CatST MemoryMap：变量区、资源包络与剪裁规则¶

本文档定义 CatST 编译器、仿真器、生成 C、在线监控和通信映像共同使用的变量区与资源包络。正式产品可按实际硬件剪裁，但剪裁不得改变已保留变量的语义。

1. 设计原则¶

CatST 变量区采用 PLC 过程映像模型：

物理输入 / 通信输入 / 系统状态
 ↓ 扫描边界复制
CatST 读取稳定输入映像
 ↓
CatST 写输出映像和内部变量
 ↓ 扫描后刷新
物理输出 / 通信输出 / 在线监控

资源包络原则：

先定义足够覆盖 F103、F407 和后续通信扩展的统一变量模型。
CatST 编译器按目标 Profile 做范围检查和资源预算。
被硬件剪裁掉的资源在编译期报错，不允许运行期静默忽略。
同一变量名在不同硬件上语义一致，例如 X0 总是输入映像，不允许在某个产品上变成输出。
通信资源通过过程映像或别名暴露给 CatST，不允许 CatST 直接阻塞读写总线。

2. 基础变量区¶

默认最大包络：

区域	默认范围	权限	类型	说明
X	X0~X15	只读	BOOL	数字输入映像
Y	Y0~Y7	可写	BOOL	晶体管输出映像
R	R0~R3	可写	BOOL	继电器输出映像
M	M0~M127	可读写	BOOL	内部辅助位
D	D0~D127	可读写	DINT	数据寄存器
T	T0~T31	功能块访问	Timer	定时器实例
C	C0~C31	功能块访问	Counter	计数器实例
S	S0~S63	只读	BOOL/WORD	系统状态
E	E0~E63	只读	BOOL/WORD	故障码

F103_LITE 可以减少 Y/R、M/D、T/C、诊断和历史记录数量。F407_STANDARD 应优先完整支持上述包络。

3. 权限规则¶

区域	CatST 读	CatST 写	上位机 RUN 写	STOP/FACTORY 写	说明
X	是	否	否	否	固件采样更新
Y	是	是	默认否	受控测试	安全层可覆盖
R	是	是	默认否	受控测试	安全层可覆盖
M	是	是	可配置	可配置	调试和状态保持
D	是	是	可配置	可配置	参数、阈值、计数值
T	字段只读	仅功能块	否	复位接口	`Tn.Q`、`Tn.ET` 只读
C	字段只读	仅功能块	否	复位接口	`Cn.Q`、`Cn.CV` 只读
S	是	否	否	否	Runtime 设置
E	是	否	否	受控清除	诊断模块设置

禁止示例：

X0 := TRUE;
S0 := TRUE;
T0.Q := FALSE;
C0.CV := 0;

4. 变量区语义¶

4.1 X 输入区¶

X0~X15 表示输入映像。默认对应 16 路 24V 数字输入，具体硬件通道由目标 Profile 映射。

规则：

输入先经过固件采样和滤波，再进入 X 区。
CatST 在一个扫描周期内看到的 X 值必须稳定。
低配硬件没有的 X 点位必须在编译期报错。

4.2 Y/R 输出区¶

Y0~Y7 为晶体管输出映像，R0~R3 为继电器输出映像。

规则：

CatST 写的是输出映像，不是直接写物理 IO。
STOP、ERROR、DOWNLOAD、急停、CRC 错误等安全状态下，物理输出必须由安全层关闭。
RUN 模式下外部协议默认禁止直接写 Y/R，避免和 CatST 逻辑竞争。

4.3 M 内部辅助位¶

M0~M127 用于中间状态、联锁、步进状态、调试标志和简单保持。

规则：

默认由 CatST 读写。
上位机是否允许在线写入由权限配置决定。
下载新程序、RUN/STOP 切换、复位后是否清零由 Runtime 策略决定，编译器不得假设 M 区永久保持。

4.4 D 数据寄存器¶

D0~D127 默认按 DINT 处理。

用途：

工艺参数。
计数和阈值。
状态机步骤号。
调试和通信数据缓存。

通过 Modbus 16 位寄存器访问时，一个 D 占两个连续 Holding Register。

4.5 T/C 资源¶

定时器：

typedef struct
{
    bool IN;
    bool Q;
    uint32_t PT_ms;
    uint32_t ET_ms;
    uint8_t State;
} Timer_t;

