自作CPUで遊ぶ 28

円弧処理

Gコードには円弧用のコードが定義されている。 矩形コーナのRや円形な図形はCAMツールが線分に変換してGコードに出力するのではなく円弧用のデータが出力される。 円形はよく使うので円弧処理の実装は必須だ。 円弧用のGコードはG2とG3の2種類ある。G2は時計回り用、G3は半時計回り用だ。 フォーマットもcenter formatとradius formatの2種類ある。前者はパラメータとして円弧の終点座標と、始点座標から中心座標へのオフセット座標を与え、後者は終点座標と円の半径を与える。turnsは円周をなぞる回数だ。 何れかのフォーマットでデータが入力されたらこれをX/Y軸のパルス数に変換してモーターを回す必要があるが、この処理をどこでやるか、つまり、ARMコアでやるかZumi32でやるかを検討する必要がある。変換に三角関数演算が必要な場合はARMでやるしかない。

center formatの場合は終点座標と、始点座標から中心座標へのオフセット値が与えられるので、下図のように中心座標と半径を求めてやればあとはXまたはY軸を増加しながら対応するYまたはX座標をピタゴラスの定理で算出していけば良いので三角関数は出てこない。

一方、radius formatはちょっと面倒だが、中心座標を求められればあとはcenter formatと同じ処理にできるハズだ。

検討した結果、以下のやり方で中心座標は求められそうだ。 Zumi32側にはルート演算器は入れてあるので、これならZumi32でも処理できそうだ。

自作CPUで遊ぶ 27

前回、Zybo側のPetalinuxではSimple frame bufferを使っているので3D表示できないと書いたが誤りだった。 Zybo単独でも3D表示できた。 PetalinuxはlibGLESライブラリがあるのでfreeglutをFREEGLUT_GLES=ONでビルドしてこれを使うようにしたら3D描画できた。 予想に反してレスポンスは悪くない。 上記動画で動きがモタツイているように見えるのは私の操作がモタツイているためだ。

自作CPUで遊ぶ 26

GUIアプリだが、 図形表示で3D表示も出来るようにした。 3D描画はOpenGLを使っている。

以下は開発用LinuxマシンからZYBO上のPetalinuxにssh -X でログインしZyboでアプリを動作させGUIは開発用マシンの画面に表示させている・・・が、ここである問題に気づいてしまった。 Zybo側のPetalinuxはsimpleframe bufferでX Windowも動くようになっているが、よく考えたらGPUの機能はないのでOpenGLは使えない。 

つまり、Zybo単独の状態ではこのアプリは動かない。。。 orz 

2D表示はOpenGLを使わないでも出来るが3DはOpenGLナシでは無理なので3D表示機能は諦めるしかないか。それとも必ず開発PCからログインして使うようにするか。

うーむ。悩ましい。

図形表示機能の他にGコードの処理プログラムも作らなければならない。

Gコードは正式にはRS-274と呼ばれる数値制御のためのプログラム言語であり、1960年代初期にEIAで開発され1980年2月にRS274D/ISO 6983としてISOで規格化されたようだ。(https://fabricesalvaire.github.io/pythonic-gcode-machine/gcode-reference/rs-274/index.html) 

Gコードの仕様についての知識が不足しているのでインターネットで検索してみたところLinuxCNCの文書に詳しい説明があった。（https://linuxcnc.org/documents/） 

正確な数は不明だが、規格ではGコードは100種、Mコードはユーザー定義を除くと20種程度定義されているようだが、多分全てをサポートする必要は無い筈だ。試しに過去にこのブログで作成したポンプや基板の切削データ等のGコードファイルで使われているGコードとMコードを調べたところGコードは13種、Mコードは6種だった。

但しこれはGコードを生成するCAMソフトによっても差異があるかも知れないのでこれらのコードだけで十分とは言えないかも知れないが、とりあえずこれらの実装から始めることにしようと思う。