Dieses Dokument bietet einen Überblick über die Grundlagen von HAL.

1. HAL-Befehle

Ausführlichere Informationen finden Sie in der Manpage für halcmd: führen Sie man halcmd in einem Terminalfenster aus.

Um die HAL-Konfiguration zu sehen und den Status von Pins und Parametern zu überprüfen, verwenden Sie das Fenster HAL-Konfiguration im Menü Maschine in AXIS. Um den Status eines Pins zu überwachen, öffnen Sie die Registerkarte "Überwachen" und klicken Sie auf jeden Pin, den Sie überwachen möchten; er wird dann zum Überwachungsfenster hinzugefügt.

Das HAL-Konfigurationsfenster
Abbildung 1. HAL-Konfigurationsfenster

1.1. loadrt

The command loadrt loads a real time HAL component. Real time component functions need to be added to a thread to be updated at the rate of the thread. You cannot load a non-realtime component into the realtime space.

loadrt Syntax und Beispiel
loadrt <component> <options>
loadrt mux4 count=1

1.2. addf

Der Befehl addf fügt eine Funktion zu einem Echtzeit-Thread hinzu. Wenn der StepConf-Assistent zur Erstellung der Konfiguration verwendet wurde, wurden zwei Threads erstellt (``base-thread`` und ``servo-thread``).

addf adds function functname to thread threadname. Default is to add the function in the order they are in the file. If position is specified, adds the function to that spot in the thread. A negative position indicates the position with respect to the end of the thread. For example 1 is start of thread, -1 is the end of the thread, -3 is third from the end.

For some functions it is important to load them in a certain order, like the parport read and write functions. The function name is usually the component name plus a number. In the following example the component or2 is loaded and show function shows the name of the or2 function.

$ halrun
halcmd: loadrt or2
halcmd: show function
Exported Functions:
Owner   CodeAddr  Arg       FP   Users  Name
 00004  f8bc5000  f8f950c8  NO       0   or2.0

You have to add a function from a HAL real time component to a thread to get the function to update at the rate of the thread. Usually there are two threads as shown in this example. Some components use floating point math and must be added to a thread that supports floating point math. The FP indicates if floating point math is supported in that thread.

$ halrun
halcmd: loadrt motmod base_period_nsec=55555 servo_period_nsec=1000000 num_joints=3
halcmd: show thread
Realtime Threads:
     Period  FP     Name               (     Time, Max-Time )
     995976  YES          servo-thread (        0,        0 )
      55332  NO            base-thread (        0,        0 )
  • Basis-Thread (der Hochgeschwindigkeits-Thread): Dieser Thread bearbeitet Aufgaben, die eine schnelle Reaktion erfordern, wie z. B. die Erzeugung von Schrittimpulsen und das Lesen und Schreiben der parallelen Schnittstelle. Er unterstützt keine Fließkomma-Mathematik.

  • Servo-Thread (der Slow-Speed-Thread): Dieser Thread verarbeitet Elemente, die eine langsamere Reaktion tolerieren können, wie den Motion-Controller, ClassicLadder und den Motion-Command-Handler, und unterstützt Fließkomma-Mathematik.

addf Syntax und Beispiel
addf <function> <thread>
addf mux4.0 servo-thread
Anmerkung
Wenn die Komponente einen Fließkomma-Thread benötigt, ist dies normalerweise der langsamere Servo-Thread.

1.3. loadusr

The command loadusr loads a non-realtime HAL component. Non-realtime programs are their own separate processes, which optionally talk to other HAL components via pins and parameters. You cannot load realtime components into non-realtime space.

Flags können eine oder mehrere der folgenden sein:

-W

um auf die Bereitschaft der Komponente zu warten. Es wird davon ausgegangen, dass die Komponente denselben Namen hat wie das erste Argument des Befehls.

-Wn <Name>

um auf die Komponente zu warten, die den angegebenen <Name> haben wird. Dies gilt nur, wenn die Komponente eine Namensoption hat.

-w

um zu warten, bis das Programm beendet wird

-i

um den Rückgabewert des Programms zu ignorieren (mit -w)

-n

Benennt eine Komponente, sofern dies eine zulässige Option für diese Komponente ist.

loadusr Syntax und Beispiele
loadusr <component> <options>
loadusr halui
loadusr -Wn spindle gs2_vfd -n spindle

Auf Deutsch bedeutet es loadusr wartet auf Name Spindel Komponente gs2_vfd mit Namen Spindel.

