docs: record pause wasm implementation plan

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# AXIS 主控制按钮功能、先决条件与机床状态影响详解
本文档单独整理 `5axis-xyzbc-trt-sim` 配置在 AXIS 界面中常用主控制按钮的执行条件、状态影响和对应程序链路。目标配置为:
```text
configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/xyzbc-trt.ini
```
该配置使用:
- GUI`[DISPLAY] DISPLAY = axis`
- 任务进程:`[TASK] TASK = milltask`
- HAL 仿真闭环:`[HAL] HALFILE = LIB:basic_sim.tcl`
- 默认打开程序:`[DISPLAY] OPEN_FILE = ./demos/xyzbc_switchkins.ngc`
- 运动学:`[KINS] KINEMATICS = xyzbc-trt-kins sparm=identityfirst`
- 关节数:`[KINS] JOINTS = 5`
## 1. 状态和模式基础
AXIS 主按钮最终通过 Python `linuxcnc.command()` 对象发送 NML 命令给 `milltask`。常见状态如下:
| 名称 | LinuxCNC 常量 | 含义 |
|---|---|---|
| 急停中 | `STATE_ESTOP` | 急停有效,机床关闭,运动禁止 |
| 急停已解除但未上电 | `STATE_ESTOP_RESET` | 急停链释放,机床仍未使能 |
| 下电 | `STATE_OFF` | 机床未使能Python 扩展说明中等价于急停复位后的 off 状态 |
| 上电 | `STATE_ON` | 急停释放且机床使能可回零、MDI、自动运行 |
常见任务模式如下:
| 名称 | LinuxCNC 常量 | 用途 |
|---|---|---|
| 手动 | `MODE_MANUAL` | 回零、点动、手动操作 |
| MDI | `MODE_MDI` | 执行单行 MDI 指令 |
| 自动 | `MODE_AUTO` | 执行已装载 G-code 程序 |
核心源码位置:
```text
src/emc/usr_intf/axis/scripts/axis.py
src/emc/usr_intf/axis/extensions/emcmodule.cc
src/emc/task/emctaskmain.cc
src/emc/task/emctask.cc
src/emc/task/taskintf.cc
src/emc/nml_intf/emc_nml.hh
```
## 2. 按钮总表
| 按钮/动作 | AXIS 回调函数 | Python API | NML 命令 | 主要先决条件 | 主要状态影响 |
|---|---|---|---|---|---|
| 急停 | `estop_clicked()` | `c.state(STATE_ESTOP)` | `EMC_TASK_SET_STATE` | LinuxCNC 已运行;通常任意非急停状态都可触发 | 中止运动、主轴、冷却;使能关闭;进入 `STATE_ESTOP` |
| 解除急停 | `estop_clicked()` | `c.state(STATE_ESTOP_RESET)` | `EMC_TASK_SET_STATE` | 当前为 `STATE_ESTOP` | 释放急停链;仍未上电;进入 `STATE_ESTOP_RESET` |
| 上电 | `onoff_clicked()` | `c.state(STATE_ON)` | `EMC_TASK_SET_STATE` | 当前为 `STATE_ESTOP_RESET` | 轨迹/运动使能;进入 `STATE_ON` |
| Home | `home_all_joints()` / `home_joint()` | `c.home(joint)` | `EMC_JOINT_HOME` | `STATE_ON`;解释器空闲;手动模式;没有正在回零的关节 | 指定关节或全部关节回零,`homed[]` 变为 true |
| 执行程序 | `task_run()` | `c.auto(AUTO_RUN, line)` | `EMC_TASK_PLAN_RUN` | 上电、已回零、程序已打开、通过运行前检查 | 切入自动模式,解释器进入 `READING`,开始运行 G-code |
| 暂停 | `task_pause()` | `c.auto(AUTO_PAUSE)` | `EMC_TASK_PLAN_PAUSE` | 自动模式;解释器处于 `READING``WAITING` | 轨迹暂停,解释器状态保存为 `PAUSED``task_paused=1` |
