Porównanie Projektów HAL2UDP i ESP32 LinuxCNC MotionController RealTime (2)

masz pytania?

Rozwiązania te mają na celu integrację systemu LinuxCNC z zewnętrznymi urządzeniami, ale różnią się podejściem, funkcjonalnościami oraz złożonością implementacji.

Projekt HAL2UDP

Ogólny Opis:

Cel: Wysyłanie danych HAL (Hardware Abstraction Layer) z LinuxCNC do zewnętrznego urządzenia poprzez protokół UDP.
Architektura: Moduł HAL w LinuxCNC komunikuje się z zewnętrznym urządzeniem za pomocą standardowego protokołu UDP.

Zalety:

Prostota: Prosty moduł HAL, który łatwo można dodać do istniejącej konfiguracji LinuxCNC.
Elastyczność: Możliwość wysyłania różnych typów sygnałów (pozycja, prędkość, status) do dowolnego urządzenia obsługującego protokół UDP.
Wydajność: Niskie opóźnienia dzięki używaniu protokołu UDP, co pozwala na pracę w czasie rzeczywistym.
Szerokie zastosowanie: Możliwość integracji z różnymi urządzeniami, takimi jak mikrokontrolery, PLC czy komputery zdalne.

Wady:

Ograniczenia sprzętowe: Zależy od możliwości urządzenia docelowego w zakresie obsługi protokołu UDP i przetwarzania danych.
Brak wbudowanego sterowania ruchem: Projekt nie obsługuje bezpośrednio generowania sygnałów PWM do sterowania silnikami krokowymi; wymaga dodatkowego urządzenia do tego celu.

Projekt ESP32_LinuxCNC_MotionController_RealTime

Ogólny Opis:

Cel: Stworzenie kontrolera ruchu opartego na mikrokontrolerze ESP32, który może współpracować z systemem sterowania CNC – LinuxCNC. Projekt ten oferuje możliwość generowania sygnałów PWM do sterowania silnikami krokowymi oraz komunikacji z LinuxCNC poprzez protokół UDP w czasie rzeczywistym.
Architektura: Mikrokontroler ESP32 działa jako klient, który odbiera dane od serwera działającego na komputerze z LinuxCNC i generuje odpowiednie sygnały PWM do sterowania silnikami krokowymi.

Zalety:

Kompleksowość: Projekt obejmuje zarówno komunikację z LinuxCNC, jak i generowanie sygnałów PWM do sterowania silnikami krokowymi.
Wyższa wydajność: ESP32 ma większą moc obliczeniową i pamięć RAM w porównaniu do większości mikrokontrolerów AVR, co pozwala na lepsze przetwarzanie danych w czasie rzeczywistym.
Wsparcie dla sieci: ESP32 ma wbudowane wsparcie dla WiFi i Ethernet, co upraszcza integrację z siecią.
Precyzyjne sterowanie ruchem: Generowanie sygnałów PWM bezpośrednio na ESP32 umożliwia precyzyjne sterowanie silnikami krokowymi.

Wady:

Złożoność implementacji: Projekt wymaga więcej pracy nad integracją ESP32 z LinuxCNC oraz implementacją algorytmów generowania sygnałów PWM.
Koszt: ESP32 może być droższy niż niektóre inne mikrokontrolery, chociaż cena jest nadal stosunkowo niska.
Wymagania sprzętowe: Potrzeba odpowiedniej konfiguracji sprzętowej (np. układów sterujących silnikami krokowymi) do pełnej realizacji projektu.

Przykład Implementacji na Mikrokontrolerach z Wejściami STEP/DIR

Przykład Implementacji na Arduino (ATmega328P):


#include 

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192, 168, 1, 177);
EthernetUDP Udp;

const int udpPort = 5005;
const int stepPinX = 2;
const int dirPinX = 3;
const int enablePinX = 4;
// Analogicznie dla osi Y, Z itd.

void setup() {
  Ethernet.begin(mac, ip);
  Udp.begin(udpPort);

  pinMode(stepPinX, OUTPUT);
  pinMode(dirPinX, OUTPUT);
  pinMode(enablePinX, OUTPUT);
  digitalWrite(enablePinX, HIGH); // Włączanie napędu
}

void loop() {
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    char incomingPacket[255];
    int len = Udp.read(incomingPacket, 255);
    if (len > 0) {
      incomingPacket[len] = '�';
    }