1.4. net

Der Befehl net erstellt eine Verbindung zwischen einem Signal und einem oder mehreren Pins. Wenn das Signal nicht existiert, erzeugt net das neue Signal. Dies ersetzt die Verwendung des Befehls newsig. Die optionalen Richtungspfeile <=, => und <=> erleichtern das Verfolgen der Logik beim Lesen einer net-Befehlszeile und werden vom Befehl net nicht verwendet. Die Richtungspfeile müssen durch ein Leerzeichen von den Pin-Namen getrennt werden.

net Syntax und Beispiel
net signal-name pin-name <optional arrow> <optional second pin-name>
net home-x joint.0.home-sw-in <= parport.0.pin-11-in

Im obigen Beispiel ist home-x der Signalname, joint.0.home-sw-in ist ein Direction IN-Pin, <= ist der optionale Richtungspfeil, und parport.0.pin-11-in ist ein Direction OUT-Pin. Dies mag verwirrend erscheinen, aber die Bezeichnungen "in" und "out" für einen Parallelport-Pin geben die physikalische Funktionsweise des Pins an, nicht wie er in HAL gehandhabt wird.

Ein Pin kann mit einem Signal verbunden werden, wenn er die folgenden Regeln beachtet:

  • Ein IN-Pin kann immer mit einem Signal verbunden werden.

  • Ein IO-Pin kann angeschlossen werden, sofern kein ein OUT-Pin am Signal anliegt.

  • Ein OUT-Pin kann nur angeschlossen werden, wenn es keine anderen OUT- oder IO-Pins am Signal gibt.

Derselbe Signal-Name kann in mehreren Netzbefehlen verwendet werden, um zusätzliche Pins zu verbinden, solange die obigen Regeln beachtet werden.

Signalrichtung (engl. signal direction)
Abbildung 2. Signalrichtung (engl. signal direction)

Dieses Beispiel zeigt das Signal xStep mit der Quelle stepgen.0.out und mit zwei Lesern, parport.0.pin-02-out und parport.0.pin-08-out. Im Grunde genommen wird der Wert von stepgen.0.out an das Signal xStep gesendet und dieser Wert wird dann an parport.0.pin-02-out und parport.0.pin-08-out gesendet.

#   Signal    Ursprung           Destination          Destination
net xStep stepgen.0.out => parport.0.pin-02-out parport.0.pin-08-out

Da das Signal xStep den Wert von stepgen.0.out (die Quelle/Ursprung (engl. source) ) enthält, können Sie dasselbe Signal erneut verwenden, um den Wert an einen anderen Leser zu senden. Verwenden Sie dazu einfach das Signal mit den Lesern in einer anderen Zeile.

#   Signal       Destination2
net xStep => parport.0.pin-06-out
E/A-Pins (engl. I/O Pins)

An I/O pin like encoder.N.index-enable can be read or set as allowed by the component.

1.5. setp

Der Befehl setp setzt den Wert eines Pins oder Parameters. Die gültigen Werte hängen vom Typ des Pins oder Parameters ab. Es ist ein Fehler, wenn die Datentypen nicht übereinstimmen.

Einige Komponenten haben Parameter, die vor der Verwendung eingestellt werden müssen. Die Parameter können je nach Bedarf vor der Verwendung oder während der Ausführung gesetzt werden. Sie können setp nicht auf einen Pin anwenden, der mit einem Signal verbunden ist.

setp Syntax und Beispiel
setp <pin/parameter-name> <value>
setp parport.0.pin-08-out TRUE

1.6. sets

Der Befehl sets setzt den Wert eines Signals.

setzt Syntax und Beispiel:
sets <signal-name> <value>
net mysignal and2.0.in0 pyvcp.my-led
sets mysignal 1

Es ist ein Fehler, wenn:

  • Der Signal-Name existiert nicht

  • Wenn das Signal bereits einen Schreiber (engl. writer) hat

  • Wenn Wert nicht der richtige Typ für das Signal ist

1.7. unlinkp

Der Befehl unlinkp löst die Verknüpfung eines Pins vom angeschlossenen Signal. Wenn vor dem Ausführen des Befehls kein Signal mit dem Pin verbunden war, passiert nichts. Der Befehl unlinkp ist nützlich für die Fehlerbehebung.

unlinkp Syntax und Beispiel
unlinkp <pin-name>
unlinkp parport.0.pin-02-out

1.8. Veraltete Befehle

The following commands are depreciated and may be removed from future versions. Any new configuration should use the net command. These commands are included so older configurations will still work.

