1、EPICS通信协议（大物理）有点类似NI LabVIEW里面的网络共享变量
EPICS即“实验物理及工业控制系统”（Experimental Physics and Industrial Control System），是上世纪90年代初由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）和阿贡国家实验室（ANL）等联合开发的大型控制软件系统。
控制系统中，设备的每个模拟或数字的输入/输出量称为一个流程变量。一个流程变量在数据库中对应为一个记录（record）。一条光束线控制系统是小规模的系统，流程变量约在600数量级。
EPICS软件系统中的两个基本机制是通道访问（CA）和分布式动态数据库（DB）。
1）通道访问（PV变量）
EPICS系统依据客户-服务器模型，在TCP/IP协议之上建立了称为Channel Access（简称CA）的通道访问机制，并为客户（主要是OPI）和服务器（主要是IOC）分别提供了应用接口子程序库。
CA是EPICS系统的最基本机制，它所能提供的服务包括动态通道定位，数据读写，访问监控，连接监控和自动重接等，CA客户可以根据通道名直接访问系统中的任一个通道，通道具有回叫（callback）机制，根据客户的预先指定发送监控所得的信息，这样便无须依靠巡回检测来监控系统，可以极大地减轻网络负荷。
2）动态数据库（DB文件）
控制系统的I/O数据时频繁变动的数据，为了响应来自操作台的命令、控制算法和各种操作状态，必须采用现场运行的动态数据库（run-time database）来记录数据。动态数据库的基本特点是：（1）为了便于访问，数据结构采用简单的表，（2）数据库存放在内存中，（3）对于分布式数据库，数据库分布在系统的各个节点中，供操作员提取。
分布式动态数据库是EPICS系统的另一个最基本的特点，在EPICS系统中，数据库分布在各个输入输出控制器（IOC）中，每个通道都作为数据库的一个记录存放在控制该通道的IOC中，每个记录中的值可以来自硬件设备输出、操作员命令或者其它记录的输出。
EPICS动态数据库不仅用于存放当前的通道数据，而且，所有的过程控制功能也基本上在动态数据库中实现。因此，EPICS的数据库记录又被称为过程模块。
注意：在EPICS的3.13版及其以前的版本，IOC只能运行VxWorks实时操作系统。由于VxWorks非常昂贵，从3.14版本开始，IOC可支持RTEMS、Linux、Windows等多种操作系统。OPI与IOC也由原来必须运行在不同的CPU上，发到到可以集成在同一台PC上，为软件仿真、系统集成提供了极大的方便。
提醒：更详细的资料可以参考EPICS官方：https://epics.anl.gov/index.php
图1：EPICS官网
2、上位机EPICS环境搭建（CALab，仅仅用于测试而已，也可以用cmd）
为了测试下位机ZYNQ里面的EPICS服务器和客户端工作是否正常，我们可以在上位机Windows环境下安装EPICS开发测试环境，这样我们就能通过cmd命令来对局域网内部发布的EPICS PV变量进行访问和读写了。
由于我们习惯于LabVIEW开发，所以上位机EPICS测试环境，我们依然选择LabVIEW环境下的EPICS工具包，这里最有名的有德国helmholtz-berlin实验室封装好的EPICS LabVIEW工具包，免费和开源的，用户可以直接拿来用。这个CALab工具包相比于NI LabVIEW DSC里面自带的EPICS，执行效率和功能要丰富的多。
CALab是开源的，它是由helmholtz-berlin（柏林亥姆霍兹材料与能源中心）专门将EPICS函数封装成LabVIEW VI和例程，支持LabVIEW 7.0以上的所有版本(32位/64位)，已经在Windows 7®、Windows 10®、Win11和Ubuntu®20.04下进行了测试。
更多详细信息见CALab主页：https://www.helmholtz-berlin.de/zentrum/locations/it/software/exsteuer/calab/index_en.html
