Mesa HostMot2-Treiber

HostMot2 ist eine FPGA-Konfiguration, die von Mesa Electronics für ihre Anything I/O-Bewegungssteuerungskarten entwickelt wurde. Die Firmware ist quelloffen, portabel und flexibel. Sie kann (zur Kompilierzeit) mit null oder mehr Instanzen (ein zur Laufzeit erstelltes Objekt) von jedem der verschiedenen Module konfiguriert werden: Encoder (Quadraturzähler), PWM-Generatoren und Schritt-/Differenzgeneratoren. Die Firmware kann (zur Laufzeit) so konfiguriert werden, dass jede dieser Instanzen mit Pins an den E/A-Headern verbunden wird. Die nicht von einer Modulinstanz angesteuerten E/A-Pins werden zu allgemeinen bidirektionalen digitalen E/A Pins.

Mehrere vorkompilierte HostMot2-Firmware-Binärdateien sind für die verschiedenen Anything-I/O-Karten verfügbar. Diese Liste ist unvollständig, schauen Sie in der hostmot2-firmware-Distribution nach aktuellen Firmware-Listen.

Die 5I25 Superport FPGA-Karte ist beim Kauf bereits vorprogrammiert und benötigt keine binäre Firmware.

Je nachdem, wie Sie LinuxCNC installiert haben, müssen Sie möglicherweise den Synaptic Package Manager aus dem Systemmenü öffnen und das Paket für Ihre Mesa-Karte installieren. Der schnellste Weg, um sie zu finden, ist eine Suche nach "hostmot2" in der Synaptic Package Manager zu tun. Markieren Sie die Firmware für die Installation, und wenden Sie sie an.

Die LinuxCNC-Unterstützung für die HostMot2-Firmware ist in einen generischen Treiber namens hostmot2 und zwei Low-Level-I/O-Treiber für die Anything-I/O-Karten aufgeteilt. Die Low-Level-I/O-Treiber sind hm2_7i43 und hm2_pci (für alle PCI- und PC-104/Plus-basierten Anything-I/O-Karten). Der hostmot2-Treiber muss zuerst mit einem HAL-Befehl wie diesem geladen werden:

Siehe die Manpage zu hostmot2(9) für Details.

Der Hostmot2-Treiber für sich allein tut nichts, er braucht Zugang zu den tatsächlichen Boards, auf denen die HostMot2-Firmware läuft. Die Low-Level-I/O-Treiber stellen diesen Zugang zur Verfügung. Die Low-Level-I/O-Treiber werden mit Befehlen wie diesem geladen:

Die Konfigurationsparameter sind in der Manpage zu hostmot2 beschrieben.

Die HostMot2-Firmware kann ein Watchdog-Modul enthalten; wenn dies der Fall ist, wird es vom Hostmot2-Treiber verwendet.

Der Watchdog muss von Zeit zu Zeit von LinuxCNC gestreichelt werden, sonst beißt er. Die hm2 Schreibfunktion (siehe unten) streichelt den Watchdog.

Wenn der Watchdog anspricht, werden alle E/A-Pins des Boards von ihren Modulinstanzen getrennt und werden zu hochohmigen Eingängen (hochgezogen). Der Zustand der HostMot2-Firmware-Module wird nicht gestört (mit Ausnahme der Konfiguration der I/O-Pins). Die Encoder-Instanzen zählen weiterhin die Quadraturimpulse, und die Pwm- und Schrittgeneratoren erzeugen weiterhin Signale (die nicht an die Motoren weitergeleitet werden, da die I/O-Pins zu Eingängen geworden sind).

Durch das Zurücksetzen des Watchdogs werden die E/A-Pins auf die zum Zeitpunkt des Ladens gewählte Konfiguration zurückgesetzt.