1.8.1. linksp (deprecated)

Der Befehl linksp stellt eine Verbindung (engl. connection) zwischen einem Signal und einem Pin her.

linksp Syntax und Beispiel
linksp <signal-name> <pin-name>
linksp X-step parport.0.pin-02-out

Der Befehl linksp wurde durch den Befehl net abgelöst.

1.8.2. linkps (deprecated)

The command linkps creates a connection between one pin and one signal. It is the same as linksp but the arguments are reversed.

linkps Syntax und Beispiel
linkps <pin-name> <signal-name>
linkps parport.0.pin-02-out X-Step

The linkps command has been superseded by the net command.

1.8.3. newsig

the command newsig creates a new HAL signal by the name <signame> and the data type of <type>. Type must be bit, s32, u32 or float. Error if <signame> already exists.

newsig Syntax und Beispiel
newsig <signame> <type>
newsig Xstep bit

Weitere Informationen finden Sie im HAL-Handbuch oder in den Man Pages für halrun.

2. HAL Data

2.1. Bit

Ein Bitwert ist ein Ein oder Aus.

  • bit values = true oder 1 und false oder 0 (True, TRUE, oder true sind alles gültige Werte)

2.2. Float

Ein float-Wert ist eine Gleitkommazahl. Das heißt, der Dezimalpunkt kann nach Bedarf verschoben werden.

  • Float-Werte = ein 64-Bit-Fließkommawert mit einer Auflösung von etwa 53 Bit und einem Dynamikbereich von über 210 (etwa 1000) Bit.

Weitere Informationen über Gleitkommazahlen finden Sie unter:

2.3. s32

Eine s32-Zahl ist eine ganze Zahl, die einen negativen oder positiven Wert haben kann.

  • s32-Werte = ganzzahlige Werte von -2147483648 bis 2147483647

2.4. u32

Eine "u32"-Zahl ist eine ganze Zahl, die nur positiv ist.

  • u32-Werte = Ganzzahlige Zahlen von 0 bis 4294967295

3. HAL Files

Wenn Sie den Stepper Config Wizard verwendet haben, um Ihre Konfiguration zu erstellen, werden Sie bis zu drei HAL-Dateien in Ihrem Konfigurationsverzeichnis haben.

  • my-mill.hal (wenn Ihre Konfiguration my-mill heißt) Diese Datei wird zuerst geladen und sollte nicht geändert werden, wenn Sie den Stepper-Konfigurationsassistenten verwendet haben.

  • custom.hal Diese Datei wird als nächstes und vor dem Laden der grafischen Benutzeroberfläche geladen. Hier legen Sie Ihre benutzerdefinierten HAL-Befehle ab, die vor dem Laden der grafischen Benutzeroberfläche geladen werden sollen.

  • custom_postgui.hal Diese Datei wird geladen, nachdem die grafische Benutzeroberfläche geladen wurde. Hier werden die benutzerdefinierten HAL-Befehle abgelegt, die nach dem Laden der grafischen Benutzeroberfläche geladen werden sollen. Alle HAL-Befehle, die PyVCP-Widgets verwenden, müssen hier abgelegt werden.

4. HAL Parameter

Zwei Parameter werden automatisch zu jeder HAL-Komponente hinzugefügt, wenn sie erstellt wird. Mit diesen Parametern können Sie die Ausführungszeit einer Komponente festlegen.

.time

Zeit ist die Anzahl der CPU-Zyklen, die für die Ausführung der Funktion benötigt wurden.

.tmax

Tmax ist die maximale Anzahl von CPU-Zyklen, die zur Ausführung der Funktion benötigt wurden.

tmax" ist ein Lese-/Schreibparameter, so dass der Benutzer ihn auf 0 setzen kann, um die erste Initialisierung der Ausführungszeit der Funktion loszuwerden.

5. Grundlegende logische Komponenten

HAL enthält mehrere Echtzeit-Logikkomponenten. Logikkomponenten folgen einer "Wahrheitstabelle", die angibt, was die Ausgabe für eine bestimmte Eingabe ist. In der Regel handelt es sich dabei um Bitmanipulatoren, die elektrischen Logikgatter-Wahrheitstabellen folgen.

Für weitere Komponenten siehe HAL Components List oder die man pages.

5.1. and2

The and2 component is a two input and-gate. The truth table below shows the output based on each combination of input.

