Figure: Lancement de Halmeter, rien n'est sélectionnéLa configuration passe de la théorie à la pratique de HAL. Pour ceux qui ont juste un peu de pratique avec la programmation des ordinateurs, cette section est le “Hello World” de HAL. Comme indiqué précédemment halrun peut être utilisé pour créer un système qui fonctionne. Il s'agit d'un outil de configuration et de mise au point en ligne de commande ou en fichier texte. Les exemples suivants illustrent son installation et son fonctionnement.
Les exemples en ligne de commande sont représentés en police bold typewriter. Les réponses de l'ordinateur sont en police typewriter. Le texte optionnel est entre crochets [comme ça]. Le texte <comme ça> représente un champ qui peut prendre différentes valeurs, le paragraphe adjacent explique quelles sont les valeurs appropriées. Les élements textuels séparés par des barres verticales indiquent qu'une valeur ou l'autre mais pas les deux, doit être présente. Toutes les lignes de commandes considèrent que vous êtes dans le répertoire emc2/ , les chemins sont affichés en accord avec ce principe.
RTAPI est le sigle de Real Time Application Programming Interface. De nombreux composants HAL travaillent en temps réel et tous les composants de HAL stockent leurs données dans la mémoire partagée, de sorte que les composants temps réel puissent y accéder. Normalement, Linux ne prend pas en charge les programmes temps réel ni le type de mémoire partagée dont HAL a besoin. Heureusement, il existe des systèmes d'exploitation temps réel RTOS qui fournissent les extensions nécessaires à Linux. Malheureusement, chaque RTOS fait les choses différemment des autres.
Pour remédier à ces différences, l'équipe d'EMC a proposé RTAPI, qui fournit une manière cohérente aux programmes de parler au RTOS. Si vous êtes un programmeur qui veut travailler à l'intérieur d'EMC, vous pouvez étudier emc2/src/rtapi/rtapi.h pour comprendre l'API. Mais si vous êtes une personne normale, tout ce que vous avez besoin de savoir à propos de RTAPI est qu'il doit être (avec le RTOS) chargé dans la mémoire de votre ordinateur avant de pouvoir faire n'importe quoi avec HAL.
Pour ce tutoriel, nous allons supposer que vous avez compilé avec succès l'arborescence emc2/src et, si nécessaire, invoqué le script emc-environment pour préparer votre shell. Dans ce cas, tout ce que vous avez à faire est de charger le RTOS requis et les modules RTAPI dans la mémoire. Tapez juste les commandes suivantes dans une console:
emc2$ halrun
halcmd:
Une fois l'OS temps réel et RTAPI chargés, vous pouvez aller au premier exemple. Notez que le prompt a changé, il est passé de “$” à “halcmd”. La raison en est que les commandes ultérieures seront interprétées comme des commandes HAL et non plus comme des commandes shell. halrun est un simple script shell, il est plus ou moins équivalent de lancer:
emc2$ realtime start
emc2$ halcmd -kf
Pour quitter halcmd et que halrun arrête le système temps réel, tapez:
emc2$ realtime stop
Vous pouvez également passer des arguments à halrun, il seront répercutés sur halcmd, ou passer le nom d'un fichier .hal. Parce que halrun arrête le système temps réel quand il se termine, le fichier hal fonctionnera de cette façon et s'arrêtera généralement avec une commande comme: loadrt -w halscope.
Votre version de halcmd peut inclure la complétion avec la touche tab. Au lieu de compléter les noms de fichiers comme le fait un shell, il complète les commandes avec les identifiants HAL. Essayez de presser la touche tab après le début d'une commande HAL:
halcmd: lo<TAB>
loadrt loadusr lock
halcmd: loadrt d<TAB>
ddt debounce
Pour le premier exemple, nous allons utiliser un composant HAL appelé siggen, qui est un simple générateur de signal. Une description complète du composant siggen reste disponible à la section [->] de ce document. Il s'agit d'un composant en temps réel, mis en oeuvre comme un module du noyau Linux. Pour charger siggen utiliser la commande halcmd loadrt:
halcmd: loadrt siggen
Maintenant que le module est chargé, il faut introduire halcmd, l'outil en ligne de commande utilisé pour configurer le HAL. Pour une description plus complète essayez: man halcmd, ou consultez la section halcmd à la section [->] de ce document. La première commande de halcmd et show, qui affichera les informations concernant l'état actuel du HAL. Pour afficher tout ce qui est installé tapez:
halcmd: show comp
Loaded HAL Components:
ID Type Name PID State
32769 RT siggen ready
9775 User halcmd9775 9775 initializing
Puisque halcmd lui même est un composant HAL, il sera toujours présent dans la liste1. La liste montre aussi le composant siggen que nous avions installé à l'étape précédente. Le “RT” sous “Type” indique que siggen est un composant temps réel.
