource.Views;assembly=XP.Hardware.RaySource"
在主窗口右侧面板顶部（Grid.Row="0"，固定高度 250px）放置控件：
<views1:RaySourceOperateView Grid.Row="0" Grid.ColumnSpan="2" />
控件内部已设置 prism:ViewModelLocator.AutoWireViewModel="True"，Prism 按命名约定自动从 DI 容器解析 RaySourceOperateViewModel 并绑定为 DataContext。
4. 数据传递路线
数据流分四条路径：
路径 A：配置数据（启动时，单向下行）
App.config (RaySource:xxx 键值)
→ ConfigLoader.LoadConfig()
→ RaySourceConfig 实例
→ 注入到 RaySourceService / RaySourceOperateViewModel
App.config 中的关键配置项：
<add key="RaySource:PlcIpAddress" value="192.168.1.100" />
<add key="RaySource:MinVoltage" value="20" />
<add key="RaySource:MaxVoltage" value="225" />
<add key="RaySource:StatusPollingInterval" value="500" />
<add key="RaySource:EnableAutoStatusMonitoring" value="true" />
路径 B：用户操作（UI → DLL 服务层）
RaySourceOperateView（按钮点击）
→ RaySourceOperateViewModel（Command 绑定）
→ IRaySourceService.SetVoltageAsync() / TurnOnAsync() / ...
→ IXRaySource（具体策略实现，如 Comet225）
→ 硬件通讯（B&R PVI / BR.AN.PviServices.dll）
路径 C：状态回传（DLL 服务层 → UI）
硬件状态轮询（StatusPollingInterval = 500ms）
→ RaySourceService 内部更新
→ RaySourceOperateViewModel 属性变更（INotifyPropertyChanged）
→ RaySourceOperateView 数据绑定自动刷新
同时：
→ AppStateService 订阅 IRaySourceService 事件
→ 更新 RaySourceState(IsOn, Voltage, Power)
→ Dispatcher.BeginInvoke 调度到 UI 线程
→ 其他 ViewModel 通过 IAppStateService 读取全局射线源状态
RaySourceState 为不可变 record，定义于 Models/StateModels.cs：
public record RaySourceState(
bool IsOn, // 开关状态
double Voltage, // 电压 (kV)
double Power // 功率 (W)
)
{
public static readonly RaySourceState Default = new(false, 0, 0);
}
路径 D：跨模块事件通讯（Prism EventAggregator）
DLL 内部发布事件（XP.Hardware.RaySource.Abstractions.Events）：
XrayStateChangedEvent — 射线开关状态变化
StatusUpdatedEvent — 实时电压/电流数据
ErrorOccurredEvent — 错误通知
OperationResultEvent — 操作结果回调
主项目任意 ViewModel 订阅示例：
_eventAggregator.GetEvent<StatusUpdatedEvent>().Subscribe(data => { ... });
5. 完整依赖关系
RaySourceOperateView（DLL 中的 UserControl）
└─ AutoWire → RaySourceOperateViewModel（DLL，主项目注册到 DI）
├─ IRaySourceService ← 单例，DLL 实现
├─ RaySourceConfig ← App.config 加载
├─ IFilamentLifetimeService ← 单例，DLL 实现
├─ IEventAggregator ← Prism 内置
├─ ILoggerService ← 主项目 LoggerServiceAdapter 适配 Serilog
└─ ILocalizationService ← 主项目注册，DLL 消费
6. 资源释放
App.OnExit() 中显式从容器解析并释放资源：
var appStateService = bootstrapper.Container.Resolve<IAppStateService>();
appStateService?.Dispose();
var raySourceService = bootstrapper.Container.Resolve<IRaySourceService>();
raySourceService?.Dispose();
确保硬件连接在应用退出时正确断开。
7.
