BeagleboneのeQEPを使ったMachinekitでの直交エンコーダーの読取り

BeaglebonGreenのMCUの機能として載っているハードウエア直交エンコーダーインターフェースで、Machinekit/LinuxCNC上のHALとPyVCPを使い直交エンコーダーの出力を読み取って数値を数字とグラフで表示してみました。

HAL上で表示できるとゆうことは、HALを使って校正されているMachinekit/LinuxCNCにも組み込むことができるとゆうこと。



作動を試したのは、前記事にてインストールしてあるディスクイメージのMachinekit
PCとの接続はLAN経由(USBを使ったPCとの接続ではない)

設定ファイルを貼り付けておきます。
eQEP0のピンは

P9_42 eQEP0A_IN
P9_27 eQEP0B_IN
P9_41 eQEP0_INDEX
P9_25 eQEP0_STROBE

です。


ブログにXMLファイル貼り付けたら、見えなくなってしまいました^^;
実際に貼り付けてあるのですが、、どうしましょ。。
こうなりました。
コピペできませんが、短いので打ってください^^;



testhal.hal

# components

loadusr -w ./setup.sh
loadusr -Wn testhal-vcp pyvcp testhal-vcp.xml

#show pin testhal-vcp

loadrt hal_arm335xQEP encoders=eQEP0

# parameter values
setp eQEP0.min-speed-estimate 0
setp eQEP0.counter-mode false
setp eQEP0.x2-mode false
setp eQEP0.invert-A true
setp eQEP0.invert-B true
setp eQEP0.invert-Z true
setp eQEP0.reset false
setp eQEP0.position-scale 4

# param aliases
# pin aliases
# signals
# nets
net countout0 eQEP0.counts => testhal-vcp.encoder-count-00
net posout0 eQEP0.position => testhal-vcp.encoder-pos-00 testhal-vcp.encoder-pos-00a
net velout0 eQEP0.velocity => testhal-vcp.encoder-vel-00 testhal-vcp.encoder-vel-00a



# realtime thread/function links

loadrt threads name1=thread1 period1=1000000
addf eqep.update thread1
start


testhal-vcp.xml

testhal-vcp.png



setup.sh


#!/bin/bash
# Copyright 2013
# Charles Steinkuehler
#
# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
# it under the terms of the GNU General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
# (at your option) any later version.
#
# This program is distributed in the hope that it will be useful,
# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
# GNU General Public License for more details.
#
# You should have received a copy of the GNU General Public License
# along with this program; if not, write to the Free Software
# Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA

dtbo_err () {
echo "Error loading device tree overlay file: $DTBO" >&2
exit 1
}

pin_err () {
echo "Error exporting pin:$PIN" >&2
exit 1
}

dir_err () {
echo "Error setting direction:$DIR on pin:$PIN" >&2
exit 1
}

SLOTS=/sys/devices/bone_capemgr.*/slots

# Make sure required device tree overlay(s) are loaded


for DTBO in cape-universalh cape-bone-iio; do

if grep -q $DTBO $SLOTS ; then
echo $DTBO overlay found
else
echo Loading $DTBO overlay
sudo -A su -c "echo $DTBO > $SLOTS" || dtbo_err
sleep 1
fi
done;

if [ ! -r /sys/devices/ocp.*/helper.*/AIN0 ] ; then
echo Analog input files not found in /sys/devices/ocp.*/helper.* >&2
exit 1;
fi

if [ ! -r /sys/class/uio/uio0 ] ; then
echo PRU control files not found in /sys/class/uio/uio0 >&2
exit 1;
fi

# Export GPIO pins:
# One pin needs to be exported to enable the low-level clocks for the GPIO
# modules (there is probably a better way to do this)
#
# Any GPIO pins driven by the PRU need to have their direction set properly
# here. The PRU does not do any setup of the GPIO, it just yanks on the
# pins and assumes you have the output enables configured already
#
# Direct PRU inputs and outputs do not need to be configured here, the pin
# mux setup (which is handled by the device tree overlay) should be all
# the setup needed.
#
# Any GPIO pins driven by the hal_bb_gpio driver do not need to be
# configured here. The hal_bb_gpio module handles setting the output
# enable bits properly. These pins _can_ however be set here without
# causing problems. You may wish to do this for documentation or to make
# sure the pin starts with a known value as soon as possible.