Ensuite, voyons quelles pins siggen rend disponibles:
halcmd: show pin
Component Pins:
Owner Type Dir Value Name 02 float -W 0.00000e+00 siggen.0.cosine
32769 float OUT 0.00000e+00 siggen.0.sawtooth
32769 float OUT 0.00000e+00 siggen.0.sine
32769 float OUT 0.00000e+00 siggen.0.square
32769 float OUT 0.00000e+00 siggen.0.triangle
Cette commande affiche toutes les pins dans le HAL. Un système complexe peut avoir plusieurs dizaines ou centaines de pins. Mais pour le moment il y a seulement cinq pins. Toutes ces cinq pins sont des flottants, elles transportent toutes des données en provenance du composant siggen. Puisque nous n'avons pas encore exécuté le code contenu dans le composant, toutes les pins ont une valeur de zéro.
L'étape suivante consiste à examiner les paramètres:
halcmd: show param
Parameters:
Owner Type Dir Value Name
32769 float RW 1.00000e+00 siggen.0.amplitude
32769 float RW 1.00000e+00 siggen.0.frequency
32769 float RW 0.00000e+00 siggen.0.offset
32769 s32 RO 0 siggen.0.update.time
32769 s32 RW 0 siggen.0.update.tmax
La commande “show param” affiche tous les paramètres de HAL. Pour le moment chaque paramètre à la valeur par défaut attribuée quand le composant a été chargé. Notez dans la colonne Dir. Les valeurs marquées -W écriture possible, pour ceux qui ne sont jamais modifié par le composant lui-même, mais qui sont modifiable par l'utilisateur pour contrôler le composant. Nous verrons comment plus tard. Les paramètres marqués R- sont en lecture seule. Il ne peuvent être modifiés que par le composant. Finalement, les paramètres marqués RW sont en lecture/écriture. Ils peuvent être modifiés par le composant et aussi par l'utilisateur. Nota: les paramètres siggen.0.update.time et siggen.0.update.tmax existent dans un but de déboguage, ils ne sont pas couverts par cette documentation.
La plupart des composants temps réel exportent une ou plusieurs fonctions pour que le code qu'elles contiennent soit exécuté en temps réel. Voyons ce que la fonction siggen exporte:
halcmd: show funct
Exported Functions:
Owner CodeAddr Arg FP Users Name
32769 b7f74ac5 b7d0c0b4 YES 0 siggen.0.update
Le composant siggen exporte une seule fonction. Il nécessite un flottant (Floating Point). Il n'est lié à aucun thread, puisque “users” est à zero2.
Pour faire tourner le code actuellement contenu dans la fonction siggen.0.update, nous avons besoin d'un thread temps réel. C'est le composant appelé threads qui est utilisé pour créer le nouveau thread. Créons un thread appelé test-thread avec une période de 1ms (1000000ns):
halcmd: loadrt threads name1=test-thread period1=1000000
Voyons si il fonctionne:
halcmd: show thread
Realtime Threads:
Period FP Name (Time, Max-Time)
999849 YES test-thread ( 0, 0 )
Il fonctionne. La période n'est pas exactement de 1000000ns à cause des limitations dues au matériel, mais nous avons bien un thread qui tourne à une période approximativement correcte et qui peut manipuler des fonctions en virgule flottante. La prochaine étape sera de connecter la fonction au thread:
halcmd: addf siggen.0.update test-thread
Pour le moment nous avions utilisé halcmd seulement pour regarder le HAL. Mais cette fois-ci, nous avons utilisé la commande addf (add function) pour changer quelque chose dans le HAL. Nous avons dit à halcmd d'ajouter la fonction siggen.0.update au thread test-thread et la commande suivante indique qu'il a réussi:
halcmd: show thread
Realtime Threads:
Period FP Name (Time, Max-Time)
999849 YES test-thread ( 0, 0 )
1 siggen.0.update
Il y a une étape de plus avant que le composant siggen ne commence à générer des signaux. Quand le HAL est démarré pour la première fois, les threads ne sont pas en marche. C'est pour vous permettre de compléter la configuration du système avant que le code temps réel ne démarre. Une fois que vous êtes satisfait de la configuration, vous pouvez lancer le code temps réel comme ceci:
halcmd: start
Maintenant le générateur de signal est en marche. Regardons ses pins de sortie:
halcmd: show pin
Component Pins:
Owner Type Dir Value Name
32769 float OUT 2.12177e-01 siggen.0.cosine
32769 float OUT -5.64055e-01 siggen.0.sawtooth
32769 float OUT 9.79820e-01 siggen.0.sine
32769 float OUT -1.00000e+00 siggen.0.square
32769 float OUT 1.28110e-01 siggen.0.triangle
halcmd: show pin
Component Pins:
Owner Type Dir Value Name
32769 float OUT 5.19530e-01 siggen.0.cosine
32769 float OUT 6.73893e-01 siggen.0.sawtooth
32769 float OUT -8.54452e-01 siggen.0.sine
32769 float OUT 1.00000e+00 siggen.0.square
32769 float OUT 3.47785e-01 siggen.0.triangle
Nous avons fait, très rapidement, deux commandes show pin et vous pouvez voir que les sorties ne sont plus à zéro. Les sorties sinus, cosinus, dents de scie et triangle changent constamment. La sortie carrée fonctionne également, mais elle passe simplement de +1.0 à -1.0 à chaque cycle.