| 恢复暂停 | `task_resume()` / `task_pauseresume()` | `c.auto(AUTO_RESUME)` | `EMC_TASK_PLAN_RESUME` | 当前已暂停;自动或 MDI 模式;未被 `resume-inhibit` 禁止 | 轨迹恢复,解释器返回暂停前状态,`task_paused=0` |
| 单步执行 | `task_step()` | `c.auto(AUTO_STEP)` | `EMC_TASK_PLAN_STEP` | 自动模式且解释器空闲;若不是空闲会先做运行警告检查 | 打开 single step一次推进一个解释/运动步骤 |
## 3. 急停
### 3.1 执行入口
AXIS 中急停按钮和 `F1` 键使用同一个回调:
```python
def estop_clicked(event=None):
s.poll()
if s.task_state == linuxcnc.STATE_ESTOP:
c.state(linuxcnc.STATE_ESTOP_RESET)
else:
c.state(linuxcnc.STATE_ESTOP)
```
按下时如果当前不是 `STATE_ESTOP`,就是执行急停;如果当前已经是 `STATE_ESTOP`,就是解除急停。
### 3.2 先决条件
- LinuxCNC 已启动AXIS 可读取状态并可向 command channel 发送命令。
- 不要求当前在手动、MDI 或自动模式。
- 不要求程序空闲;急停是最高优先级安全动作,可在运动中触发。
### 3.3 机床状态影响
急停发送:
```text
c.state(linuxcnc.STATE_ESTOP)
```
Python 扩展生成:
```text
EMC_TASK_SET_STATE(state = ESTOP)
```
`milltask` 调用:
```text
emcTaskSetState(EMC_TASK_STATE::ESTOP)
```
主要影响:
- `emcMotionAbort()`:立即中止当前运动。
- `emcSpindleAbort()`:中止主轴。
- `emcAuxEstopOn()`:置 IO 急停。
- `emcTrajDisable()`:关闭轨迹/运动使能。
- `emcCoolantFloodOff()`:关闭冷却。
- `emcTaskAbort()`:中止任务层正在执行的程序/MDI。
- `emcIoAbort(TASK_STATE_ESTOP)`:通知 IO 层急停原因。
- `emcJointUnhome(-2)`:仅清除配置为 volatile home 的关节回零状态。
- `emcTaskPlanSynch()`:同步解释器/任务计划状态。
在本仿真配置中,`basic_sim.tcl``motion.motion-enabled` 接到仿真伺服闭环选择信号。急停后 motion disabled仿真反馈保持当前位置不再跟随新的 `joint.N.motor-pos-cmd`
## 4. 解除急停
### 4.1 执行入口
仍然是 AXIS 的 `estop_clicked()`。当前状态为 `STATE_ESTOP` 时,按钮执行:
```text
c.state(linuxcnc.STATE_ESTOP_RESET)
```
### 4.2 先决条件
- 当前必须处于 `STATE_ESTOP`,否则同一个按钮会变成“急停”动作。
- 外部急停链、HAL 急停反馈需要允许复位。本仿真中 `basic_sim.tcl` 使用回环:
```text
iocontrol.0.user-enable-out -> iocontrol.0.emc-enable-in
```
所以没有真实硬件急停链阻塞。
### 4.3 机床状态影响
`emcTaskSetState(ESTOP_RESET)` 主要执行:
- `emcAuxEstopOff()`:释放急停。
- `emcCoolantFloodOff()`:保持冷却关闭。
- `emcTaskAbort()`:清理任务执行状态。
- `emcIoAbort(TASK_STATE_ESTOP_RESET)`:通知 IO 层状态变化。
- `emcSpindleAbort()`:确保主轴停止。
- `emcAbortCleanup()`:清理 abort 状态。
- `emcTaskPlanSynch()`:同步解释器。
解除急停后机床仍然没有上电,状态是:
```text
STATE_ESTOP_RESET
```
此时不能执行 Home、MDI 或自动运行,需要再按“上电”。
## 5. 上电
### 5.1 执行入口
AXIS 中上电/下电按钮和 `F2` 键使用:
```python
def onoff_clicked(event=None):
s.poll()
if s.task_state == linuxcnc.STATE_ESTOP_RESET:
c.state(linuxcnc.STATE_ON)
...
