Beagleboneblack/green へのMachinekit(LinuxCNC)のSDカードへのイメージ書き込みと起動

Web上、BeagleboneBlack/Greenのインストールで上手く行かない等の記述を見かけたので纏めておきます。

ビルドイメージ、OSのバージョンの違いで細かな操作で違う部分が出て来るかもしれませんので、一応OSイメージを指定しました。

現状、ビルドイメージがUPされているBeaglebone向けのMachinekitが入ったイメージはDebianのWheezy(旧)とjessie(新)の2つのDebianのバージョンの物がUPされています。

OS自体のバージョンが違うだけで、Machinekit自体は同じなのですが、新しいJessieでスクリーンショットを取るソフト、scrotを入れようとした所、apt-getではインストールできず(Wheezyはインストール可能)だったので、今回のこの記述は旧Wheezyのイメージとしました。追記・標準インストールで入ってました^^;

基本的なダウンロードMachinekitの作動等の手順はどちらを使っても同じですので、jessieのMachinekitのイメージでもこの記述で動きます。(OS側の細かな違い)

今回のMachinekitの入ったDebianイメージでは、起動時使用可能に設定されているペリフェラルはeMMCのみでHDMI、HDMI-Audioなどは、Enableになってません。ですので、HDMI出力のついたBeagleboneBlackの場合、HDMI接続した場合、画面が表示されないと思います。
リモートデスクトップでの使用前提で、Beagleboneblackでもgreenでも同様に使うことが出来ます。
確認用として、今回使用したのはBeaglebonegreenです。






Machinekitが入ったイメージのダウンロードとSDカードへの書き込み

インストールしたディスクイメージ

http://elinux.org/Beagleboard:BeagleBoneBlack_Debian
BBW/BBB (All Revs) Machinekit
microSD/Standalone: (machinekit) Classic
bone-debian-7.11-machinekit-armhf-2017-01-22-4gb.img.xz

※今の最新イメージなので、無い場合は https://rcn-ee.com/rootfs/bb.org/testing/ 
ディレクトリを探すと古いものも新しいものも出てくるはず

7zipにて解凍
https://sevenzip.osdn.jp/

Machinekitのディスクイメージを書き込むSDカードのフォーマット
SD AssociationのSDFormatterを使用

https://www.sdcard.org/jp/downloads/formatter_4/

Win32DiskImagerを使って解凍したディスクイメージをSDカードに書き込む

https://sourceforge.net/projects/win32diskimager/

※ Win32DiskImagerはSDカードのバックアップを取ることが出来るので
  各種設定が終わったあとバックアップをとっておくと良い。


MobaXtermを使用してWin7からリモートアクセスする

MobaXtermをインストールする

http://mobaxterm.mobatek.net/

homeエディションでok


Beagleboneに接続するため、MobaXtermを設定する

参考
Remotely Access Beaglebone Black using MobaXterm
https://blogspot.tenettech.com/remotely-access-beaglebone-black-using-mobaxterm.html

BasicSSHsettingのRemote host名
192.168.7.2 <<コレはPCに直接USB接続する時のアドレス。
  Ether経由の場合、参考ページと同様アドレスを調べる

ログイン時のユーザーネーム及びパスワード
username : machinekit
password : machinekit


BBGにSDカードを入れ、BBGのマイクロUSB端子を使いPCと接続

MobaXtermを使って設定したセッションを起動、BBGと接続

セッションの設定にusername、passwordを設定してある場合
リモートウインドウ内にBBGのデスクトップが表示される



Machinekit(LinuxCNC)の起動

画面左下のアイコンをクリックするとメニューが表示される
メニュー内のCNC>Machinekit でMachinekitが起動
※ Accessories内のLXterminalを起動しmachinekitと入力Enterキーにても起動可能
  この時、Machinekitの起動に関する挙動を確認することが出来る。
  Machinekitの初期設定ファイルを作成or MachinekitConfigurationSelectorが表示される
SampleConfigrationsから、ARM>>Beaglebone>>CRAMPS>>CRAMPSを選択
ウインドウ右下のOKを押すと、CopyConfiguration?と出るのでYesを選択
Machinekitのロゴが表示され、暫くするとMachinekit(LinuxCNC)のコントロールウインドウの一つ、Axisが表示される。


素の状態でのMachinekit(LinuxCNC)の表示Gコードを再生

まず左上端から二番目に有るMachinekit(LinuxCNC)の電源を入れる
マニュアルコントロール内のHomeAllボタンを押す
上に有る青い三角の再生ボタンを押すとGコードが再生、下部のテキスト表示エリアに有るGコードが流れていく。
この時、CRAMPSで設定されているBBGのI/Oピンもちゃんと作動してパルスを出したり、入力を受け付けている。

画面右側グラフの温度制御は、モーション等の制御ループとは別の制御ループで回っているので、
3軸フライス、ガントリタイプのNCフレームならステップパルス数の設定をし、このままステッピングモーター
ドライバに繋いでも動く。