La réelle puissance de HAL est de permettre de modifier les choses. Par exemple, on peut utiliser la commande setp pour ajuster la valeur d'un paramètre. Modifions l'amplitude du signal de sortie du générateur de 1.0 à 5.0:
halcmd: setp siggen.0.amplitude 5
emc2$
Voyons encore une fois les paramètres et les pins:
halcmd: setp siggen.0.amplitude 5
halcmd: show param
Parameters:
Owner Type Dir Value Name
32769 float RW 5.00000e+00 siggen.0.amplitude
32769 float RW 1.00000e+00 siggen.0.frequency
32769 float RW 0.00000e+00 siggen.0.offset
32769 s32 RO 397 siggen.0.update.time
32769 s32 RW 109100 siggen.0.update.tmax
halcmd: show pin
Component Pins:
Owner Type Dir Value Name
32769 float OUT 4.78453e+00 siggen.0.cosine
32769 float OUT -4.53106e+00 siggen.0.sawtooth
32769 float OUT 1.45198e+00 siggen.0.sine
32769 float OUT -5.00000e+00 siggen.0.square
32769 float OUT 4.02213e+00 siggen.0.triangle
Notez que la valeur du paramètre siggen.0.amplitude est bien passée à 5.000 et que les pins ont maintenant des valeurs plus grandes.
La plupart de ce que nous avons fait jusqu'ici avec halcmd a été de simplement regarder les choses avec la commande show. Toutefois, deux commandes ont rééllement modifié des valeurs. Au fur et à mesure que nous concevons des systèmes plus complexes avec HAL, nous allons utiliser de nombreuses commandes pour le configurer comme nous le souhaitons. HAL a une mémoire d'éléphant et peut retenir sa configuration jusqu'à ce qu'il s'arrête. Mais qu'en est-il de la prochaine fois ? Nous ne voulons pas entrer une série de commande à chaque fois que l'on veut utiliser le système. Nous pouvons enregistrer la configuration de l'ensemble de HAL en une seule commande:
halcmd: save
# components
loadrt threads name1=test-thread period1=1000000
loadrt siggen
# signals
# links
# parameter values
setp siggen.0.amplitude 5.00000e+00
setp siggen.0.frequency 1.00000e+00
setp siggen.0.offset 0.00000e+00
# realtime thread/function links
addf siggen.0.update test-thread
La sortie de la commande save est une séquence de commandes HAL. Si vous commencez par un HAL “vide” et que vous tapez toute la séquence de commandes HAL, vous aurez la configuration qui existait lors de l'exécution de la commande save. Pour sauver ces commandes pour une utilisation ultérieure, nous allons simplement rediriger la sortie vers un fichier:
halcmd: save all saved.hal
Pour restaurer la configuration de HAL stockée dans saved.hal, nous avons besoin d'exécuter toutes ces commandes HAL. Pour ce faire, nous utiliserons la commande -f <filename> qui lit les commandes à partir d'un fichier, le -I qui affichera le prompt halcmd après l'exécution des commandes:
emc2$ halrun -I -f saved.hal
Notez qu'il n'y a pas de commande 'start' dans le fichier saved.hal. Il est nécessaire de la retaper (ou d'éditer saved.hal pour l'ajouter):
halcmd: start
Vous pouvez construire des systèmes HAL vraiment complexes sans utiliser d'interface graphique. Mais il y a quelque chose de rassurant à visualiser le résultat du travail. Le premier, et le plus simple des outils graphiques pour le HAL, est “halmeter”. C'est un programme très simple qui s'utilise comme un multimètre.
Nous allons utiliser de nouveaux éléments du composant siggen pour vérifier halmeter. Si vous avez fini l'exemple précédent, alors siggen est déjà chargé. Sinon, on peut charger tout comme nous l'avons fait précédemment:
emc2$ halrun
halcmd: loadrt siggen
halcmd: loadrt threads name1=test-thread period1=1000000
halcmd: addf siggen.0.update test-thread
halcmd: start
halcmd: setp siggen.0.amplitude 5
À ce stade, nous avons chargé le composant siggen qui est en cours d'exécution. Nous pouvons lancer halmeter. Puisque halmeter est une application graphique, X doit être actif.
halcmd: loadusr halmeter
Dans le même temps, une fenêtre s'ouvre sur votre écran, ressemblant à la figure [.].
La fenêtre de la figure [.] n'est pas d'une grande utilité, parce qu'elle n'affiche rien. Pour afficher des valeurs, cliquez sur le bouton 'Select', le dialogue de sélection des éléments à mesurer (figure [.]).
Ce dialogue contient trois onglets. Le premier onglet affiche toutes les HAL pins du système. La seconde affiche tous les signaux et le troisième affiche tous les paramètres. Si nous voulons analyser la pin siggen.0.triangle, il suffit de cliquer sur elle puis sur le bouton 'OK'. Le dialogue de sélection se ferme et la mesure s'affiche, quelque chose comme sur la figure [.].
Vous devriez voir la valeur évoluer à mesure que siggen génère son signal triangulaire. Halmeter est raffraîchi environ 5 fois par seconde.