Wenn die Firmware einen Watchdog enthält, werden die folgenden HAL-Objekte exportiert:

Der hostmot2-Treiber hat keine bestimmte Pinbelegung. Die Pinbelegung ergibt sich aus der Firmware, die der hostmot2-Treiber an die Anything I/O-Karte sendet. Jede Firmware hat eine andere Pinbelegung, und die Pinbelegung hängt davon ab, wie viele der verfügbaren Encoder, pwmgens und stepgens verwendet werden. Um eine Pinout-Liste für Ihre Konfiguration nach dem Laden von LinuxCNC im Terminalfenster zu erhalten, geben Sie ein:

Die resultierende Textdatei enthält viele Informationen sowie die Pinbelegung für den HostMot2 und alle Fehler- und Warnmeldungen.

Um das Durcheinander zu reduzieren, indem der Nachrichtenpuffer vor dem Laden von LinuxCNC gelöscht wird, geben Sie Folgendes in das Terminalfenster ein:

Nun, wenn Sie LinuxCNC ausführen, erhalten SIe über dmesg > hm2.txt im Terminal nur die Informationen seit der Zeit, die LinuxCNC läuft zusammen mit Ihrem Pinout. Die Datei wird im aktuellen Verzeichnis des Terminalfensters liegen. Jede Zeile enthält den Kartennamen, die Kartennummer, die E/A-Pin-Nummer, den Stecker und den Pin sowie die Verwendung. Anhand dieses Ausdrucks können Sie die physischen Verbindungen zu Ihrer Karte entsprechend Ihrer Konfiguration erkennen.

Ein Beispiel für eine 5I20-Konfiguration:

Die obige Konfiguration ergab diesen Ausdruck.

Die Standard-Pinbelegung ist in einer .PIN-Datei (menschenlesbarer Text) beschrieben. Wenn Sie ein Firmware-Paket installieren, werden die .PIN-Dateien in

Die ausgewählte Firmware (.BIT-Datei) und Konfiguration wird beim Start von LinuxCNC von der PC-Hauptplatine auf die Mesa-Hauptplatine hochgeladen. Wenn Sie Run In Place verwenden, müssen Sie noch ein hostmot2-firmware-<board> Paket installieren. Weitere Informationen über Firmware und Konfiguration finden Sie im Abschnitt Konfigurationen.

Die HAL-Pins für jede Konfiguration können durch Öffnen von Show HAL Configuration aus dem Menü Maschine angezeigt werden. Alle HAL-Pins und Parameter sind dort zu finden. Die folgende Abbildung zeigt die oben verwendete 5I20-Konfiguration.

Die Hostmot2-Firmware gibt es in verschiedenen Versionen, je nachdem, was Sie erreichen wollen. Sie können sich anhand des Namens einen Überblick verschaffen, wofür eine bestimmte Firmware geeignet ist. Schauen wir uns ein paar Beispiele an.

In der 7I43 (zwei Ports) wäre SV8 (Servo 8) für 8 Servos oder weniger, unter Verwendung des klassischen 7I33 4-Achsen-Servoboards (pro Port). 8 Servos würden also alle 48 Signale an den beiden Ports belegen. Wenn Sie aber nur 3 Servos benötigen, könnten Sie num_encoders=3 und num_pwmgens=3 sagen und 5 Servos mit je 6 Signalen wiederherstellen, wodurch Sie 30 Bits GPIO gewinnen.

Oder beim 5I22 (vier Anschlüsse) wäre SVST8_24 (Servo 8, Stepper 24) für 8 Servos oder weniger (wieder 7I33 x2) und 24 Stepper oder weniger (7I47 x2). Damit wären alle vier Ports belegt. Wenn man nur 4 Servos braucht, könnte man num_encoders=4 und num_pwmgens=4 sagen und 1 Port zurückgewinnen (und einen 7I33 sparen). Und wenn man nur 12 Stepper bräuchte, könnte man sagen num_stepgens=12 und einen Port freigeben (und einen 7I47 sparen). Auf diese Weise können wir also zwei Ports (48 Bits) für GPIO einsparen.