温度制御部分が必要なく気になって外したい場合は /home/machinekit/machinekit/configs/ARM.Beaglebone.CRAMPS内の
CRAMPS.hal CRAMPS.iniファイル内の該当部分を#でコメントアウトする。




Machinekit/LinuxCNCの各種設定、仕組みは、各Wiki、マニュアル等を参考とする





必要かもしれないこと

下記記述、Beaglebone自体にインターネット接続が必要な事が有るので、LANケーブルを繋ぐ事



apt-get update(なにはなくともapt-getコマンドでインストール出来るソフトウエアの参照先等を更新)



BeagleboneBlack/Greenの電源を切る

SDカードを読んでいる時にUSB端子を引っこ抜いて電源を切るとSDカードがオカシクなってしまうのでブチ切りしてはいけません。
リモートデスクトップ接続時にはLogoutボタンが有るだけで電源を切る事ができません。
ターミナルにて
sudo shutdown -h now 

sudo halt

で電源が切れます。

また、再起動は

sudo shutdown -r now

sudo reboot

電源を入れるには、LANコネクタ近くのPOWERボタンを押します。


scrotのインストール(スクリーンショット撮影用)

sudo apt-get install scrot


rootパーティションの拡張(4GB以上のSDの容量を使用)

cd /opt/scripts/tools/
git pull
sudo ./grow_partition.sh
sudo reboot


sambaのインストールとshareディレクトリの作成(WinPCとのFileExchenge)

参考URL:http://www.mk-mode.com/octopress/2015/06/10/debian-8-samba-installation/   等。
   sambaに関しては、書店に行くと解ると思いますが、マトモにやろうとすると本1冊となってしまうので、超簡略です。
   セキュリティ云々が必要な場合、個々で調べてください。

apt-get install samba

mkdir /home/share
chown nobody:nogroup /home/share
chmod 777 /home/share

sudo nano /etc/samba/smb.conf

最下部に追加


[Share]
path = /home/share
writable = yes
guest ok = yes
guest only = yes
create mode = 0777
directry mode = 0777

^Xで上書き保存

sudo service smbd restart

ウインドウズのエクスプローラーのネットワークにて
BEAGLEBONE>>Share でアクセス可能
BBGのUSB接続にて繋がっているので、LANケーブル不要でファイル交換(もちろんLANでもOK)


ウェブブラウザをインストール(ブラウザはmidori)

sudo apt-get install midori

PythonのIDLEのインストール(PythonのIDE?)

sudo apt-get install idle

PyBBIOのインストール

参考URL:https://github.com/graycatlabs/PyBBIO/wiki/Installing-PyBBIO

which dct

cd /tmp/
wget -c https://raw.github.com/RobertCNelson/tools/master/pkgs/dtc.sh
chmod +x dtc.sh
./dtc.sh

pip install --upgrade PyBBIO

テスト

cd /usr/local/lib/PyBBIO/examples
python blink.py

pyserialインストール

pip install pyserial

unzipインストール

sudo apt-get install unzip

EtherNet接続時のIPアドレスの固定

参考URL: http://derekmolloy.ie/set-ip-address-to-be-static-on-the-beaglebone-black/

PC-Beaglebone間USB接続時にターミナルで

/sbin/ifconfig

現状のアドレスを確認

同ターミナルにて

cd /etc/network
sudo nano interface

で、interface内のテキストを編集下記#以下を追加編集

# The primary network interface
auto eth0
iface eth0 inet static
address 192.168.0.9
netmask 255.255.255.0
gateway 192.168.0.1

^xで上書き保存

eth0の終了と起動
sudo /sbin/ifdown eth0
sudo /sbin/ifup eth0

確認
/sbin/ifconfig

アドレス番号は各環境化で違うので、調べる
windows上でNetEnumを使うとか、ルーターで調べるとか
http://forest.watch.impress.co.jp/library/software/netenum/

素の状態で既にxrdpがインストール済みなのでWindows上のリモートデスクトップ接続でも接続可能
接続プロトコルの関係かリモートデスクトップ接続ではGUIの作動が遅い
(自環境ではMachinekitを起動させた時、XのエラーでMachinekitが立ち上がらず)
MobaXtermで接続可能 USBでの接続時と変わらないGUIの反応速度
Machinekitも問題なく立ち上がる

EtherNet経由での接続の利点
USB接続時と違いEtherNet接続の場合Beagleboneとの電気的な絶縁が行える
BeagleboneとコントロールするPCの距離を離すことができる


memo

現状のデバイスツリーオーバーレイの確認

sudo cat /sys/devices/bone_capemgr.9/slots



BeagleboneのデバイスツリーオーバーレイとPin mux

PCとBeagleboneのハードウエア的な大きな違いは各種I/Oピンの用途が固定しているか、してないかでBeagleboneのような組み込み系のMCUの場合、通常GPIOとして出ているピンに多重化して各種機能が載っています。大抵の組込系の多機能なMCUと同じです。