硬件层 → AppState → UI 状态同步机制
整体结论
| 硬件子系统 | 同步方式 | AppState 订阅 | 状态是否自动同步 |
|---|---|---|---|
| 运动控制（Motion） | 事件驱动 + 轮询 | ✅ 已订阅 GeometryUpdatedEvent / AxisStatusChangedEvent |
✅ 自动同步 |
| 射线源（RaySource） | 事件驱动 | ✅ 已订阅 StatusUpdatedEvent / RaySourceStatusChangedEvent / VariablesConnectedEvent |
✅ 自动同步 |
| 探测器（Detector） | 事件驱动 | ✅ 已订阅 StatusChangedEvent / ImageCapturedEvent |
✅ 自动同步 |
| 相机（Camera） | ViewModel 直连 + AppState 同步 | ✅ 连接/采集状态通过 SyncCameraStateToAppState() 推送 |
✅ 连接状态自动同步（帧数据不经过 AppState） |
一、运动控制 — 完整链路
1.1 数据流
PLC 硬件（B&R）
└─ IPlcService.IsConnected（轮询前置检查）
└─ MotionControlService.OnPollingTick() [System.Threading.Timer，周期 = PollingInterval ms]
├─ _motionSystem.UpdateAllStatus() ← 从 PLC 读取所有轴实际位置
├─ GetCurrentGeometry() ← 正算 FOD / FDD / Magnification
├─ 发布 GeometryUpdatedEvent ─┐
└─ 发布 AxisStatusChangedEvent ─┤
↓
AppStateService（构造时订阅两个事件）
├─ OnGeometryUpdated()
└─ OnAxisStatusChanged()
└─ TryRefreshMotionStateFromHardware()
└─ BuildMotionStateSnapshot()
├─ 读取所有轴 ActualPosition / ActualAngle
└─ SetMotionState()
└─ 触发 MotionStateChanged 事件
└─ ViewModel 绑定自动刷新 UI
1.2 关键实现细节
轮询启动：MotionControlService.StartPolling() 需在应用启动时显式调用，否则轮询不会运行。
PLC 未连接时的保护：
// MotionControlService.OnPollingTick()
if (!_plcService.IsConnected) return; // 直接跳过，不报错
连续错误降频：
if (_pollErrorCount > 3)
{
if (++_pollErrorCount % 50 != 0) return; // 每 50 次才尝试一次，防止日志刷屏
}
AppStateService 初始化时的首次刷新：
// AppStateService 构造函数末尾
private void SubscribeToExistingServices()
{
if (TryRefreshMotionStateFromHardware("initialization"))
_logger.Info("AppStateService subscribed to motion hardware state");
else
_logger.Warn("AppStateService could not initialize motion state from hardware");
}
PLC 未连接时 warn 但不崩溃，等待后续轮询事件触发再同步。
UpdateMotionState() 的特殊行为：
public void UpdateMotionState(MotionState newState)
{
// 优先从硬件层拉取最新快照，忽略外部传入值
if (TryRefreshMotionStateFromHardware("UpdateMotionState"))
return;
// 硬件不可用时才使用传入值（降级路径）
SetMotionState(newState);
}
硬件连接后，外部调用 UpdateMotionState() 实际上会被硬件快照覆盖，硬件层始终是 MotionState 的唯一真实来源。
1.3 事件清单
| 事件 | 发布方 | 订阅方 | 触发时机 |
|---|---|---|---|
GeometryUpdatedEvent |
MotionControlService |
AppStateService、MotionControlViewModel、AxisControlViewModel |
每次轮询 tick |
AxisStatusChangedEvent |
MotionControlService |
AppStateService、MotionControlViewModel、AxisControlViewModel |
轴状态发生变化时 |
MotionErrorEvent |
MotionControlService |
— | 轴状态变为 Error / Alarm |
DoorStatusChangedEvent |