Si vous voulez visualiser rapidement des pins successives, vous pouvez cliquer le bouton 'Accept' du dialogue de sélection. Cliquez 'Select' pour ouvrir le dialoque une nouvelle fois. Mais cette fois, cliquez une autre pin, comme siggen.0.cosine, puis cliquez 'Accept'. La nouvelle valeur s'affiche alors immédiatement, mais le dialogue de sélection reste ouvert. Essayez d'afficher un paramètre au lieu d'une pin. Cliquez sur l'onglet 'Parameters', puis sélectionnez un paramètre et cliquez encore sur 'Accept'. Vous pouvez ainsi afficher très rapidement la valeur d'un élément puis d'un autre en quelques clics.
Pour arrêter halmeter, cliquez simplement sur le bouton “quitter”.
Si vous voulez regarder plus d'une pin, plus d'un signal, ou plusieurs paramètres à la fois, il vous suffit de lancer plusieurs instances de halmeters. La fenêtre de halmeter a été conçue petite, pour permettre d'en avoir beaucoup à la fois sur l'écran. 3
Jusqu'à maintenant, nous avons chargé un composant HAL. Mais l'idée générale de HAL est de vous permettre de charger et de relier un grand nombre de composants pour en faire un système complexe. Le prochain exemple va utiliser deux composants.
Avant de mettre en place ce nouvel exemple, nous allons commencer par un petit nettoyage. Si vous avez fini l'un des exemples précédents, il faut supprimer tous les composants et ensuite recharger la RTAPI et les librairies de HAL en faisant:
halcmd: exit
emc2$ halrun
Maintenant, nous allons charger le composant générateur d'impulsions. Pour l'instant, nous pouvons nous passer des détails et exécuter les commandes suivantes:4
halrun: loadrt freqgen step_type=0,0
halcmd: loadrt siggen
halcmd: loadrt threads name1=fast fp1=0 period1=50000 name2=slow period2=1000000
La première commande charge deux générateurs d'impulsions, configurés pour générer des impulsions de type 0. La seconde commande charge notre vieil ami siggen et la troisième crée deux threads, un rapide (fast) avec une période de 50µs et un lent avec une période de 1ms. Le thread rapide ne prend pas en charge les fonctions à virgule flottante (fp1=0).
Comme précédemment, on peut utiliser halcmd show pour jeter un coup d'oeil au HAL. Cette fois, nous aurons beaucoup plus de pins et de paramètres que précédemment:
halcmd: show pin
Component Pins:
Owner Type Dir Value Name
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.cosine
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.sawtooth
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.sine
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.square
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.triangle
02 s32 -W 0 freqgen.0.counts
02 bit -W FALSE freqgen.0.dir
02 float -W 0.00000e+00 freqgen.0.position
02 bit -W FALSE freqgen.0.step
02 float R- 0.00000e+00 freqgen.0.velocity
02 s32 -W 0 freqgen.1.counts
02 bit -W FALSE freqgen.1.dir
02 float -W 0.00000e+00 freqgen.1.position
02 bit -W FALSE freqgen.1.step
02 float R- 0.00000e+00 freqgen.1.velocity
halcmd: show param
Parameters:
Owner Type Dir Value Name
03 float -W 1.00000e+00 siggen.0.amplitude
03 float -W 1.00000e+00 siggen.0.frequency
03 float -W 0.00000e+00 siggen.0.offset
02 u32 -W 000000001 freqgen.0.dirhold
02 u32 -W 000000001 freqgen.0.dirsetup
02 float R- 0.00000e+00 freqgen.0.frequency
02 float -W 0.00000e+00 freqgen.0.maxaccel
02 float -W 1.00000e+15 freqgen.0.maxfreq
02 float -W 1.00000e+00 freqgen.0.position-scale
02 s32 R- 0 freqgen.0.rawcounts
02 u32 -W 000000001 freqgen.0.steplen
02 u32 -W 000000001 freqgen.0.stepspace
02 float -W 1.00000e+00 freqgen.0.velocity-scale
02 u32 -W 000000001 freqgen.1.dirhold
02 u32 -W 000000001 freqgen.1.dirsetup
02 float R- 0.00000e+00 freqgen.1.frequency
02 float -W 0.00000e+00 freqgen.1.maxaccel
02 float -W 1.00000e+15 freqgen.1.maxfreq
02 float -W 1.00000e+00 freqgen.1.position-scale
02 s32 R- 0 freqgen.1.rawcounts
02 u32 -W 000000001 freqgen.1.steplen
02 u32 -W 000000001 freqgen.1.stepspace
02 float -W 1.00000e+00 freqgen.1.velocity-scale