sudo $(which config-pin) -f - <<- EOF

P8.07 in # X Max
P8.08 in # X Min
P8.09 in # Y Max
P8.10 in # Y Min
P8.11 low # FET 1 : Heated Bed
P8.12 low # X Dir
P8.13 low # X Step
P8.14 low # Y Dir
P8.15 low # Y Step
P8.16 high # eMMC Enable
P8.17 in # ESTOP
P8.18 low # Z Dir
P8.19 low # Z Step


# eMMC signals, uncomment *ONLY* if you have disabled the on-board eMMC!
# Machinekit images disable eMMC and HDMI audio by default in uEnv.txt:
# capemgr.disable_partno=BB-BONELT-HDMI,BB-BONE-EMMC-2G
# P8.22 low # Servo 4
# P8.23 low # Servo 3
# P8.24 low # Servo 2
# P8.25 low # Servo 1

P8.26 high # ESTOP Out

P9.11 in # Z Max
P9.12 low # E0 Dir
P9.13 in # Z Min
P9.14 high # Axis Enable, active low
P9.15 low # FET 2 : E0
P9.16 low # E0 Step
P9.17 low # E1 Step
P9.18 low # E1 Dir
# P9.19 low # I2C SCL
# P9.20 low # I2C SDA
P9.21 low # FET 4 : E1
P9.22 low # FET 6
P9.23 low # Machine Power
P9.24 low # E2 Step
# P9.25 low # LED
P9.25 qep # eQEP0_STROBE
P9.26 low # E2 Dir
P9.27 qep # eQEP0B_IN
# P9.27 low # FET 3 : E2
P9.28 low # SPI CS0
P9.29 low # SPI MISO
P9.30 low # SPI MOSI
P9.31 low # SPI SCLK

P9.41 in # FET 5
# P9.91 in # Reserved, connected to P9.41
P9.91 qep # eQEP0_INDEX

P9.42 in # SPI CS1
# P9.92 in # Reserved, connected to P9.42
P9.92 qep # eQEP0A_IN
EOF



setup.shはMachinekitを立ち上げ、SampleConfigration>ARM>BeagleBone>CRAMPS>CRAMPSを指定しOKを押すとCopyConfiguration?と聞いてきて、Yesを選択すると/home/machinekit/machinekit/configディレクトリ内にコピーされるディレクトリ、ARM.BeagleBone.CRAMPS内にあるsetup.shの中の設定内容を少し触った物です。

元のshファイル同様、ADCとその他ペリフェラルのBeagleboenの使用するハードウエア部分のI/OのOn/Off、ペリフェラルが設定されます。
BeagleboneでのMachinekit/LinuxCNCの場合、Machinekit/LinuxCNC単体ではBeagleboneの内部の作動を制御できますが、このI/O、ペリフェラルの切り替えは、BeagleboneUniversalI/Oやconfig-pinなどの外部スクリプトをMachinekit側から呼び出して設定しています。

そもそも、元となったLinuxCNC自体が、各種モジュールを組み合わせてCNC(コンピュータ数値制御)を構築できるコンポーネント群です。

LinuxCNCとして、GUI画面であるAXISのキャプチャ画面がWeb上にありますが、AXIS以外のGUIでもLinuxCNCとして作動します。

GUIはもとより、kinematic(運動学、要は3軸タイプ、デルタタイプ、スカラボットタイプなど)部分の変更や、各種入出力の接続等々、自由度が高い分、コンポーネントの接続等の設定項目が多いです。

単純3軸NCとして既存のConfigファイルを使用するGコードプレーヤーとして使用するならば、設定項目はGRBLでもMachinekit/LinuxCNCでも、基本的なGコードでコントロール出来るNCの理屈が理解できていれば、さほど変わりません。

逆にGRBLなどのUART通信にて使うNCコントローラを使うより、運用する段階では楽だと思います。


それと、ボタンを押して定形の作動をさせるようなCNC(コンピュータ数値制御)マシンを構築することも。。



現状の問題ってゆうか、自分の環境が悪いのか残念ながら上手くeQEP1,2のデバイスツリーオーバーレイを設定できず、今の所、eQEPの作動チェックはeQEP0の一つだけに留まっております。1と2はconfig-pinで設定してもエラーが出て設定できず。Universal-IOのDTSを見てみても、問題が無いように見えるのですが、、、プログラムが得意な方、宜しくお願い致します。。