MotionControlService |
MotionControlViewModel |
安全门状态变化 |
DoorInterlockChangedEvent |
MotionControlService |
— | 联锁状态变化 |
GeometryApplyRequestEvent |
DebugWindow | MotionControlViewModel |
调试窗口发起几何反算请求 |
二、射线源 — ✅ 已打通
2.1 当前状态
AppStateService 已在构造时订阅 StatusUpdatedEvent、RaySourceStatusChangedEvent 和 VariablesConnectedEvent，RaySourceState 自动同步。
XP.Hardware.RaySource 发布的事件（AppState 层订阅情况）：
├─ StatusUpdatedEvent ← ✅ 已订阅（主路径），映射为 RaySourceState
├─ RaySourceStatusChangedEvent ← ✅ 已订阅（补充路径），快速同步 IsOn 状态
├─ VariablesConnectedEvent ← ✅ 已订阅，断开时重置 RaySourceState 为默认值
└─ OperationResultEvent ← 未订阅（操作结果由 ViewModel 层直接处理）
2.2 数据流
射线源硬件（B&R PVI）
└─ IRaySourceService（XP.Hardware.RaySource）
├─ 发布 StatusUpdatedEvent（SystemStatusData，500ms 轮询）
│ └─ AppStateService.OnRaySourceStatusUpdated() [BackgroundThread]
│ ├─ IsOn = data.IsXRayOn
│ ├─ Voltage = data.ActualVoltage (kV)
│ ├─ Power = ActualVoltage × ActualCurrent / 1000 (W)
│ └─ UpdateRaySourceState() → 触发 RaySourceStateChanged → ViewModel 刷新 UI
│
├─ 发布 RaySourceStatusChangedEvent（RaySourceStatus 枚举）
│ └─ AppStateService.OnRaySourceStatusChanged() [BackgroundThread]
│ └─ 仅在 IsOn 变化时更新，保留当前 Voltage/Power 值
│
└─ 发布 VariablesConnectedEvent（bool）
└─ AppStateService.OnRaySourceVariablesConnected() [BackgroundThread]
└─ 断开时：UpdateRaySourceState(RaySourceState.Default)
2.3 关键实现细节
双路径设计：StatusUpdatedEvent 是主路径，携带完整的电压、电流、开关状态；RaySourceStatusChangedEvent 是补充路径，仅在 StatusUpdatedEvent 尚未到达时快速同步 IsOn 字段，避免覆盖精确数据：
// OnRaySourceStatusChanged — 仅当 IsOn 状态发生变化时才更新
if (current.IsOn == isOn) return;
UpdateRaySourceState(new RaySourceState(IsOn: isOn, Voltage: current.Voltage, Power: current.Power));
功率计算：Power(W) = ActualVoltage(kV) × ActualCurrent(μA) / 1000
断连重置：PVI 变量断开时将 RaySourceState 重置为 Default(false, 0, 0)，防止 UI 显示过期数据。
Dispose 时取消订阅：三个 token 均在 Dispose() 中取消。
三、探测器 — ✅ 已打通
3.1 当前状态
AppStateService 已在构造时订阅 StatusChangedEvent 和 ImageCapturedEvent，探测器状态和最新帧均自动同步。
XP.Hardware.Detector 发布的事件（AppState 层订阅情况）：
├─ StatusChangedEvent ← ✅ 已订阅，映射为 DetectorState
├─ ImageCapturedEvent ← ✅ 已订阅，缓存为 LatestDetectorFrame（volatile）
├─ CorrectionCompletedEvent ← 未订阅（无需同步到 AppState）
└─ ErrorOccurredEvent ← 未订阅（无需同步到 AppState）
3.2 数据流
探测器硬件
└─ IDetectorService（XP.Hardware.Detector）
├─ 发布 StatusChangedEvent（DetectorStatus 枚举）
│ └─ AppStateService.OnDetectorStatusChanged() [BackgroundThread]
│ ├─ 映射 DetectorStatus → DetectorState(IsConnected, IsAcquiring, ...)