计数器：

typedef struct
{
    bool CU;
    bool CD;
    bool R;
    bool Q;
    int32_t PV;
    int32_t CV;
    bool LastInput;
} Counter_t;

CatST 只允许通过 TON/TOF/TP、CTU/CTD 更新实例。

5. 系统状态与故障包络¶

5.1 S 系统状态¶

状态	含义
S0	RUN
S1	STOP
S2	ERROR
S3	DOWNLOAD
S4	FACTORY
S5	急停输入有效
S6	App CRC 有效
S7	参数 CRC 有效
S8	通信在线
S9	RTC 有效
S10	看门狗曾复位
S11	输出总使能有效
S12~S31	通用系统状态预留
S32~S63	通信扩展状态预留

5.2 E 故障码¶

故障	含义
E0	参数 CRC 错误
E1	App CRC 错误
E2	通信超时
E3	看门狗复位
E4	RTC 异常
E5	存储器异常
E6	电源异常
E7	急停触发
E8	下载失败
E9	输出过流，可选
E10	Flash 写入失败
E11~E31	通用故障预留
E32~E63	通信扩展故障预留

6. 中断事件资源¶

中断事件资源由 Runtime 更新，CatST 默认只读。

区域	默认范围	权限	类型	说明
L	L0~L63	只读/专用清除	BOOL	事件锁存位
HSC	HSC0~HSC7	字段只读	Counter32	高速计数器
CAP	CAP0~CAP7	字段只读	Capture	输入捕获或脉宽测量

HSC 可读字段：

字段	类型	说明
`HSCn.CV`	DINT	计数值快照
`HSCn.OV`	BOOL	溢出标志
`HSCn.EN`	BOOL	使能状态

CAP 可读字段：

字段	类型	说明
`CAPn.VALUE`	DINT	捕获值快照
`CAPn.VALID`	BOOL	捕获值有效
`CAPn.OV`	BOOL	溢出或丢样

这些资源的更新来自 Runtime ISR 或 DMA 任务。CatST 不直接访问中断标志位。

7. 在线访问地址建议¶

6.1 位变量¶

地址范围	对应区域	访问
00001~00008	Y0~Y7	读，STOP/FACTORY 可写
00021~00024	R0~R3	读，STOP/FACTORY 可写
00101~00228	M0~M127	读写
10001~10016	X0~X15	只读
10101~10164	S0~S63	只读
10201~10264	E0~E63	只读

6.2 寄存器¶

地址范围	对应区域	说明
40001~40256	D0~D127	每个 D 占两个 16 位寄存器
41001~41064	参数区	通信、滤波、安全策略
42001~42064	系统状态寄存器	扫描周期、模式、版本
43001~43128	T 状态	定时器只读状态
44001~44128	C 状态	计数器只读状态

UI 和编译器内部必须统一 0 基/1 基封装，现场界面不暴露二义性。

8. 通信扩展映像¶

EtherCAT、CANopen、以太网等扩展不直接改变基础 X/Y/R/M/D 语义。推荐通过工程配置生成通信过程映像，并用 VAR_ALIAS 暴露给 CatST。

建议逻辑对象：

VAR_ALIAS
    DriveReady  AT CANOPEN.Node1.StatusWord.Bit0 : BOOL;
    DriveFault  AT CANOPEN.Node1.StatusWord.Bit3 : BOOL;
    TargetSpeed AT CANOPEN.Node1.TargetVelocity  : DINT;
END_VAR

规则：

映像对象必须由通信配置生成，现场 CatST 不允许任意拼地址。
CatST 读取的是扫描边界快照。
CatST 写入的是输出过程映像，发送和状态机处理由通信任务完成。
通信断线、超时、状态异常必须反映到 S/E 或扩展只读状态。

9. Profile 剪裁规则¶

目标 Profile 必须声明：

可用 X/Y/R 数量
M/D/T/C 数量
是否支持 S/E 全量状态
是否支持 Modbus 映射
是否支持自定义维护协议
是否支持 A/B App 分区
是否支持通信扩展映像
L/HSC/CAP 数量
最大 UserLogic 代码大小
最大扫描周期预算

剪裁要求：

剪裁只能减少范围，不能改变类型和权限。
编译器必须根据 Profile 做越界检查。
上位机补全列表必须来自 Profile，不得固定写死。
文档中的最大包络不代表所有硬件必须完整实现。