Nous avons donc deux générateurs d'impulsions carrées et un générateur de signaux. Maintenant, nous allons créer des signaux HAL pour connecter ces trois composants. Nous allons faire comme si nous pilotions les axes X et Y d'une machine avec nos générateurs d'impulsions. Nous voulons déplacer la table en ronds. Pour ce faire, nous allons envoyer un signal cosinusoïdal à l'axe des X et un signal sinusoïdal à l'axe des Y. Le module siggen créera le sinus et le cosinus, mais nous aurons besoin de “fils” pour connecter les modules ensemble. Dans le HAL, les “fils” sont appelés signaux. Nous devons en créer deux. Nous pouvons les appeler comme on veut, pour cet exemple il y aura X_vel et Y_vel. Le signal X_vel partira de la sortie cosinus du générateur de signal et arrivera sur l'entrée “velocity” du premier générateur d'impulsions. La première étape consiste à connecter le signal à la sortie du générateur de signaux. Pour connecter un signal à une pin, nous utilisons la commande net:
halcmd: net X_vel <= siggen.0.cosine
Pour voir l'effet de la commande net, regardons les signaux:
halcmd: show sig
ignals:
Type Value Name
float 0.00000e+00 X_vel
<== siggen.0.cosine
Quand un signal est connecté à une ou plusieurs pins, la commande show liste les pins immédiatement suivies par nom du signal. Les flèches montrent la direction du flux de données, dans ce cas, les flux vont de la pin siggen.0.cosine pour le signal X_vel. Maintenant, connectons X_vel à l'entrée “velocity” du générateur d'impulsions carrées:
halcmd: net X_vel => freqgen.0.velocity
On peut aussi connecter l'axe Y au signal Y_vel. Il doit partir de la sortie sinus du générateur de signal pour arriver sur l'entrée du second générateur d'impulsions carrées. La commande suivante fait en une ligne, la même chose que les deux commandes net précédentes ont fait pour X_vel:
halcmd: net Y_vel siggen.0.sine => freqgen.1.velocity
Regardons une dernière fois les signaux et les pins connectés ensembles:
halcmd: show sig
Signals:
Type Value Name
float 0.00000e+00 X_vel
<== siggen.0.cosine
==> freqgen.0.velocity
float 0.00000e+00 Y_vel
<== siggen.0.sine
==> freqgen.1.velocity
Avec la commande show sig on voit clairement comment les flux de données traversent le HAL. Par exemple, le signal X_vel part de la pin siggen.0.cosine et arrive sur la pin freqgen.0.velocity.
Penser à ce qui circule dans les “fils” rend les pins et les signaux assez faciles à comprendre. Les threads et les fonctions sont un peu plus difficiles. Les fonctions contiennent des instructions pour l'ordinateur. Les threads sont les méthodes utilisées pour faire exécuter ces instructions quand c'est nécessaire. Premièrement, regardons les fonctions dont nous disposons:
halcmd: show funct
Exported Functions:
Owner CodeAddr Arg FP Users Name
03 D89051C4 D88F10FC YES 0 siggen.0.update
02 D8902868 D88F1054 YES 0 freqgen.capture_position
02 D8902498 D88F1054 NO 0 freqgen.make_pulses
02 D89026F0 D88F1054 YES 0 freqgen.update_freq
En règle générale, vous devez vous référer à la documentation de chaque composant pour voir ce que font ses fonctions. Dans notre exemple, la fonction siggen.0.update est utilisée pour mettre à jour les sorties du générateur de signaux. Chaque fois qu'elle est exécutée, le générateur recalcule les valeurs de ses sorties sinus, cosinus, triangle, carrée. Pour générer un signal régulier, il doit fonctionner à des intervalles bien spécifiques.
Les trois autres fonctions sont liées au générateur d'impulsions:
La première, freqgen.capture_position, est utilisée pour un retour de position. Elle capture la valeur d'un compteur interne qui compte les impulsions qui sont générées. S'il n'y a pas de perte de pas, ce compteur indique la position du moteur.
La fonction principale du générateur d'impulsions est freqgen.make_pulses. Chaque fois que make_pulses démarre elle décide qu'il est temps de faire un pas, si oui il fixe les sorties en conséquence. Pour des pas plus doux, il doit fonctionner le plus souvent possible. Parce qu'il a besoin de fonctionner de manière rapide, make_pulses est hautement optimisé et n'effectue que quelques calculs. Contrairement aux autres, il n'a pas besoin de virgule flottante pour ses calculs.
La dernière fonction, freqgen.update_freq, est responsable de l'échelle et de quelques autres calculs qui ne doivent être effectués que lors d'une commande de changement de fréquence.
Pour notre exemple nous voulons faire tourner siggen.0.update avec une vitesse de calcul des valeurs sinus et cosinus modérée. Immédiatement après, nous lançons siggen.0.update. Nous voulons lancer freqgen.update_freq pour charger les nouvelles valeurs dans le générateur d'impulsions. Finalement nous lancerons freqgen.make_pulses aussi vite que possible pour des pas plus doux. Comme nous n'utilisons pas de retour de position, nous n'avons pas besoin de lancer freqgen.capture_position.
