LINUXCNC源程序原理说明.docx
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LINUXCNC源程序原理说明
LINUXCNC源程序原理说明
opLINUXCNC源程序学习
源程序的树结构如下：
Overviewoftheemc2directory（generatedbytree-I.git-d）:
.
|--app-defaults
|--bin（usermodebinaries）
|--configs
||--5axis
||--boss
||--common
||--dallur-thc
||--demo_mazak（samplemazakconfigfiles）
||--demo_sim_cl（samplesimwithladderIO）
||--demo_step_cl（samplestepperwithladderIO）
||--etch-servo
||--halui_halvcp
||--hexapod-sim
||--lathe-pluto
||--m5i20（sampleservousingMesaPCI）
||--max
||--motenc（sampleservousingVitalPCI）
||--nist-lathe
||--plasma-thc
||--plasma-thc-sim
||--ppmc
||--puma
||--scara
||--sim（simulatedmotionandIO）
||--stepper（parportstepperdriver）
||--stepper-gantry
||--stepper-xyza
||--stg（sampleservousingSTGISA）
||--univpwm（samplePICOservogenerator）
||--univstep（samplePICOsteppergenerator）
|`--vti
|--debian（filesneededtobuilddebpackages）
||--extras-Ubuntu-5.10（extrafilesforUbuntu5.10）
|||--etc
||||--modprobe.d
||||--udev
|||||--rules.d
||||`--scripts
|||`--xdg
|||`--menus
|||`--applications-merged
||`--usr
||`--share
|||--applications
|||--desktop-directories
||`--pixmaps
||--extras-Ubuntu-6.06（extrafilesforbuildingonUbuntu6.06DapperDrake）
|||--etc
||||--modprobe.d
||||--udev
|||||--rules.d
||||`--scripts
|||`--xdg
|||`--menus
|||`--applications-merged
||`--usr
||`--share
|||--applications
|||--desktop-directories
||`--pixmaps
||--extras-Ubuntu-7.10（extrafilesforbuildingonUbuntu7.10）
|||--etc
||||--modprobe.d
||||--udev
||||`--rules.d
|||`--xdg
|||`--menus
|||`--applications-merged
||`--usr
||`--share
|||--applications
|||--desktop-directories
||`--pixmaps
||--extras-Ubuntu-8.04（extrafilesforbuildingonUbuntu8.04HardyHeron）
|||--etc
||||--modprobe.d
|||`--xdg
|||`--menus
|||`--applications-merged
||`--usr
||`--share
|||--applications
|||--desktop-directories
||`--pixmaps
||--extras-sim-Ubuntu-5.10（extrafilesforsimpackageforUbuntu5.10）
|||--etc
|||`--xdg
|||`--menus
|||`--applications-merged
||`--usr
||||--mesa-hostmot2
|||||--doc
||||`--firmware
|||||--5i20
|||||`--SOURCE
||||`--7i43
|||||--CPLD
|||||`--SOURCE
||||`--SOURCE
||||--mesa7i43-firmware
|||||--gpio
|||||`--source
|||||--hostmot2
|||||`--src
||||`--source
||||--mesa_5i2x
||||`--firmware
||||--pluto_servo_firmware
|||`--pluto_step_firmware
|||--user_comps
||||--devices
|||`--vcp
||`--utils
||`--halgui
||--libnml（acleanimplementationofRCSLIB）
|||--buffer
|||--cms
|||--inifile
|||--linklist
|||--nml
|||--os_intf
|||--posemath
||`--rcs
||--module_helper
||--objects
|||--emc
||||--canterp
||||--ini
||||--iotask
||||--motion
||||--nml_intf
||||--rs274ngc
||||--sai
||||--task
|||`--usr_intf
|||`--axis
|||`--extensions
|||--hal
||||--classicladder
||||--components
||||--drivers
||||--user_comps
|||||--devices
||||`--vcp
|||`--utils
|||--libnml
||||--buffer
||||--cms
||||--inifile
||||--linklist
||||--nml
||||--os_intf
||||--posemath
|||`--rcs
|||--rtapi