Hier sind Tabellen mit den in den offiziellen Paketen verfügbaren Firmwares. Es kann zusätzliche Firmwares auf der Mesanet.com Website, die noch nicht in die LinuxCNC offiziellen Firmware-Pakete geschafft haben, daher schauen Sie auch dort nach.

3x20 (verschiedene 6 Anschlüsse) Standardkonfigurationen (3x20 ist in den Versionen mit 1M, 1,5M und 2M Gatter erhältlich. Bislang ist die gesamte Firmware in allen Gate-Größen verfügbar.)

5I22 (4-Port PCI) Standardkonfigurationen (Die 5I22 ist in Versionen mit 1M und 1,5M Gatter erhältlich. Bislang ist die gesamte Firmware für alle Gate-Größen verfügbar.)

5I23 (3-Port PCI) Standardkonfigurationen (Die 5I23 hat 400k Gatter.)

5I20 (3-Port PCI) Standardkonfigurationen (Die 5I20 hat 200k Gatter.)

4I68 (3-Port PC/104) Standardkonfigurationen (Die 4I68 hat 400k Gatter.)

4i65 (3-Port PC/104) Standardkonfigurationen (Die 4i65 hat 200k Gates.)

7I43 (2 Anschlüsse parallel) 400k-Gate-Versionen, Standardkonfigurationen

7I43 (2 Anschlüsse parallel) 200k-Gate-Versionen, Standardkonfigurationen

Auch wenn mehrere Karten die gleiche .BIT-Datei haben, können Sie keine .BIT-Datei verwenden, die nicht für diese Karte bestimmt ist. Verschiedene Karten haben unterschiedliche Taktfrequenzen, also stellen Sie sicher, dass Sie die richtige .BIT-Datei für Ihre Karte laden. Benutzerdefinierte hm2-Firmwares können für spezielle Anwendungen erstellt werden und Sie können einige benutzerdefinierte hm2-Firmwares in den Verzeichnissen mit den Standard-Firmwares sehen.

Wenn Sie den Board-Treiber (hm2_pci oder hm2_7i43) laden, können Sie ihn anweisen, die Instanzen der drei primären Module (pwmgen, stepgen und encoder) zu deaktivieren, indem Sie die Anzahl niedriger setzen. Alle E/A-Pins, die zu deaktivierten Modulinstanzen gehören, werden zu GPIOs.

Allgemeine E/A-Pins auf der Karte, wenn nicht von einer Modulinstanz verwendet, werden als volle GPIO-Pins an HAL exportiert. Full-GPIO-Pins können zur Laufzeit als Eingänge, Ausgänge oder Open Drains konfiguriert werden und verfügen über eine HAL-Schnittstelle, die diese Flexibilität offenlegt. E/A-Pins einer aktiven Modulinstanz sind durch die Anforderungen dieses sie besitzenden Moduls eingeschränkt und haben eine eingeschränkte HAL-Schnittstelle.

GPIOs haben Namen wie hm2_<BoardType>.<BoardNum>.gpio.<IONum>. IONum ist eine dreistellige Zahl. Die Zuordnung von IONum zu Stecker und Pin-auf-dem-Stecker wird in das Syslog geschrieben, wenn der Treiber geladen wird, und sie ist im Mesa-Handbuch für die Anything I/O-Boards dokumentiert.

Die hm2-GPIO-Darstellung ist den digitalen Eingängen und digitalen Ausgängen nachempfunden, die in der kanonischen Geräteschnittstelle (Teil des Dokuments HAL General Reference) beschrieben sind.

GPIO-Pins sind standardmäßig auf Eingang eingestellt.

StepGens haben Namen wie hm2_<BoardType>.<BoardNum>.stepgen.<Instance>. Instance ist eine zweistellige Nummer, die der HostMot2 stepgen-Instanznummer entspricht. Es gibt num_stepgens Instanzen, beginnend mit 00.