Nous lançons les fonctions en les ajoutant aux threads. Chaque thread va à une vitesse spécifique. Regardons de quels threads nous disposons:
halcmd: show thread
Realtime Threads:
Period FP Name
1005720 YES slow ( 0, 0 )
50286 NO fast ( 0, 0 )
Les deux threads ont été créés lorsque nous les avons chargés. Le premier, slow, tourne toutes les millisecondes, il est capable d'exécuter des fonctions en virgule flottante (FP). Nous l'utilisons pour siggen.0.update et freqgen.update_freq. Le deuxième thread est fast, il tourne toutes les 50 microsecondes, il ne prend pas en charge les calculs en virgule flottante. Nous l'utilisons pour freqgen.make_pulses. Pour connecter des fonctions au bon thread, nous utilisons la commande addf. Nous spécifions la fonction en premier suivie par le thread:
halcmd: addf siggen.0.update slow
halcmd: addf freqgen.update_freq slow
halcmd: addf freqgen.make_pulses fast
Après avoir lancé ces commandes, nous pouvons lancer la commande show thread une nouvelle fois pour voir ce qui ce passe:
halcmd: show thread
Realtime Threads:
Period FP Name (Time, Max-Time)
1005720 YES slow ( 0, 0 )
1 siggen.0.update
2 freqgen.update-freq
50286 NO fast ( 0, 0 )
1 freqgen.make-pulses
Maintenant, chaque thread est suivi par les noms des fonctions, dans l'ordre dans lequel les fonctions seront exécutées.
Nous sommes presque prêts à démarrer notre système HAL. Mais il faut auparavant régler quelques paramètres. Par défaut le composant siggen génère des signaux qui varient entre +1 et -1. Pour notre exemple, c'est très bien, nous voulons que la vitesse de la table varie de +1 à -1 pouce par seconde. Toutefois, l'échelle du générateur d'impulsions de pas n'est pas bonne. Par défaut, il génère une fréquence de sortie de 1 pas par seconde avec une capacité de 1000. Il est fort improbable qu'un pas par seconde nous donne une vitesse de déplacement de la table d'un pouce par seconde. Supposons que notre vis fasse 5 tours par pouce, couplée à un moteur pas à pas de 200 pas par tour et une interface qui fournit 10x micropas par pas. Il faut donc 2000 pas pour faire un tour de vis et 5 tours pour faire un pouce. Ce qui signifie que notre montage utilisera 10000 pas par pouce. Nous avons besoin de multiplier la vitesse d'entrée à l'étape générateur d'impulsions par 10000 pour obtenir la bonne valeur. C'est exactement pour cela qu'existe le paramètre freqgen.n.velocity-scale. Dans notre cas, les axes X et Y ont la même échelle et nous pouvons passer les deux paramètres à 10000:
halcmd: setp freqgen.0.velocity-scale 10000
halcmd: setp freqgen.1.velocity-scale 10000
Cela signifie que, avec la pin freqgen.0.velocity à 1.000 et le générateur réglé pour 10000 impulsions par seconde (10kHz), avec le moteur et la vis décrits précédemment, nos axes auront une vitesse de déplacement de exactement 1.000 pouce par seconde. Cela illustre une notion clé du concept de HAL, des éléments comme les échelles étant au plus bas niveau possible, dans notre exemple le générateur d'impulsions de pas, le signal interne X_vel est celui de la vitesse de déplacement de la table en pouces par seconde. Les autres composants comme siggen ne savent rien du tout à propos de l'échelle des autres. Si on change de vis, ou de moteur, il n'y a qu'un seul paramètre à changer, l'échelle du générateur d'impulsions de pas.
Nous avons maintenant tout configuré et sommes prêts à démarrer. Tout comme dans le premier exemple, nous utilisons la commande start:
halcmd: start
Bien que rien ne semble se produire, à l'intérieur de l'ordinateur les impulsions de pas sont présentes sur la sortie du générateur, variant entre 10kHz dans un sens et 10kHz dans l'autre à chaque seconde. Dans la suite de ce tutoriel, nous allons voir comment convertir ces signaux internes des moteurs dans le monde réel, mais nous allons d'abord les examiner pour voir ce qui se passe.
L'exemple précédent génère certains signaux très intéressants. Mais beaucoup de ce qui se passe est beaucoup trop rapide pour être vu avec halmeter. Pour examiner de plus près ce qui se passe à l'intérieur de HAL, il faudrait un oscilloscope. Heureusement HAL en a un, appelé halscope.
Halscope comporte deux parties, une partie en temps réel qui est chargée comme un module de noyau et une partie utilisateur qui fournit l'interface graphique et l'affichage. Cependant, vous n'avez pas à vous inquiéter à ce sujet car l'interface demandera automatiquement que la partie temps réel soit chargée:
halcmd: loadusr halscope
La fenêtre graphique du scope s'ouvre, immédiatement suivie par un dialogue “Realtime function not linked” visible sur la figure [.]5.
Ce dialogue est l'endroit où vous définissez le taux d'échantillonnage de l'oscilloscope. Pour le moment nous voulons un échantillon par milliseconde, alors cliquez sur le thread “slow” 1.03mSec et laissez le multiplicateur à 1. Nous allons aussi passer la longueur d'enregistrement à 4047 samples (échantillons), de sorte que nous puissions utiliser jusqu'à 4 canaux simultanément. Quand vous sélectionnez un thread puis que vous cliquez sur le bouton “OK”, le dialogue disparaît et la fenêtre du scope affiche quelque chose comme sur la figure [.].
À ce stade, Halscope est prêt à l'emploi. Nous avons déjà choisi le taux d'échantillonnage et la longueur d'enregistrement, de sorte que la prochaine étape consiste à décider de ce qu'il faut mesurer. C'est équivalent à brancher les “sondes virtuelles du scope” à HAL. Halscope dispose de 16 canaux, mais le nombre que vous pouvez utiliser à un moment donné dépend de la longueur d'enregistrement, plus il y a de canaux, plus les enregistrements doivent être courts, car la mémoire disponible pour l'enregistrement est fixée à environ 16000 échantillons.