|||--rtemc
||||--kinematics
|||`--motion
|||--rthal
||||--classicladder
||||--components
|||`--utils
|||--rtlibnml
|||`--posemath
||`--rtobjects
||`--hal
||`--components
||--po（Translationfilesfori18nsupport）
||--rtapi（*.cand*.hforRTAPI）（unifiedRTAPI,wrapsoverRTLinux,RTAIandsim）
||`--examples（testingexamplesfortheRTAPI）
|||--extint
|||--fifo
|||--semaphore
|||--shmem
||`--timer
|`--tests
|--tcl（tkemc.tcl,mini.tcl-thetclGUI's）
||--bin
|`--scripts
`--tests
|--abs.0
|--and-or-not-mux.0
|--basic
|--ccomp
||--lathe-comp
||--mill-g90g91g92
||--mill-line-arc-entry
|`--mill-zchanges
|--counter-encoder.0
|--flipflop.0
|--interp
||--cam-nisley
|`--flowsnake
|--limit3.0
|--limit3.1
|--limit3.2
|--modparam.0
|--overrun
|--oword
|`--sub.0
|--save.0
|--save.1
|--source.0
|--stepgen.0
|--stepgen.1
|--stepgen.2
|--threads.0
`--timedelay.0
Overviewoftheemc2installdirs:
/（filesystemroot）
|
|
|---etc/
||
|\---init.d/
||
|\---realtime（realtimestart/stopscript）
|
|
|---$（prefix）（default:
/usr/local）
||（allthefollowing$xxxxdirareconfigurablethroughautoconf
||
||---bin/（knownas$bindir,filesfromEMC2/bin）
||
||---sbin/（knownas$sbindir,）
||
||---etc/（knownas$sysconfdir,configfilesandsubdirsfromconfigs/）
||
||---lib/（knownas$libdir,libfiles*.sofromlibs/）
||
|\---share/
||
|\---emc/
||
||
||---docs/
|||
||\---（AlltheimportantandrelevantDocs.）
||
||---handbooks/
|||
||\---（PDFversionsofhandbooks）
||
|\---nc_files/
||
|\---（SampleNCfiles）
|
|---$MAN_DIR/（default:
/usr/local/man）
||
||---man1/
|||
||
||
|\---man3/
||
|
|
\---$moduledir/（basedonwhere./configurefindstheRTOSmodules）
根据这个结构树，我们可以清楚的知道每一个文件夹，每一个子文件的作用，包括了接口，硬件抽象层，实时内核等等部分。
当然，在这里面我们需要深入研究的是linuxcnc-dev/src/emc文件夹中的各个文件，也是该数控系统的核心所在。
我们再次列出linuxcnc-dev/src/emc中的子结构树：
linuxcnc-dev/src/emc中的子结构树：
||--emc（actualLinuxCNCcode）
|||--canterp（interpreterforcanonicalcommands）
|||--ini（inifilerelatedoperations）
|||--iotask（IOinterface,lotsofHALpins）
|||--kinematics（trajectoryplannerandkinematics）
|||--motion（motioncontroller,talksthroughSHMtotherestofEMC）
|||--nml_intf（emcspecificNMLimplementation,allmessagessentinemc）
|||--rs274ngc（thers274g-codeinterpreter）
|||--sai
|||--task（corecomponentinemc,dispatchesactionstootherparts）
||`--usr_intf（interfacesforsomeGUIs,andotherinterfaces:
AXIS,halui,stepconf）
|||--axis
||||--etc
||||--extensions
|||`--scripts
||`--stepconf
根据该结构树，我们一个一个的再一次进行分析：
（1）canterp（interpreterforcanonicalcommands，即规范命令的解释器）
#include//FILE,fopen（）,fclose（）
#include//strcpy（）
#include//isspace（）
#include
#include
#include"config.h"
#include"emc/nml_intf/interp_return.hh"
#include"emc/nml_intf/canon.hh"
#include"emc/rs274ngc/interp_base.hh"
其中包括了语法解析，读取，执行等函数，对刀具信息、主轴转速、开始、停止等信息进行判断和执行工作。
（2）ini（inifilerelatedoperations，初始化相关的文件）
同样，列出该文件夹的结构树：
||--ini（inifilerelatedoperations）
|||--emcIniFile.cc/hh
|||--iniaxis.cc/hh
|||--inihal.cc/hh
|||--initraj.cc/hh
|||--initool.cc/hh
（2.1）emcIniFile.cc/hh
#include//M_PI.
