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发表于 2019-11-20 02:09:06
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本帖最后由 LvSoft 于 2019-11-20 02:10 编辑 1 y1 ], p2 q0 f6 J( w3 r9 g7 s* p/ E
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你玩过不等于你了解具体的算法和硬件实现细节，至少在我看来你这些说法都相当的外行。比如在旁边电焊不影响什么的跟维宏还是mach3没一毛钱的关系，只是接口板保护隔离有没有做到位罢了。+ ` I. v1 h9 L0 Y3 l
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4 I4 v2 X) Y D说到mach3，首先要知道mach3是什么，起什么作用。
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mach3是做一个运动控制的功能。也即解析gcode，并把gcode所描述的路径轨迹解析成实时的位置脉冲发送给步经/伺服。这个脉冲的实时性是极其重要的，如果实时性不佳，反映到电机上就是控制速度会有起伏（抖动，甚至丢步）；反映到多轴上就是无法同步（画圆不圆之类的）。然而其实pc的实时性能力是极差的。所以为啥mach3需要用并口，需要找老主板，需要跑xp这种老系统。那是因为并口就是gpio，是仅有的cpu直接操作的外设（但现代cpu也挪到南桥上了），xp这种老系统也更简单一点，对cpu的打断也稍微少一点。但不管怎么搞，windows系统本身的实时性撑死了就到1毫秒，也许能整进0.5毫秒吧。总之我对windows没太多研究，不是很感兴趣。windows下有高实时性的专业解决方案，是IntervalZero的RTX。性能跟我后面要说的实时linux相当，但要钱的。反正mach3肯定不是用这种专业解决方案的。( c$ J9 ^/ ?3 w! c. F0 ^+ n9 \
* v( f% v" I- ^( n然后是mach3 + usb cnc，这里问题就来了。usb是比并口延迟更大更不可控的接口。usb最快也就是用usb2.0，跑在480M高速带宽下有个125us的微帧模式，也即不管你怎么实时，pc发的指令一定按照125us对齐到板卡的。这个还是理想情况，实际上我猜测usb板卡应该是走的HID设备，那这个指令还是按照1ms对齐的。当然，这个问题到了usb3.0是不存在的（但市面上也并不存在usb3.0的usbcnc板卡）。所以有些usb板卡上面是有fpga的，fpga是运动控制的终极形态之一（另一个是dsp），他们能产生实时性极高的脉冲（抖动在10纳秒级），但这里先不谈后面再细说。当然更多的还是便宜的usb板卡，本质上就是一个usb形态的并口，依然由mach3靠cpu负责产生脉冲信号，这种基本上就是最差的解决方案没有之一了。 D6 Q9 }: n! ^! b
, W2 P y, t1 a& ]另一方面，说说mach3基于cpu实现的优势，那就是cpu能力极其强大，所以你不用担心各种功能实现。什么加速度，加加速度，你想要多少阶的加速度计算，理论上mach3都可以很简单的实现，只要你觉得有必要都没啥难的。所以虽然我不太喜欢mach3，并且也不知道mach3的具体实现复杂度如何（也许mach3就是实现的很简单），但至少这些并不是必须要维宏或者其他专业板卡才会有优势的地方。此外我曾经某个老外的论坛看到一个说法，说mach3用的也是grbl的内核，grbl的代码我大致看过，也确实做的挺简单的。; h) C ~2 O3 l
6 R- R! V- V2 }' {; [* h下面说说fpga方案。fpga就是把mach3在cpu里面做的需要高实时性部分的事情承担了。但在fpga上实现功能是远比在cpu做要麻烦的，所以虽然我现在用的是fpga的usbcnc板卡，但我也并不清楚丫到底把哪些部分挪进了fpga。比如可能是只把直线运行挪进了fpga，复杂的多轴曲线指令全部在mach3端转换成线段等等。这块才是各家体现技术实力和专业性的地方，并且也是运动控制最有技术含量的部分。据我所知国内虽然有几家在做的，但跟国外对比应该依然是有不小差距的。所以我不认为国内市场会有非常专业的解决方案，也不认为维宏能代表专业，充其量摸到专业的门吧。0 A+ k# D1 q2 q% z
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最后，还是回归本源，说说diyer适合的方案。除了mach3之外，基本上只有2个方案可以考虑。一个是linuxcnc(改名为emc2)，另一个是grbl。linuxcnc的做法和mach3完全一样，也是用cpu来实现运动控制的计算和脉冲控制。不同之处在于linuxcnc基于打了实时补丁的linux系统，实时性最好可以达到10us左右，但这个实时性一样跟采用什么主板，什么外设等等有很大关系，并且也还是需要并口才能发挥这个实时性，所以linuxcnc存在和mach3类似的问题，主板都很老很不好选。现在国外很多基于linuxcnc的diy机器都是基于mesa卡的，这套卡是pci/pcie的fpga板卡。但linuxcnc的系统理念上并不支持把运动控制转移到fpga上，所以这些fpga只做最底层的脉冲控制和io扩展，只能说是解决了新机器没有并口的问题。但新机器要跑好linuxcnc也相当不容易，因为linuxcnc采用的实时补丁的linux系统又是比较老的，新机器用老内核不一定能很好的支持，而新内核的实时性补丁虽然也有，但实时性指标都不如老版本做的那么高（因为新版本的linux也越来越复杂了）。总之linux的实时性方面的话题可以写一篇跟本文一样长篇幅的帖子了，我就不展开了。6 l, j! y: H# Y8 f& r- ?$ y. J% E$ `
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另一条路grbl，这条是我目前最看好的路线，我下一台cnc也会基于grbl做。grbl只是一套开源的gcode解析器，所以grbl被各种运动控制器广泛使用，然后随着开源的3d打印机的推进，grbl的运行环境也有了很大的改善。grbl跑在pc上，由于pc固有的复杂性，实时性撑死了就是linuxcnc的程度，极限就是10us上下了（最少有人做到过4us）。但如果在嵌入式mcu里面跑，情况就不同了。嵌入式mcu硬件上没pc这么复杂，软件上也没windows/linux这么复杂的操作系统，所以实时性是高度可控的。比如stm32的典型ping-pong中断响应大概就是几百纳秒。同时现在的mcu性能也不弱，编程难度跟cpu差不多，所以一样很容易搞出高复杂度的功能。最重要的是开源，想加什么可以自己搞。% ~$ [/ \ g& ]3 |9 L3 S
& K. O: n3 y- [+ g1 V具体来说，大部分3d打印机都是用avr这种8位mcu跑grbl，虽然已经最大化的挖掘了avr的潜力，但8位mcu毕竟还是太落后了一点，我目前比较看好基于grbl的smoothieware。这个是跑在32位mcu上的，这款mcu有100Mhz主频，性能比avr强了不少，据说可以达到200Khz的闭环控制能力（也即最差也得有<5us的实时性），虽然还是弱于专业方案，但也相当接近专业级了。我目前准备把smoothieware迁移到目前最快的mcu上，大概有600Mhz主频，这样性能应该还能翻个几倍，这样基本上就和比较弱一点的FPGA专业方案相当了。同时功能方面也不会有短板，自动换刀什么的都可以有，搞并联轴，delta, scara，6轴机械臂什么的也都没问题。并且源代码开放，比如我需要搞双y轴重心驱动，这些都可以自己加上，而且代码量也不大。
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楼主: a67540