ただ、HandWheelManualPulseGeneratorをLinuxCNCに入力する。とゆう記事にてUSB-UARTを使用してデスクトップタイプのPCのLinuxCNCでのPySerialを利用したHALとのUART通信をしましたが、USBを介さずBeaglebone上のUART器を使い、PSoC5LPにて前の記事のように通信のテストをして、通信できているご様子。

複数のUART器が載っているBeaglebone、ある程度はなんでもアリなんじゃ、と。
PCでも、とても速いStep/Dirパルスを要求しなければ(とはいえどもGRBLとかよりは十分速い)USB-UART等々でかなり入出力できるデータ、I/Oが。もちろんパラレルポートが付いているようなPC,シリアルポートも付いているはずなので、シリアルポートも有効活用できますよね。


2017-02-05-175055_1684x1093_scrot.png

とりあえず、Axisにエンコーダーインプットを追加。まだエンコーダー信号はパネル上のグラフの操作しかできません。
Crampsの使っているUniversalIOでは、eQEP1,2のI/O部分がONに出来なかった為、BeBoPr++のConfigファイルに3つのエンコーダーインターフェースと、2つのUARTを追加。エンコーダーインターフェース0番だけの使用ならBeagleboneBlackの場合HDMI出力が可能ですが、1番と2番はピンの割当がHDMI(RGB出力)のピンとぶつかってしまうので、モニタ出力はできません。
BePoPr++の設定を使ったせいか、処理を増やしたせいか解りませんが、USB接続のネットワーク接続でのGUIの更新がCRAMPSを使ったときよりも、重く感じました。Ethernet接続でも同じ。
制御のパルスは問題なく出ているとおもわれるので、単に表示の更新頻度が低いだけだと思われます。
BeagleboneBlackを使用したHDMIの場合だと、また多少違うのかもしれませんが、ハードウエアエンコーダーインターフェースの1番と2番が使えない、、痛し痒し。。

安価なパラレルポート(今あるのかな?)の付いたデスクトップPCの方が同じことをしても画像の更新頻度が高いので、使いやすいと思いますが、モーション系の入力を増やそうとすると今度はPCI/PCIeのFPGAボードを突っ込まねばならず、、。






テーマ : 自作・改造
ジャンル : コンピュータ

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

続きを読む

テーマ : 自作・改造
ジャンル : コンピュータ

DE0-NANO-SoC FPGAでMachinekit/LinuxCNC

DE0NANOSoCでMachinekit/LinuxCNCが動きました。

machinekitFPGA.png

参考とさせて頂いたのは、MachinekitBlog内のDE0-Nano-Soc update on SD card Imagesとゆう記述。

基本記述の通り、やっていけば動くのであろう、、とは思いますが、Linuxの仕組み自体に??な所多数。
BeagleBoneのMachinekitがとてもEasyにインストールできた感じ。

一応、RaspberrypiもBeagleboneもデスクトップ環境からの作業で、Machinekit自体インストールされたイメージが提供されてますが、このFPGASoC、モニタ繋ぐ所も無ければ、インストールイメージがコンソール、、。


LatencyTestはこんな感じ。
machinekitFPGA2.png

ただ、このボードに載っているのはBeagleboneや、RaspberrypiなどのグルーロジックなSoCではなく、FPGAとのSoCなので、入出力器は、どうも、MesaのFPGA I/OボードのHDL記述で動くご様子。
インストールとか、運用しやすい環境構築法のWeb上のテキスト等が充実すればBeagleboneを使用するMachinekitよりも、I/Oの制約がなくて良いのでは?と思います。

ただ、BeagleboneでのMachinekit、先のMachinekitBlog内にも書いてありますが、元々Beagleboneに使われているAM335xにハードウエアエンコーダーインターフェースであるeQEPがRPUとは別回路で3つも載っていて、Machinekit/LinuxCNCでのリアルタイムコンポーネントとして、ドライバも提供されてます(HAL上での作動のみ確認済)。
更に、PyBBIOとゆう、RPUの作動はありませんが、他のBeagleboneに載っているハードウエアペリフェラルをPythonの記述にて操作できます。
Pythonといえば、Machinekit/LinuxCNCのユーザー空間で作動するユーザースレッドとして作動させることができるので、モーションに余り関与しない範囲でBeagleboneのハードウエアを使うことが出来ます。