2.1、CA Lab软件工具包安装步骤
1）为了加快安装，我们提前将CALab安装包下载好了，如图2所示，感兴趣的用户可以私信我们。
图2：提前下载好的CALab软件工具包
2）直接双击这个CALab Setup.exe，然后在弹出来的安装提示框图，大家可以根据自己的LabVIEW版本具体情况进行选择，过程如下。
图3：选择接收CA Lab Licence协议许可（开源免费）
图4：点击“Next”下一步继续安装
图5：点击“Browse”浏览按钮，选择电脑上已经安装过的LabVIEW版本所在的路径（比如我们这里选择的是LabVIEW 2020）
图6：检查一下LabVIEW软件所在的具体路径
图7：CA Lab每个版本具体更新信息（让用户知晓即可）
图8：默认会在LabVIEW user.lib文件夹里面安装calab相关组件
图9：这里选择完整版安装（特别是第2项native tools里面的几个exe，因为这些exe，我们可以直接在shell cmd里面输入EPICS常用指令进行测试）
图10：默认情况下会在Windows开始菜单的National Instruments里面创建快捷菜单
图11：必须勾选，默认会自动给CATOOLS添加环境变量（非常贴心）
图12：让用户核对一下安装开始前的汇总信息
图13：开始安装（3s结束）
图14：点击“Finish”完成按钮，查看Readme文件
图15：因为安装软件自动给我们设置了环境变量，需要重启电脑才能生效
（所以这里我们需要手动重启一下电脑）
注意：因为我们前面安装的CALab工具包是64位LabVIEW版本的，如果大家电脑上的LabVIEW是32位的，需要将本节实验97里面“PC端上位机”文件夹里面的“lib-32位”文件夹里面的所有文件复制到calab安装目录下进行覆盖，如图16和17所示。
图16：如果安装的是32位版本的LabVIEW软件，需要将这个32位lib文件夹里面的所有文件进行复制
图17：将原先32位lib文件夹里面的所有文件覆盖到这个路径下
2.2、上位机Windows系统下的EPICS环境验证测试
1）首先，打开上位机Windows系统下的cmd窗口，在里面输入caget或者caput或者cainfo或者camonitor，然后回车一下，如果返回提示没有输入PV变量，如图18所示，说明当前环境下的EPICS指令已经存在了，后续我们就可以借助这些指令来访问和读写PV变量了。
图18：在上位机Windows系统cmd里面输入EPICS常用指令
2）然后，打开LabVIEW安装目录下的user.lib文件夹里面的calab文件夹，可以看到里面有很多封装好的LabVIEW EPICS驱动VI和例程，如图19所示；其中，lib文件夹里面就有EPICS CA常用指令对应的可执行exe文件，如图20所示。
图19：LabVIEW安装目录下user.lib文件夹里面的calab驱动VI和例程等文件
图20：calab文件夹里面lib文件夹里面的EPICS CA常用指令exe文件
2.3、测试上位机CA Lab自带的LabVIEW范例程序
1）启动LabVIEW软件，选择“Tools/工具”à“Advanced/高级”à“Mass Compile/批量编译”选项，如图21所示。
图21：打开LabVIEW软件自带的批量编译选项
2）将路径指定到前面安装好的calab文件夹里面，如图22所示。
图22：选择前面安装好的calab文件夹路径
3）点击“Mass Compile/批量编译”，等待编译完成即可，如图23所示。
图23：批量编译calab文件夹里面的VI（因为他们采用编写的LabVIEW版本很低）
图24：编译完成后的提示（本质上就是用当前版本的LabVIEW将低版本的LabVIEW VI快速打开一遍）
4）此时，我们打开calab文件夹里面Examples中的“SoftIOC Demo.vi”这个程序，如图25所示；你会发现这个VI报错，无法运行，如图26所示；这是因为前面我们安装的是64位版本LabVIEW封装的calab工具包导致的，为此，我们可以将所以报错VI里面库函数节点里面的calab.dll路径重新选择一下，改成用户电脑真实版本和真实路径即可，如图27~32所示。