Les boutons des canaux se situent en dessous de l'écran du scope. Cliquez le boutton “1” et vous verrez apparaître le dialogue de sélection “Select Channel Source”, comme sur la figure [.]. Ce dialogue est très similaire à celui utilisé par Halmeter. Nous aimerions bien regarder les signaux que nous avons défini précédemment, pour cela, cliquons sur l'onglet “Signaux” et le dialogue affichera tous les signaux existants dans le HAL (seulement deux dans notre exemple).
Pour choisir un signal, il suffit de cliquer dessus. Dans notre cas, nous voulons utiliser le canal 1 pour afficher le signal `` X_vel''. Lorsque l'on clique sur `` X_vel'', la fenêtre se ferme et le canal a été sélectionné. Le bouton du canal 1 est pressé et le numéro du canal 1 et le nom `` X_vel'' apparaissent sous la rangée de boutons. L'affichage indique toujours le canal sélectionné, vous pouvez avoir beaucoup de canaux sur l'écran, mais celui qui est actif sera en surbrillance. Les différents contrôles comme la position verticale et l'amplitude sont toujours relatifs au canal 1. Pour ajouter un signal au canal 2, cliquez sur le bouton "2''. Dans la fenêtre de dialogue, cliquez sur l'onglet "Signals'', puis cliquez sur `` Y_vel''.
Nous voulons aussi voir les signaux carrés et triangles produits. Il n'existe pas de signaux connectés à ces pins, nous utilisons donc l'onglet ``Pins”. Pour le canal 3, sélectionnez `` siggen.0.triangle'' et pour le canal 4, choisissez `` siggen.0.square''.
Maintenant que nous avons plusieurs sondes branchées sur HAL, il est temps de capturer quelques formes d'ondes. Pour démarrer le scope, cochez la case "Normal'' du groupe ``run mode'' (en haut à droite). Puisque nous avons une longueur d'enregistrement de 4000 échantillons et une acquisition de 1000 échantillons par seconde, il faudra à halscope environ 2 secondes pour remplir la moitié de son tampon. Pendant ce temps, une barre de progression juste au-dessus de l'écran principal affichera le remplissage du tampon. Une fois que le tampon est à moitié plein, scope attend un déclencheur. Puisque nous n'en avons pas encore configuré, il attendra toujours. Pour déclencher manuellement, cliquez sur le bouton "Force'' du groupe `` Trigger'' en haut à droite. Vous devriez voir le reste de la zone tampon se remplir, puis l'écran afficher les ondes capturées. Le résultat ressemble à la figure [.].
Le grand bouton “Selected Channel” en bas, indique que le canal 4 est actuellement sélectionné, donc, qu'il correspond à l'onde verte, celle de la mesurée sur la pin “siggen.1.square”. Essayez de cliquer sur les autres canaux pour mettre leurs traces en évidence.
Les traces sont assez difficiles à distinguer car toutes les quatre sont les unes sur les autres. Pour résoudre ce problème, nous utilisons le curseur “Vertical” situé à droite de l'écran. Ces contrôles agissent sur le canal actuellement sélectionné. En ajustant le gain, notez qu'il couvre une large échelle (contrairement aux scopes réels), celle-ci permet d'afficher des signaux très petits (pico unités) à très grands (Tera - unités). Le curseur “position” déplace la trace affichée de haut en bas sur toute la hauteur de l'écran. Pour de plus grands ajustements le bouton Offset doit être utilisé (voir les références halscope dans la section [->] pour plus de détails).
L'utilisation du bouton “Force” n'est parfois pas satisfaisante pour déclencher le scope. Pour régler un déclenchement (triggering) réel, cliquez sur le bouton “Source” situé en bas à droite. Il ouvre alors le dialogue “Trigger Source”, qui est simplement la liste de toutes les sondes actuellement branchées (Figure [.] ). Sélectionnez la sonde à utiliser pour déclencher en cliquant dessus. Pour notre exemple nous utilisons 3 canaux, essayez l'onde triangle.
Après avoir défini les sources de déclenchement, vous pouvez ajuster le niveau de déclenchement avec les curseurs dans la boîte `` Trigger'' le long du bord droit. Le niveau peut être modifié à partir du haut vers le bas de l'écran, et est affiché sous les curseurs. La position est l'emplacement du point de déclenchement dans l'enregistrement complet. Avec le curseur tout en bas, le point de déclenchement est à la fin de l'enregistrement, et halscope affiche ce qui s'est passé avant le point de déclenchement. Lorsque le curseur est tout en haut, le point de déclenchement est au début de l'enregistrement, l'affichage représente ce qui s'est passé après le point de déclenchement. Le point de déclenchement est visible comme une ligne verticale dans la barre de progression située juste au dessus de l'écran. La polarité du signal de déclenchement peut être inversée en cliquant sur le bouton situé juste sous l'affichage du niveau de déclenchement. Notez que la modification de la position de déclenchement arrête le scope une fois la position ajustée, vous relancez le scope en cliquant sur le bouton “Normal” du groupe “Run Mode”.