Syntax
and2 [count=N] | [names=name1[,name2...]]
Funktionen
and2.n
Pins
and2.N.in0 (bit, in)
and2.N.in1 (bit, in)
and2.N.out (bit, out)
Tabelle 1. und2 Wahrheitstabelle
in0 in1 out

False

False

False

True

False

False

False

True

False

True

True

True

5.2. not

The not component is a bit inverter.

Syntax
not [count=n] | [names=name1[,name2...]]
Funktionen
not.all
not.n
Pins
not.n.in (bit, in)
not.n.out (bit, out)
Tabelle 2. not Wahrheitstabelle
in out

True

False

False

True

5.3. or2

The or2 component is a two input or-gate.

Syntax
or2[count=n] | [names=name1[,name2...]]
Funktionen
or2.n
Pins
or2.n.in0 (bit, in)
or2.n.in1 (bit, in)
or2.n.out (bit, out)
Tabelle 3. or2 Wahrheitstabelle
in0 in1 out

True

False

True

True

True

True

False

True

True

False

False

False

5.4. xor2

The xor2 component is a two input xor (exclusive or)-gate.

Syntax
xor2[count=n] | [names=name1[,name2...]]
Funktionen
xor2.n
Pins
xor2.n.in0 (bit, in)
xor2.n.in1 (bit, in)
xor2.n.out (bit, out)
Tabelle 4. xor2-Wahrheitstabelle
in0 in1 out

True

False

True

True

True

False

False

True

True

False

False

False

6. Logikbeispiele

and2-Beispiel für das Anschließen von zwei Eingängen an einen Ausgang
loadrt and2 count=1
addf and2.0 servo-thread
net my-sigin1 and2.0.in0 <= parport.0.pin-11-in
net my-sigin2 and2.0.in1 <= parport.0.pin-12-in
net both-on parport.0.pin-14-out <= and2.0.out

In dem obigen Beispiel wird eine Kopie von and2 in den Echtzeitbereich geladen und dem Servo-Thread hinzugefügt. Als nächstes wird pin-11 des parallelen Anschlusses mit dem in0-Bit des and-Gatters verbunden. Als nächstes wird pin-12 mit dem in1-Bit des and-Gatters verbunden. Zuletzt verbinden wir das Ausgangsbit "and2" mit dem parallelen Anschluss pin-14. Wenn also nach der Wahrheitstabelle für and2 Pin 11 und Pin 12 eingeschaltet sind, dann ist der Ausgangs-Pin 14 eingeschaltet.

7. Konvertierungskomponenten

7.1. weighted_sum

Die weighted_sum (engl. für gewichtete Summe) wandelt eine Gruppe von Bits in eine ganze Zahl um. Die Umwandlung ist die Summe der "Gewichte" der vorhandenen Bits plus eines eventuellen Offsets. Sie ähnelt der binär kodierten Dezimalzahl, hat aber mehr Möglichkeiten. Das Hold-Bit unterbricht die Eingabeverarbeitung, so dass sich der Summen-Wert nicht mehr ändert.

Syntax für das Laden der Komponente weighted_sum
loadrt weighted_sum wsum_sizes=size[,size,...]

Erzeugt Gruppen von ``weighted_sum``s, jede mit der angegebenen Anzahl von Eingabebits (Größe).

Um die "weighted_sum" zu aktualisieren, muss der "process_wsums" an einen Thread angehängt werden.

add process_wsums function
addf process_wsums servo-thread

Which updates the weighted_sum component.

Im folgenden Beispiel, einer Kopie des AXIS HAL Konfigurationsfensters, sind die Bits 0 und 2 TRUE, sie haben keinen Offset. Das Gewicht ("weight") von Bit 0 ist 1, das von Bit 2 ist 4, die Summe ist also 5.

Tabelle 5. weighted_sum Beispiel Komponenten-Pin für gewichtete Summe
Owner Typ Richt Wert Name

10

bit

In

TRUE

wsum.0.bit.0.in

10

s32

E/A (engl. I/O)

1

wsum.0.bit.0.weight

10

bit

In

FALSE

wsum.0.bit.1.in

10

s32

E/A (engl. I/O)

2

wsum.0.bit.1.weight

10

bit

In

TRUE

wsum.0.bit.2.in

10

s32

E/A (engl. I/O)

4

wsum.0.bit.2.weight

10

bit

In

FALSE

wsum.0.bit.3.in

10

s32

E/A (engl. I/O)

8

wsum.0.bit.3.weight

10

bit

In

FALSE

wsum.0.hold

10

s32

E/A (engl. I/O)

0

wsum.0.offset

10

s32

Out

5

wsum.0.sum