    // Przetwarzanie pakietu danych (np. "X100Y200")
    processIncomingData(incomingPacket);
  }
}

void processIncomingData(const char* data) {
  // Przykładowe przetwarzanie danych - to wymaga dostosowania do formatu wysyłanych danych
  if (data[0] == 'X') {
    int positionX = extractPosition(data, 'X');
    moveAxis(positionX, stepPinX, dirPinX);
  }
  // Analogicznie dla osi Y, Z itd.
}

int extractPosition(const char* data, char axis) {
  // Prosta funkcja do ekstrakcji wartości pozycji
  // To wymaga dostosowania do konkretnego formatu danych
  int pos = 0;
  while (*data && *data != axis) ++data;
  if (*data == axis) {
    while (*++data >= '0' && *data <= '9') {
      pos = pos * 10 + (*data - '0');
    }
  }
  return pos;
}

void moveAxis(int steps, int stepPin, int dirPin) {
  // Przykładowa implementacja ruchu osi
  digitalWrite(dirPin, steps > 0 ? HIGH : LOW);
  for (int i = 0; i < abs(steps); ++i) {
    digitalWrite(stepPin, HIGH);
    delayMicroseconds(500); // Czas trwania impulsu
    digitalWrite(stepPin, LOW);
    delayMicroseconds(500); // Czas pomiędzy impulsami
  }
}

Przykład Implementacji na ESP32:


#include 
#include 

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";

WiFiUDP udp;

const int stepPinX = 2;
const int dirPinX = 3;
const int enablePinX = 4;
// Analogicznie dla osi Y, Z itd.

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi..");
  }

  udp.begin(5005);

  pinMode(stepPinX, OUTPUT);
  pinMode(dirPinX, OUTPUT);
  pinMode(enablePinX, OUTPUT);
  digitalWrite(enablePinX, HIGH); // Włączanie napędu
}

void loop() {
  int packetSize = udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    char incomingPacket[255];
    int len = udp.read(incomingPacket, 255);
    if (len > 0) {
      incomingPacket[len] = '�';
    }

    // Przetwarzanie pakietu danych (np. "X100Y200")
    processIncomingData(incomingPacket);
  }
}

void processIncomingData(const char* data) {
  // Przykładowe przetwarzanie danych - to wymaga dostosowania do formatu wysyłanych danych
  if (data[0] == 'X') {
    int positionX = extractPosition(data, 'X');
    moveAxis(positionX, stepPinX, dirPinX);
  }
  // Analogicznie dla osi Y, Z itd.
}

int extractPosition(const char* data, char axis) {
  // Prosta funkcja do ekstrakcji wartości pozycji
  // To wymaga dostosowania do konkretnego formatu danych
  int pos = 0;
  while (*data && *data != axis) ++data;
  if (*data == axis) {
    while (*++data >= '0' && *data <= '9') {
      pos = pos * 10 + (*data - '0');
    }
  }
  return pos;
}

void moveAxis(int steps, int stepPin, int dirPin) {
  // Przykładowa implementacja ruchu osi
  digitalWrite(dirPin, steps > 0 ? HIGH : LOW);
  for (int i = 0; i < abs(steps); ++i) {
    digitalWrite(stepPin, HIGH);
    delayMicroseconds(500); // Czas trwania impulsu
    digitalWrite(stepPin, LOW);
    delayMicroseconds(500); // Czas pomiędzy impulsami
  }
}

Podsumowanie

Jeśli sterowniki mają wejścia STEP/DIR, nie musisz martwić się o generowanie sygnałów PWM. Możesz dostosować oba projekty do generowania odpowiednich impulsów krokowych i sygnałów kierunku.

HAL2UDP jest prostszym rozwiązaniem do wysyłania danych z LinuxCNC do zewnętrznego urządzenia, a następnie generowania sygnałów STEP/DIR na tym urządzeniu. ESP32_LinuxCNC_MotionController_RealTime oferuje bardziej kompleksowe rozwiązanie, które pozwala na pełną kontrolę nad maszyną CNC, w tym generowanie sygnałów STEP/DIR.