このあたりが、元々Media向け、携帯電話向けなRapberryPiのSoCMCUと、産業用機械のコントロール用に作られたBeagleboneのSoCMCUとの違いで、外部回路を繋がないとMachinekitとして使うことができないRaspberryPiと単体でコントローラーとして使えるBeagleboneの違いだと思います。

ただ、各公式掲示板等々の書き込みの伸びを見ていると、RaspberrypiのLinuxCNCの書き込みが圧倒的に有り、安価で出荷量の多い商品の強みなんだろうな、とも思います。



色々と設定を作ったり、操作したりってゆうのは、MachinekitのようなARMLinuxではなく、PC上のLinuxCNCの方が表示の速さ等々、扱いやすいのもまた事実。
パラレルポートの出力する
今の所一番良いのはPCにMesaのFPGAI/Oボードを載せたものなんだろうな、と思います。







ハードウエア器でのパルスジェネレート等々I/Oさえなんとかなれば、最近のLinuxが走るARMボードならなんでも行けそうな勢いですね。

実際、超安価に販売されているらしいARMLinuxなCHIPボードでも、CHIP公式のForum内でMachinekit running on CHIP with RT PREEMPT kernelなるスレッドが有り、どうも作動はするご様子。(試しませんが)
CHIPにMachinekitをインストールする記事を見つけたので貼り付けておきます。
Machine KoderMachinekit on the C.H.I.P. 9$ computer

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ジャンル : コンピュータ

LinuxCNCのArduinoでのモーション以外のインターフェース。

かなり前に書いた記事、ArduinoとLinuxCNC内で紹介さしていただいた、ロシアな方のLinuxCNC+Arduinoとゆう記事を実際に試してみました。
この記事の元記事となったImproved Analog & Digital Interface with Arduinoとゆう記事の方は、相当前に試しており、今回、BeagleboneBlackやGreen、また、LinuxCNC公式の最新のDebian上のLinuxCNCでも動くかしらん?とためしてみたくなりました。

結論からゆうと、LinuxCNC+Arduinoとゆう記事そのままでは私の環境下では作動させることはできませんでした。

ただ、ソースコードを少々触ってHAL上での作動確認はとれたので、記事とします。

Arduiono側

LinuxCNC+Arduinoのページから、our changed versionとゆうリンクをクリック、ダウンロードして、解凍。解凍されたファイルの中のフォルダArduinoの中のarduino.inoをArduinoIDEにて開いてArduinoに書き込む。

書き込むスケッチ自体、さほど程度の容量しか無いので、ATMega328を使用したArduinoUnoでなくとも、ATMega168とUSBシリアルにCH340を載せ中華ArduinoNanoクローンでも十分で、私はソレを使いました。
記事中、ArduinoIDEのインストールから書かれていますが、Win/Mac等でArduinoIDEを使用し、該当スケッチを書き込んでも良いかと思われます。


Arduino側の準備はコレで終わりです。




LinuxCNCをインストールしたPC側


該当ファイルをダウンロードし、解凍。
記事中の指示に従い sudo apt-get update をし、 sudo apt-get install python-serial にてパイソンシリアルをインストール
一応指示通り、python -c 'import serial' にてパイソンシリアルを有効にし、ダウンロード解凍したファイルのディレクトリに移動、
arduino.py とゆうファイルをテキストエディタで開きます。
もしかしたら、監理者権限でないと編集できないかもしれません。
そんな時は、
sudo nano arduino.py
で開いてください。

ファイルを開いたら、38行目の

nout =6 を、nout=3に変更、上書き保存。

このままnout=6とすると、デジタルOUTが6つの設定となり、arduino-VCP.halファイル内の信号の接続と合わなくなりエラーが出て作動させることができません。

次にarduino.pyの名前の変更。
記事中にもある通り、ArduinoIDEがインストールされたPCには、arduinoとゆうファイル名が使えない?ので、他の名前(私はarduinooとしました^^;)に。