Maintenant que nous avons réglé la position verticale et le déclenchement, l'écran doit ressembler à la figure [.].
Pour examiner de près une partie d'une forme d'onde, vous pouvez utiliser le zoom au dessus de l'écran pour étendre la trace horizontalement et le curseur de position pour déterminer quelle partie de l'onde zoomée est visible. Parfois simplement élargir l'onde n'est pas suffisant et il faut augmenter la fréquence d'échantillonnage. Par exemple, nous aimerions voir les impulsions de pas qui sont générés dans notre exemple. Mais les impulsions de pas font seulement 50µs de long, l'échantillonnage à 1kHz n'est pas assez rapide. Pour changer le taux d'échantillonnage, cliquez sur le bouton qui affiche la longueur de l'enregistrement et l'échantillonnage pour avoir le dialogue “Select Sample Rate”, figure [.]. Pour notre exemple, nous cliquerons sur le thread à 50uS, “fast”, qui fournira un échantillonnage à environ 20KHz. Maintenant au lieu d'afficher environ 4 secondes de données, un enregistrement est de 4000 échantillons à 20KHz, soit environ 0.20 seconde.
Maintenant regardons les impulsions de pas. Halscope dispose de 16 canaux, mais pour cet exemple, nous en utilisons seulement 4 à la fois. Avant de sélectionner tout autre canal, nous avons besoin d'en éteindre certains. Cliquez sur le canal 2, puis sur le bouton "Off'' sous le groupe `` vertical''. Ensuite, cliquez sur le canal 3, mettez le off et faites de même pour le canal 4. Même si les circuits sont éteints, ils ont encore en mémoire ce à quoi ils sont connectés et en fait, nous continuerons d'utiliser le canal 3 comme source de déclenchement. Pour ajouter de nouveaux canaux, sélectionnez le canal 5, choisissez la pin `` stepgen.1.dir'', puis canal 6 et sélectionnez "stepgen.1.step''. Ensuite, cliquez sur "mode Normal'' pour lancer le scope, ajustez le zoom horizontal à 5ms par division. Vous devriez voir les impulsions de pas ralentir à la vitesse commandée (channel 1) approcher de zéro, puis la pin de direction changer d'état et les impulsions de pas reprendre de nouveau de la vitesse. Vous aurez peut être besoin d'augmenter le gain sur le canal 1 à environ 20ms par division afin de mieux voir l'évolution de la vitesse de commande. Le résultat devrait être proche de celui de la figure [.].
Si vous souhaitez enregistrer plus d'échantillons à la fois, redémarrez le temps réel et chargez halscope avec un argument numérique qui indique le nombre d'échantillons que vous voulez capturer, comme:
halcmd: loadusr halscope 80000
Si le composant scope_rt n'est pas déjà chargé, halscope va le charger et lui demander un total de 80000 échantillons, de sorte que lorsque l'échantillonnage se fera sur 4 canaux à la fois, il y aura 20000 échantillons par canal. (Si scope_rt est déjà chargé, l'argument numérique passé à halscope sera sans effet)
1 Le nombre après halcmd dans la liste des composants est le “process ID”. Il est toujours possible de lancer plus d'une instance de halcmd en même temps (dans différentes fenêtres par exemple), Le numéro PID est ajouté à la fin du nom pour rendre celui-ci unique. Retour
2 Les champs codeaddr et arg ont été utilisés pendant le développement et devraient probablement disparaître. Retour
3 Halmeter sera réécrit. Cette réécriture le rendra plus agréable à utiliser. La notation scientifique sera éliminée, elle est trop difficile à lire. Certaines formes d'échelles seront ajoutées (y compris, une échelle automatique) pour afficher des échelles plus grandes sans notation scientifique. Un affichage par “bargraph analogique” sera également ajouté pour donner une idée des évolutions rapides. Quand cette réécriture sera terminée, ces captures d'écran et les textes les accompagnant seront révisés pour refléter la nouvelle version. Retour
4 Le signe “\” à la fin d'une longue ligne indique que la ligne est tronquée (c'est nécessaire pour formater ce document). Quand vous entrez la commande en ligne dans la console, sautez simplement le “\” (ne pressez pas Entrée) et continuez à taper la ligne suivante. Retour
5 Plusieurs de ces captures d'écran font référence à des threads nommés “siggen.thread” et “stepgen.thread” au lieu de “slow” et “fast”. Lorsque les captures d'écran ont été faites, les composants thread n'existaient pas et différentes méthodes étaient utilisées pour créer des threads en leur donnant des noms différents. Aussi, les captures d'écran montrent des , etc, comme “stepgen.xxx” au lieux de “freqgen.xxx”. Le nom original du module freqgen était stepgen et je n'ai pas eux le temps depuis pour refaire toutes les captures avec les nouveaux noms. Le nom “stepgen” actuel fait référence à un générateur d'impulsions de pas différent, un qui accepte les commandes de position au lieu de celles de vitesse. Les deux sont décrit en détail plus loin dans ce document. Retour