Jedes Stepgen belegt 2-6 E/A-Pins (die bei der Kompilierung der Firmware ausgewählt werden), verwendet aber derzeit nur zwei: Schritt- und Richtungsausgänge. Fußnote:[Derzeit unterstützt die Firmware mehrphasige Stepperausgänge, aber der Treiber nicht'. Interessierte Freiwillige werden gebeten, sich zu melden.]

Die StepGen-Darstellung ist der Softwarekomponente Stepgen nachempfunden. Die Standardeinstellung von StepGen ist ein aktiver High-Schrittausgang (High während der Schrittzeit (engl. step time), Low während des Schrittraums (engl. step space)). Um einen StepGen-Ausgangspin zu invertieren, wählen Sie den entsprechenden GPIO-Pin, der von StepGen verwendet wird. Um den GPIO-Pin zu finden, der für den StepGen-Ausgang verwendet wird, führen Sie dmesg wie oben gezeigt aus.

Jede StepGen-Instanz hat die folgenden Pins und Parameter:

PWMgens haben Namen wie hm2_<BoardType>.<BoardNum>.pwmgen.<Instance>. Instance ist eine zweistellige Nummer, die der HostMot2 pwmgen Instanznummer entspricht. Es gibt num_pwmgens Instanzen, beginnend mit 00.

In HM2 verwendet jedes pwmgen drei Ausgangs-E/A-Pins: Not-Enable, Out0, und Out1. Um einen PWMGen-Ausgangspin zu invertieren, wählen Sie den entsprechenden GPIO-Pin, der von PWMGen verwendet wird. Um den GPIO-Pin zu finden, der für den PWMGen-Ausgang verwendet wird, führen Sie dmesg wie oben gezeigt aus.

Die Funktion der E/A-Pins Out0 und Out1 variiert je nach Ausgangstyp-Parameter (siehe unten).

Die hm2 pwmgen-Darstellung ist der Softwarekomponente pwmgen ähnlich. Jede pwmgen-Instanz hat die folgenden Pins und Parameter:

Encoder haben Namen wie hm2_<BoardType>.<BoardNum>.encoder.<Instance>.. Instanz ist eine zweistellige Zahl, die der Instanznummer des HostMot2-Encoders entspricht. Es gibt num_encoders Instanzen, beginnend mit 00.

Jeder Encoder verwendet drei oder vier Eingangs-I/O-Pins, je nachdem, wie die Firmware kompiliert wurde. Dreipolige Encoder verwenden A, B und Index (manchmal auch als Z bekannt). Vierpolige Encoder verwenden A, B, Index und Index-Maske.

Die hm2-Encoder-Darstellung ähnelt derjenigen, die von der kanonischen Geräteschnittstelle (im Dokument HAL General Reference) beschrieben wird, und der Software-Encoder-Komponente. Jede Encoder-Instanz hat die folgenden Pins und Parameter:

Mehrere Beispielkonfigurationen für Mesa-Hardware sind in LinuxCNC enthalten. Die Konfigurationen sind in der hm2-servo und hm2-stepper Abschnitte der Konfigurations-Auswahl. In der Regel müssen Sie die Karte für die von Ihnen gewählte Konfiguration installieren, um sie zu laden. Die Beispiele sind ein guter Startpunkt und sparen Ihnen Zeit. Wählen Sie einfach das richtige Beispiel aus dem LinuxCNC Configuration Selector und speichern Sie eine Kopie auf Ihrem Computer, damit Sie es bearbeiten können. Um die genauen Pins und Parameter, die Ihre Konfiguration gab Ihnen, öffnen Sie das "Zeige HAL Konfiguration" (engl. Show HAL Configuration) Fenster aus dem Menü Maschine (engl. machine), oder führen Sie dmesg aus wie oben beschrieben.