│ ├─ UpdateDetectorState()
│ │ └─ 触发 DetectorStateChanged 事件 → ViewModel 刷新 UI
│ └─ 若从已连接变为断开：发布 DetectorDisconnectedEvent
│ ├─ CncExecutionService 订阅 → 取消当前 CNC 执行
│ └─ ViewportPanelViewModel 订阅 → 弹出断连警告对话框
│
└─ 发布 ImageCapturedEvent（ImageCapturedEventArgs）
└─ AppStateService.OnDetectorImageCaptured() [BackgroundThread]
└─ volatile 写 _latestDetectorFrame
└─ 上层通过 LatestDetectorFrame 属性按需读取（CNC 执行、图像处理等）
3.3 关键实现细节
订阅均在后台线程，避免阻塞采集链路：
_detectorStatusChangedToken = _eventAggregator
.GetEvent<StatusChangedEvent>()
.Subscribe(OnDetectorStatusChanged, ThreadOption.BackgroundThread);
_detectorImageCapturedToken = _eventAggregator
.GetEvent<ImageCapturedEvent>()
.Subscribe(OnDetectorImageCaptured, ThreadOption.BackgroundThread);
断连检测：OnDetectorStatusChanged 在更新状态前记录 wasConnected，状态更新后若检测到从已连接变为断开，则发布 DetectorDisconnectedEvent：
bool wasConnected = _detectorState?.IsConnected ?? false;
// ... 更新状态 ...
if (wasConnected && !isConnected)
{
_eventAggregator.GetEvent<DetectorDisconnectedEvent>().Publish();
_logger.Warn("探测器已断连，发布 DetectorDisconnectedEvent");
}
最新帧缓存：LatestDetectorFrame 为 volatile 字段，任意线程可安全读取，无需加锁：
private volatile ImageCapturedEventArgs _latestDetectorFrame;
public ImageCapturedEventArgs LatestDetectorFrame => _latestDetectorFrame;
Dispose 时取消订阅：
_eventAggregator.GetEvent<StatusChangedEvent>().Unsubscribe(_detectorStatusChangedToken);
_eventAggregator.GetEvent<ImageCapturedEvent>().Unsubscribe(_detectorImageCapturedToken);
3.4 DetectorDisconnectedEvent 下游链路
DetectorDisconnectedEvent 是无载荷 Prism 事件，定义于 XplorePlane/Events/DetectorDisconnectedEvent.cs：
| 订阅方 | 线程选项 | 行为 |
|---|---|---|
CncExecutionService |
BackgroundThread |
取消 _executionCts，中止当前 CNC 执行 |
ViewportPanelViewModel |
UIThread |
若 CNC 正在运行，弹出 MessageBox 警告 |
四、相机 — ✅ 已打通（连接状态同步）
4.1 当前状态
相机图像流数据量大、帧率高，不适合经过 AppState 的不可变 record 替换机制，因此相机的图像帧仍由 NavigationPropertyPanelViewModel 直接持有并渲染。但连接状态和采集状态现已通过 UpdateCameraState() 同步到 AppStateService，供其他模块查询。
ICameraController 事件（NavigationPropertyPanelViewModel 直接订阅）：
├─ ImageGrabbed ← 直接渲染到 CameraImageSource（不经过 AppState，避免高频刷新）
├─ GrabError ← 更新 CameraStatusText
└─ ConnectionLost ← 更新 IsCameraConnected + 同步 CameraState ✅
4.2 数据流
ICameraController（XP.Camera）
└─ NavigationPropertyPanelViewModel（直接持有 _camera）
├─ ConnectCamera() / OnCameraReady()
│ └─ IsCameraConnected = true → SyncCameraStateToAppState()
│ └─ AppStateService.UpdateCameraState(IsConnected=true, IsStreaming=false, ...)
│
├─ DisconnectCamera()
│ └─ IsCameraConnected = false → SyncCameraStateToAppState()
│ └─ AppStateService.UpdateCameraState(IsConnected=false, IsStreaming=false, ...)
│
├─ StartGrab() / StopGrab()
│ └─ IsCameraGrabbing = true/false → SyncCameraStateToAppState()
│ └─ AppStateService.UpdateCameraState(IsStreaming=true/false, ...)
│
└─ OnCameraConnectionLost()
└─ IsCameraConnected = false → SyncCameraStateToAppState()
└─ AppStateService.UpdateCameraState(IsConnected=false, IsStreaming=false, ...)