名前を変更した元.pyファイルを sudo mv ナニガシ /bin にて/binディレクトリに移動。
chmodで実行ファイルに変更。

その下でPATHを通すコマンドが有るのですが、既に/binディレクトリにはパスが通ってると思うのですが、
一応記事通り実行。

記事ではこの直後halrun arduino-VCP.hal と入力して実行なのですが、halrunして実行するファイル、arduino-VCP.halを開いて修正します。
ファイルを開くのに管理者権限が必要な場合はsudoを付けてnano ~ファイル名 で開きます。

一行目、
loadusr -W arduino /dev/ttyUSB0 3
とありますが、この-W を取り去り、その先に続くarduinoをarduino.pyを変更した名前に書き換え上書き保存。

端末にて、このarduino-VCP.halファイルと、arduino-VCP.xmlの有るディレクトリ上で
halrun arduino-VCP.hal としてHALを実行します。

コレでUSB接続されたArduinoが入出力インターフェースとして作動すると思います。

触ってみると解るのですが、GUIでの操作からの反応がニブいです。
これは、Arduinoに書き込んだスケッチ内でUARTの通信速度が9600bpsとなっているからです。
Arduinoのスケッチと、/binに名前を変えて移動したarduino.py内にUARTのボーレートの設定があります。
このボーレートを上げるように書き換えることで、反応は速くなりますが、ArduinoのADCの読取り周期の時間が短くなってしまうので、ボーレートを上げると ADCが同じピンを読み続ける?事となり、アナログ入力は実質1チャネルだけとなってしまいます。
6本のADCチャネルですが、1つのADCを切り替えて6チャネルとしているので、このようなことが起こります。
Arduino自体のADCの読取り速度を早くすること、or ADCの読取りチャネルを減らすことでの対応は出来ると思います。

単にUSBUARTでの送受信だけでのI/Oの為、Arduinoに限らず、UARTの送受信フォーマット、データの順番を守りさえすれば、他MCUでも、同等なことができるのでは?と思います。
また、高速に通信できるのであれば、I/O の本数、種類等々も変更が可能だと思います。
実際、参考記事LinuxCNC+Arduino内では、インターフェースの種類と本数を変更し、使用されてます。

上記PC側、シマリス技研さんの公開されているUbuntu12.04LTS上で動作するLinuxCNC2.6.8と、現在LinuxCNC.orgで公開されているLiveImege上の2.78での作動を確認しております。


BeagleboneBlack,Greenの場合。

手順はほぼ同じですが、arduino-VCP.hal ,同.xmlファイルを/home/machinekit上に置き、ターミナルでそのディレクトリに移動、halrunしてください。

halrun実行時、管理者権限(root)では無い状態で実行してください。(rootで実行出来ないことが有った為。)

こちらも、Jessie ,wheezyのMachinekitで作動を確認してますが、作動後の起動でVNC接続が上手くいかない場合が有ったので、試すには、お試しSDカードを作った方がよさそうです。


LinuxCNC、加工モーションに関するステッピングモーター、サーボ制御をフィードバック制御しています。(HALファイルにて、信号の繋ぎを見るとよく判ると思います)このフィードバックループの最大時間が1ms、逆に云うと、1ms以内のリアルタイムフィードバックループでモーションを制御しています。
LinuxCNCの本家ページ、その他Wiki等にも書いてありますが、USBインターフェース自体規格上、1ms以上の遅延を許可しているが為に、たとえそんな遅延が起こらない高速なUSB通信だとしても、フィードバックループの最大時間以上の規格となるので、USB接続での機器に加工モーション系の入出力信号を許可していません。
1ms以内のフィードバックループを回しているが為、Mach3やUSBCNC、その他NCコントローラーのように、モーションコマンドを貯めて(バッファリング)しての送受信ができません。

この、ArduinoのUSBIOですが、LinuxCNC内では、リアルタイムスレッドではなく、ユーザースレッドでの作動で、少々時間が遅れても構わない、スピンドルや集塵機のON OFF制御や、クーラントの制御、ヒーターの制御、または、手元に置くHandPulseGenerater等のコントローラーの接続、もし、AutoToolChengerなどが有るのなら、そのあたりのI/Oとしての使用が適していると思います。

ADCや、AnalogOut(PWM)の結構な量のデータ転送が出来るので、パイソンのスクリプトと、Arduinoのスケッチの変更(arduinoに限らず、他MCUでも)さえできれば、相当に有効だと思われます。
また、各種制御をHalMeterの数値やHalScopeのスコープのグラフを見ながら、作動させることができるので、色々な使い方ができると思われます。