#include"emcIniFile.hh"
该文件定义了一些INI文件中字符的赋值，包括一个TURE或者FAULSE，单位mm,m，角度，直线，旋转等等。
（2.2）iniaxis.cc/hh
#include
#include//NULL
#include//atol（）,_itoa（）
#include//strcmp（）
#include//isdigit（）
#include
#include
#include"emc.hh"
#include"rcs_print.hh"
#include"emcIniFile.hh"
#include"iniaxis.hh"//thesedecls
#include"emcglb.h"//EMC_DEBUG
#include"emccfg.h"//defaultvaluesforglobals
#include"inihal.hh"
该文件主要用到了两个函数：
loadaxis以及iniaxis。
前一个函数loadaixs是对INI文件中的轴类型，轴单元，最大最小位置限值，误差限值，最大速度，加速度，加加速度等初始化参数进行读取并存储在&axisIniFile中，这些参数对应于INI文件中[AXIS]一栏中的参数，并将部分参数赋值给old_inihal_data。
除此之外，iniaxis函数主要是读取INI文件中[TRAJ]部分的AXIS轴数，然后调用loadaxis进行初始化加载。
除去两个主要函数，还有一个精度判断函数iniGetFloatPrec以及状态函数（可有可无）。
（2.3）initraj.cc/hh
该文件主要包含以下几个函数：
loadTraj，用于加载INI文件中[TRAJ]中的配置参数，然后将读取的参数值进行保存，主要赋值给old_inihal_data以及traj_max_velocity等变量，供后续其他文件调用。
同时该文件的后面还有一个坐标轴返回原点的判断程序，从而保证[TRAJ]中的原点坐标。
其实，该文件类似于iniaxis.cc/hh。
（2.4）inihal.cc/hh
#include"rcs_print.hh"
#include"emc.hh"
#include
#include"hal.h"
#include"rtapi.h"
#include"inihal.hh"
该文件中主要包含以下几个函数：
ini_hal_init，用于定义HAL中的新的管脚，包括了各轴中的INI参数管脚，以及TRAJ中的INI参数管脚；ini_hal_init_pins，用于对之前定义好的新管脚进行赋值，主要是将old_inihal_data中的参数值存储到*（the_inihal_data->NAME）中去。
check_ini_hal_items（），用于对各个管脚的值进行更新检查。
备注：
old_inihal_data中的值都是在iniaxis.cc以及initraj.cc中赋值了的。
（3）iotask
该文件在这里不做详细介绍，主要是创建“iocontrol”组件，并对一些接口文件进行配置。
（4）Kinamitcs
该文件夹中包含了不同的运动控制模块，例如五轴、三轴、六轴等等。
除此之外，还包含了插补以及速度控制的轨迹规划文件。
（4.1）运动控制模块
（4.2）轨迹规划模块
TC.C文件——主要是基于轨迹规划的简单判别文件，由TP.C调用。
下面我们分别说明该文件中的一些函数。
#include"rtapi.h"/*rtapi_print_msg*/
#include"posemath.h"
#include"emcpos.h"
#include"tc.h"
（1）tcGetStartingUnitVector主要是获取运动轨迹的起始点的起始单位向量，如果是直线或者攻丝，那么直接计算起始与终止点的位移大小。
如果不是，那么就是圆形运动，计算曲率，半径，起始点等等。
（2）tcGetEndingUnitVector主要是获取运动轨迹的终止点的终止单位向量，如果是直线，那么直接计算终点坐标减去起点坐标的大小。
如果是攻丝，那么计算起点坐标减去终点坐标的大小。
对于其他运动，即曲线运动，则根据转过的角度，计算终点坐标，然后计算曲率半径，并将数据保存到指定位置V中。
（3）tcGetPos/tcGetEndpoint两个都是通过调用函数tcGetPosReal从而得到位置信息。
（4）tcGetPosReal根据传入的参数判断是计算当前位移值还是目标位移值；其次判断运动类型，如果是攻丝，判断是正转还是反转的，再进行坐标值计算（具体算法先省略）。
如果是直线运动，因为只是涉及到了xyz，其他轴uvw，abc等只需要进行配合运动即可，或者是XYZ不动，或者只有ABC再动等等。
如果是曲线运动，同样配合计算其他各轴位移。
判断完毕之后，返回各个轴的位移。
（5）tcqCreate（）建立TC结构体的新队列。
（6）tcqDelete（）删除TC结构体的队列。
（7）tcqInit
（8）tcqPut（）/tcqRemove（）/tcqLen（）/tcqItem（）数据存放，先入先出；tcqLen（）数据队列的大小；tcqItem（）读取数据队列的第N的元素。
（9）tcqFull（）判断堆栈是否已满，或者快要满了。
TP.C文件——主要实现轨迹规划。
#ifdefRTAPI
#defineassert（args...）do{}while（0）
#else
//SIM
#include
#include
#include
#include
#endif
#include"rtapi.h"/*rtapi_print_msg*/
#include"rtapi_string.h"/*NULL*/
#include"posemath.h"
#include"tc.h"
#include"tp.h"
#include"rtapi_math.h"
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