4.3 关键实现细节
SyncCameraStateToAppState() 是统一的同步入口，在所有状态变更节点调用：
private void SyncCameraStateToAppState()
{
_appStateService.UpdateCameraState(new CameraState(
IsConnected: IsCameraConnected,
IsStreaming: IsCameraGrabbing,
CurrentFrame: null, // 帧数据不经过 AppState，避免高频触发 UI 刷新
Width: IsCameraConnected ? ImageWidth : 0,
Height: IsCameraConnected ? ImageHeight : 0,
FrameRate: 0));
}
设计决策：CurrentFrame 始终为 null，帧数据仍由 ViewModel 直接持有。CameraState 只承载连接/采集状态和图像尺寸，供其他模块（如 CNC 执行、状态栏）查询相机是否可用。
DI 注册：NavigationPropertyPanelViewModel 已通过 RegisterSingleton<NavigationPropertyPanelViewModel>() 注册，DryIoc 自动解析新增的 IAppStateService 构造函数参数，无需修改注册代码。
五、状态同步全景图
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 硬件层 │
│ │
│ PLC ──→ MotionControlService ──→ GeometryUpdatedEvent ─────┐ │
│ └──→ AxisStatusChangedEvent ────┤ │
│ │ │
│ RaySource ──→ IRaySourceService ──→ StatusUpdatedEvent ────┤ │
│ └──→ RaySourceStatusChangedEvent ─┤│
│ └──→ VariablesConnectedEvent ────┤│
│ │ │
│ Detector ──→ IDetectorService ──→ StatusChangedEvent ────┤ │
│ └──→ ImageCapturedEvent ────┤ │
│ │ │
│ Camera ──→ ICameraController ──→ ConnectionLost / Grab ────┘ │
│ (via SyncCameraStateToAppState) │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│ 全部已接通 ✅
↓
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ AppStateService │
│ │
│ MotionState ← 自动同步（轮询 + 事件驱动） ✅ │
│ RaySourceState ← 自动同步（StatusUpdatedEvent 等） ✅ │
│ DetectorState ← 自动同步（StatusChangedEvent） ✅ │
│ LatestDetectorFrame ← 自动缓存（ImageCapturedEvent） ✅ │
│ CameraState ← 连接/采集状态同步（帧数据不经过） ✅ │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│
↓ PropertyChanged / StateChangedEvent
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ ViewModel 层 │
│ │
│ MotionControlViewModel ← 同时订阅 GeometryUpdatedEvent（双路） │
│ CncNodeViewModel ← 通过 IAppStateService 读取快照 │
│ CncEditorViewModel ← 通过 IAppStateService 读取快照 │
│ ViewportPanelViewModel ← 订阅 DetectorStateChanged │
│ 订阅 DetectorDisconnectedEvent │
│ CncExecutionService ← 订阅 DetectorDisconnectedEvent │
│ NavigationPropertyPanelViewModel ← 直连 ICameraController │
│ + 推送 CameraState 到 AppState │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
六、待办事项
| 优先级 | 项目 | 涉及文件 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 已完成 | 射线源事件订阅，打通 RaySourceState 自动同步 |
AppStateService.cs |
✅ 已完成 |
| 已完成 | 探测器事件订阅，打通 DetectorState 自动同步 + LatestDetectorFrame 缓存 |
AppStateService.cs |
✅ 已完成 |
| 已完成 | 探测器断连事件（DetectorDisconnectedEvent）下游链路 |
CncExecutionService.cs、ViewportPanelViewModel.cs |
✅ 已完成 |
| 已完成 | 手动模式下实时按钮切换回 LiveDetector 模式 |
MainViewportService.cs |
✅ 已完成 |
| 中 | 确认 StartPolling() 在应用启动流程中被调用 |
App.xaml.cs / AppBootstrapper |
✅ 已确认 |
| 低 | 评估是否将相机连接状态纳入 CameraState 统一管理 |
NavigationPropertyPanelViewModel.cs、AppStateService.cs |
✅ 已完成 |