图25：打开calab范例程序（SoftIOC Demo.vi）
图26：每个调用了calab.dll的VI程序都会提示dll找不到
图27：同时按住“Ctrl+M”解锁当前VI程序
图28：将库函数节点里面的dll路径改成用户自己安装的LabVIEW版本路径
图29：将右下角的“CaLabDisconnect_PV-1D.vi”这个子VI禁用掉（因为这个32位的dll里面没有这个函数）
图30：将calab关键字换一个名称，比如这里改成PC_IOC（意为上位机PC端发布的EPICS服务器IOC）
图31：将calab名称全部换掉PC_IOC
图32：CMD命令窗口里面可以对PC_IOC发布的PV变量进行访问和读写
2.4、利用LabVIEW DSC工具包里面自带的EPICS驱动VI和例程充当上位机
如果大家觉得CA Lab实现EPICS Server用起来不是很方便，也可以直接调用LabVIEW自带的DSC工具包，高版本LabVIEW已经集成了DSC工具包，这个DSC主要是给工业自动化行业用的。
1）所以我们可以直接在LabVIEW范例查找器里面搜索关键字“EPICS”，快速定位找到LabVIEW自带的EPICS Server和Client例程，如图33所示。
图33：在LabVIEW范例查找器里面找到EPICS Server范例程序（充当IOC Server）
2）这里，我们选择EPICS Server服务器端例程，让上位机Windows充当一个IOC设备，然后将PC端LabVIEW里面的变量以PV分布式数据库的方式发布出来，这样我们下位机ZYNQ可以作为EPICS Client客户端看看能不能随时访问这些上位机PC发布的PV变量。同时，下位机ZYNQ也可以同时作为EPICS服务器，将ZYNQ PS端Linux RT环境下的DB数据库进行加载发布自己的PV变量，让上位机或者CMD窗口进行访问，这样我们就能充分验证整个局域网内的EPICS分布式数据和CA PV变量交互的功能和优势。关于下位机ZYNQ PS端EPICS组件和例程我们后面再展开。
3）双击打开上面的“EPICS Server API.lvproj”项目，展开“我的电脑”，将里面的lvlib库名称改短一些，因为EPICS PV变量名称有字符长度限制，一般建议不要超过20个字符，里面的网络共享变量名称也尽量改短一些，如图34所示。
图34：将LabVIEW自带的EPICS范例程序里面的lvlib库和变量名称改短一些
4）然后右击lvlib库，选择“Deploy/部署”，如图35所示。
图35：将修改后的lvlib库文件重新部署一下
5）将上位机计算机名称也改短一些，右击计算机选择属性，将计算机名称改短，比如，我们这里测试用的电脑名称改成了“PCWin10”，如图36所示，只有7个字符。
图36：将用于测试的上位机计算机名称尽量改短一些
6）打开并运行上位机EPICS Server程序“Configure EPICS Server - Host.vi”，如图37所示；然后在前面板上的“Source process”下拉里面选择“浏览”找到刚刚部署的IOC库文件，如图38和图39所示；接着点击一下“Create All”按钮，将LabVIEW这些变量以EPICS PV变量的方式发布出去，如图40所示；最后打开上位机cmd命令窗口，利用ca指令测试一下刚刚发布的PV变量是否能够正常访问，如图41所示。
图37：打开上位机LabVIEW自带的EPICS Server服务器端程序
图38：点击变量服务器下拉列表里面的“Browse/浏览”
图39：浏览选择找到刚刚部署的IOC库文件和变量
图40：点击“Create All”将这些变量以PV变量方发布到网络里面
图41：上位机可以通过cmd命令窗口来测试一下EPICS PV变量能否正常访问
提醒：至此，关于上位机EPICS环境的测试工作就完成了！接下来是本书的重头戏，也就是ZYNQ PS端的EPICS通信如何实现。