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ジャンル : コンピュータ

STM32F103C8T6でGRBL

EbayやAliで販売されている安価なSTM32F103C8T6が載った、STM32DuinoBlue Pillと呼ばれている青い小さなボードにて、GRBLが作動するようです。

参考(ebay)
STM32F103C8T6 ARM STM32 Minimum System Development Board Module For Arduino



動画自体、ソースからコンパイル、インストール、で、実際の作動迄をフォローしています。
動画コメント欄にソースのURLがあります。

usbcnc/grbl This is a port of GRBL 1.1 to STM32F103 target
上記のWiki

Githubから、クローンorダウンロードして、CooCoxにて、プロジェクトファイルを開き、そのままコンパイルして、書き込んでいるようです。

試しに同じように、ダウンロードしてCooCoxにてプロジェクトを開いてコンパイルしてみました。
書き込み器は、動画では、コレまたAliやEbayで安価に販売されているSTLinkのコピー?を使い書き込んでますが、私は秋月でも売っているSTM32のEvalボード上部に付いているSTLinkを使用し、IDEが吐き出す書き込み用のHEXファイルをSTマイクロご謹製のSTLinkUtilityで読み込み、書き込みしました。

動画上でも言っているのですがATMegaを使うオリジナルのGRBLのようにUSB-UART変換ICが使われる訳ではなく、STM32自体にあるUSBインターフェースを使い、USBのVertualCOMPortとしてPCに接続するため、もしかるするとSTM32 Virtual COM Port Driverのインストールが必要になるかもしれません。

このVCPを使用するので、今まで以上の速度での仮想COMポートでのUARTの送受信が可能となるようですが、一応今の所、GRBLの対人間のインターフェースであるUniversalGcodeSenderやbCNC等々、115200のボーレート迄しか対応してないご様子。

ATMegaでGRBLを使用しないで、STM32でGRBLを使用するメリットとして、上記のUARTの通信速度の上限が上がるのと、計算速度が上がるので、最大ステップ周波数が上がります。
基本的には元のGRBLと同じGコードパーサーと、モーションプランナーを使用している(と思われる)ので、元のGRBLと変わらない、といえば変わりません。

UniversalGcodeSenderとbCNCにて、接続し、動かしてみましたが、やはり、移植とゆうことで、シリアルコンソールに最初に出てくるメッセージは

Grbl 1.1e ['$' for help]

と、現行GRBLと同じ。使い勝手も同じです。
ただ、一応Edgeブランチとなっているので、できれば、ソースコードを確認しての使用が良いと思われます。

とりあえず、テケトーなGコードを動かしてパルスが出ていること、を確認しました。






MCU自体の性能に余裕があるので、ATMegaでのGRBLが一杯一杯でやってたことが余裕となり、各種機能が追加されることと思われます。


また、LPC1769上でも、動く?ようにgrbl-LPCとゆうものも。
こちらはGithub上の記述を見ると、Smoothieボード上でも動くご様子。
Smootheボード上で動くのであれば、以前試してみた、秋月で売っているLPCXpresso1769でも動くのでは?と思います。

GRBLやLinuxCNCのようにオープンソースで公開されているソフトウエア、折角制御内容がソースコードとゆう形で公開されているので、できるだけソースコードを読んで使っていけると良いだろうなぁと思います。

追記

備忘用
この記事を書いている時点でのSTM32を使用したGRBLのピン配置
ソースファイル内cpu_map.hの286行目より。

PoartA
0:X_Step
1:Y_Step
2:Z_Step
3:X_Direction
4:Y_Direction
5:Z_Direction
6:Stepper_Enable/Disable
7
8:SpindlePWM
9
10
11
12
13:SWD
14:SWD
15:Probe

PortB
0:Spindle_Enable/Disable
1:Spindle_Direction
2:Coolant_Flood
3:Coolant_mist
4
5:Control_Reset
6:Control_FeedHold
7:Control_CycleStart
8:Control_SafetyDoor
9:
10:X_Linit
11:Y_Linit
12:Z_Limit
13:
14:
15:

本文中のSTM32Duinoで使われているBlue~とゆうボードを使う場合、PortBのPin_2は、Boot1(基板上のジャンパの片方)に抵抗を介して繋がっているので抵抗前から引っ張り出す。








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