树莓派数控

爱好者cnc · 发表于 2022-2-5 13:38:46

本帖最后由爱好者cnc 于 2023-5-3 14:41 编辑

Raspberry Pi(中文名为“树莓派”,简写为RPi），只有信用卡大小的微型电脑，其系统基于Linux，受众多计算机发烧友和创客的追捧。LinuxCNC软件是控制数控机床专业软件，它可以驱动铣床、车床、3D 打印机、激光切割机、等离子切割机、机械臂、六足机器人等。许多CNC爱好者很早就希望能在树莓派上运行，虽然都是Linux系统，但还是要会编译软件，使不会计算机语言的不能如愿。直到今年LinuxCNC2.81版本出来，软件封装好了树莓派系统，使数控爱好者又多一个运行环境。

下面介绍一下LinuxCNC如何在树莓派上运行。

首先到LinuxCNC官方网站下载LinuxCNC 2.8.1 Raspberry Pi OS，用Win32DiskImager软件烧写到SD卡上，把SD卡插入树莓派上，打开树莓派电源，第一次进入软件会提示设置，选中文，进入桌面就是中文的了。进入桌面点左上角的树莓LOGO，下拉菜单找到CNC,点开StepconfWizard，进行软件设置。

根据向导一步一步，主要参数还要根据自己机器设置。也可以完成后到文档中改数据。

设置完成后，桌面上会生成一个快捷方式和一个文件夹，但快捷方式现在不能直接运行，因为我们设置生成的是并口端口，树莓派现在运行会出错。

打开文件夹，里面有几个文件，主要看后缀为HAL和INI文件，INI文件是机器的机械参数，爱好者都明白，不多说，重要的是HAL文件，HAL文件也就是驱动文件，原是驱动并口的，现在要为改树莓派的GPIO口，不然软件打不开。

看一下原始HAL文件

loadrt [KINS]KINEMATICS

loadrt [EMCMOT]EMCMOT base_period_nsec=[EMCMOT]BASE_PERIOD servo_period_nsec=[EMCMOT]SERVO_PERIOD num_joints=[KINS]JOINTS

loadrt hal_parport cfg=”0 out”

setp parport.0.reset-time 5000

loadrt stepgen step_type=0,0,0

addf parport.0.read base-thread

addf stepgen.make-pulses base-thread

addf parport.0.write base-thread

addf parport.0.reset base-thread

addf stepgen.capture-position servo-thread

addf motion-command-handler servo-thread

addf motion-controller servo-thread

addf stepgen.update-freq servo-thread

net spindle-cmd-rpm <= spindle.0.speed-out

net spindle-cmd-rpm-abs <= spindle.0.speed-out-abs

net spindle-cmd-rps <= spindle.0.speed-out-rps

net spindle-cmd-rps-abs <= spindle.0.speed-out-rps-abs

net spindle-at-speed => spindle.0.at-speed

net xstep => parport.0.pin-02-out

setp parport.0.pin-02-out-reset 1

net xdir => parport.0.pin-03-out

net ystep => parport.0.pin-04-out

setp parport.0.pin-04-out-reset 1

net ydir => parport.0.pin-05-out

net zstep => parport.0.pin-06-out

setp parport.0.pin-06-out-reset 1

net zdir => parport.0.pin-07-out

LPT hal_parport是并口驱动，现在要改为树莓派端口GPIO驱动。我把步进电机XYZ轴脉冲方向定义为

GPIO xstep,29，xdir,31， ystep,32，ydir,33， zstep,35，zdir,37

loadrt Hal_parport cf=”0 out”就是告诉HAL加载驱动的时候默认是为LPT ，hal_parport是驱动的名字，这里我们改一下树莓派驱动的名字，cf=”0 out”是输出端口。
首先，我们必须确定 3 个轴的输出引脚，每个轴有 2 个 step 和 dir 引脚，因此我们需要 6 个用于步进驱动器的输出引脚。

树莓派指定 26 个输出引脚的顺序如下:

RPi_gpios[] = {2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22 , 21, 23, 24, 25, 26, 27 };
RPi_pins[] = {3, 5, 7, 29, 31, 26, 24, 21, 19, 23, 32, 33, 8, 10, 36, 11, 12, 35, 38, 15, 40, 16, 18 , 22, 37, 13 };

根据这个表规定使用为1，不使用为0，转换为二进制是 1000000100000110000011000，转换10进制是16911384

我们把loadrt hal_parport cf=”0 out”转为loadrt hal_GPO dir=16911384(hal_gpio 的驱动程序是 GPIO 文件)。dir=16911384 声明 GPIO 的输出引脚。 line pets parport.0.reset-time 5000这行我们删除。loadrt stepgen step_type=0,0,0这一行是 step/dir 类型中 step 的输出脉冲类型，我们保持原样。编辑后我们得到loadrt hal_gpio dir=16911384 loadrt stepgen step_type=0,0,0

在文件中找到所有字母parport.0替换为 hal_gpio
找到这一行addf parport.0.reset base-thread去掉了。修改后：

loadrt [EMCMOT]EMCMOT base_period_nsec=[EMCMOT]BASE_PERIOD servo_period_nsec=[EMCMOT]SERVO_PERIOD num_joints=[TRAJ]AXES kins=trivkins tp=tp

loadrt hal_gpio dir=16911384

loadrt stepgen step_type=0,0,0

addf hal_gpio.read base-thread

addf stepgen.make-pulses base-thread

addf hal_gpio.write base-thread

根据前面树莓派3轴步进电机定义pin 29 作为 xstep，31 作为 xdir，32 作为 ystep，33 作为 ydir，35 作为 zstep，37 作为 zdir。

转换为树莓派GPIO端口驱动：
net xstep => hal_gpio.pin-29-out
net xdir => hal_gpio.pin-31-out
net ystep => hal_gpio.pin-32-out
net ydir = > hal_gpio.pin-33-out
net zstep => hal_gpio.pin-35-out
net zdir => hal_gpio.pin-37-out

保存文件就可以运行。