この多重化(multiplex)されているピン群の各ピンに割り当てられた機能を使用用途に合った設定をす るのがデバイスツリーオーバーレイです。

Beagleboneのヘッダピンに上に載ったようにスタックするボードをCapeといいますが、ケープを使う場合、 そのケープに合った、デバイスツリーオーバーレイを読み込みBeagleboneのI/Oの使うピンを設定します。

余談ですが、オリジナルの白いBeagleboneはBeagleboneBlackとCPUの速度等々も違いますが、最も違うのがHDMI出力とeMMCがついた事。オリジナルの白いBeagleboneではこのHDMI出力は拡張ボードでCapeでした。

実の所DeviceTreeOverlay自体の名前にCapeと付いていたりするのです。
公式にCapeとして販売されている拡張基板は、EEPROMが載っていて、ソコに使用するデバイスツリーオーバーレイの名前が書いてあるそうで、Capeを取り付けて起動すると、自動的にÌ/Oを設定します。

BeagleboneBlackでHDMI、HDMI-Audioを使う場合起動時の設定uEvt.txt
内にenable/disableの設定が有り、設定します。以前はWindows上からこの初期設定ファイルである
uEvnt.txtが見えて、SDカードのみで読み込み、編集が出来ましたが、私の環境のみの事かもしれませんが、今はBeagleboneのDebian上から覗く程度で、コメントアウトになっている行のコメントアウトを外し たら、起動しなくなってしまいました。
今回使用したDiskImageの場合、eMMCとSDカードのみの使用の初期設定になっているようです。


デバイスツリーオーバーレイとbeaglebone-universal-io

参考URL:https://github.com/cdsteinkuehler/beaglebone-universal-io

このデバイスツリーオーバーレイ、ピンの用途が確定しているならば(量産拡張ボードのように)dtsファイル を生成してソレを読み込 むだけで使用ピンの設定が終わるとても便利な物なのですが、高機能で使 用用途が個々に違うMachinekitのような使い方だと、ピンの変更毎にdtsファイルを作り直さなければな らずとても不便です。(コマンドラインから設定もできますが。)

コレを解消するためにデバイスツリーオーバーレイであるbeaglebone-universal-ioと、コマンドライン上で使用するconfig-pinとゆうピン一本単位で設定するコマンドがあります。

詳細は参考URLのページと画像を読むと解ると思います。

config-pin_h.png

このbeaglebone-universal-ioのデバイスツリーオーバーレイの読み込みと、config-pinコマンドによるピン1本単位の設定の為に、オリジナルのLinuxCNCには無い.shとゆう、シェルスクリプトがMachinekit起動時に必要になります。



Beagleboneblack/GreenのI/Oは3.3Vです。
5V系入出力する際は必ずレベル変換のできるICを使用してください。
また、Arduinoに使われるATMegaよりも出力できる電流も少ないです。



Ubuntuからの接続

シマリス技研さんが公開しているUbuntu12.04LTS上で動作するLinuxCNC2.6.8上のUbuntu12.04とBeaglebonegreenをUSBで接続し、Remminaを起動
設定を作る書類にプラスのついたアイコンをクリックすると出てくるリモートデスクトップの設定ウインドウにて設定。
MobaXtermと同じように基本設定内
サーバー 192.168.7.2
ユーザー名:machinekit
パスワード:machinekit
画面解像度はテキトウに。
色数:HighColor(16bpp)

として接続。
すると別ウインドウが開いてBeagleboneのデスクトップが開きます。
自環境では、Machinekitの起動には失敗しましたが特にソフトウエアをインストールせずとも、Ubuntuと一緒にインストールされているリモートデスクトップソフトウエアにて接続可能。HALを使っての実験等には便利かも。

VNC接続なら、Machinekit起動できるかしらん?





随時加筆
割とお手軽でGUIでの表示と各種入出力の追加が可能なので安価なソフトウエアNCの中で特に有用なのでは?と思います。

使えるのであれば、PC上のLinuxCNCの方が操作等々楽ですが、PC単体ではパラレルポートの呪縛(パラレルポートも、GRBLより速いパルスが出せるんだけれども)が足かせとなっております。
ただ、1枚MesaのFPGAI/Oボードを入れるだけで劇的にリアルタイムで使えるI/Oの数が増え高速エンコーダー入力も可能になるのですが。。

Beaglebone自体、元々産業用の機械の制御、モーターのコントロール用にデザインされたTIのAM3358を使用しているので、Machinekitでの使用のみならず、前記事内で触れましたが素の状態でもモーターコントロール等に強いペリフェラルを持ってます。

Beagleboneに関して、日本のWeb上ではあまり取り上げられていない(LinuxCNC関係も)ので使用例も少ないのですが、ボードが発売になってからかなり経つので各種ライブラリが充実しています。Machinekit自体のHALコンポーネントも、eQEIに対応したりしています。






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テーマ : 自作・改造
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