else:
c.state(linuxcnc.STATE_OFF)
```
因此该按钮也是切换按钮:当前为 `STATE_ESTOP_RESET` 时执行上电;否则执行下电。
### 5.2 先决条件
- 必须先解除急停,当前状态为 `STATE_ESTOP_RESET`
- 如果当前仍为 `STATE_ESTOP`,点击该按钮不会上电,而会进入 `STATE_OFF` 分支,实际无法达到可运动状态。
### 5.3 机床状态影响
上电发送:
```text
c.state(linuxcnc.STATE_ON)
```
`emcTaskSetState(ON)` 主要执行:
- `emcTrajEnable()`:向实时 motion 发送 `EMCMOT_ENABLE`
- `emcCoolantFloodOff()`:确保冷却默认关闭。
上电后:
- `task_state = STATE_ON`
- 运动系统使能。
- `motion.motion-enabled` 为真。
- 本仿真 HAL 中各关节 PID pass-through 被允许,`joint.N.motor-pos-cmd` 可通过仿真闭环更新到 `joint.N.motor-pos-fb`
### 5.4 下电补充
如果机器已经不是 `STATE_ESTOP_RESET`,同一个按钮会发送:
```text
c.state(linuxcnc.STATE_OFF)
```
下电影响包括中止运动、关闭轨迹使能、通知 IO、清理任务、同步解释器并清除 volatile home 关节的回零状态。
## 6. Home
### 6.1 执行入口
本配置 5 个关节都设置了:
```ini
HOME_SEARCH_VEL = 0
HOME_SEQUENCE = 0
```
AXIS 会显示 `Home All` 按钮。按钮执行:
```python
def home_all_joints(event=None):
if not manual_ok(): return
ensure_mode(linuxcnc.MODE_MANUAL)
...
go_home(-1)
```
`Home` 键可执行当前选择关节的 `home_joint()``Ctrl-Home` 执行全部回零。
`go_home()` 内部执行:
```python
set_motion_teleop(0)
c.home(num)
c.wait_complete()
```
其中 `num = -1` 表示全部关节。
### 6.2 先决条件
Home All 的主要条件:
- `manual_ok()` 为真:
- `task_state == STATE_ON`
- 解释器空闲,或者 MDI 队列仍允许用户动作
- AXIS 会切换到 `MODE_MANUAL`
- 当前没有任何关节正在回零;`go_home()` 会检查 `s.joint[j]["homing"]`
- 如果已经全部回零AXIS 会弹出确认提示。
单个关节 Home 的额外条件:
- 如果选择的是坐标轴字母,并且当前运动学不是 identityAXIS 会提示使用 joint mode 回零并拒绝直接按轴回零。
- 对重复坐标字母配置AXIS 禁止按轴单独回零。
本配置启动默认是 `sparm=identityfirst`,即 `switchkins-type = 0` 为 identity适合先回零。
### 6.3 机床状态影响
Home 发送:
```text
c.home(joint)
```
Python 扩展生成:
```text
EMC_JOINT_HOME(joint = -1 或具体关节号)
```
`milltask` 调用:
```text
emcJointHome(joint)
```
`taskintf.cc` 再向实时 motion 发送:
```text
EMCMOT_JOINT_HOME
```
本仿真使用 `basic_sim.tcl``simulated_home`,为每个关节建立:
```text
joint.N.home-sw-in
```
由于 `HOME_SEARCH_VEL = 0`,这是仿真中的立即/简化回零方式。完成后:
- 对应 `s.homed[N]` 变为 true。
- `Home All` 后 5 个关节均为已回零。
- 只有已回零后,普通配置才允许自动运行程序;`emctaskmain.cc``EMC_TASK_PLAN_RUN` 会检查 `all_homed()`
## 7. 执行程序
### 7.1 执行入口
AXIS 运行按钮和 `r` 键执行:
```python
def task_run(*event):
res = run_warn()
...
ensure_mode(linuxcnc.MODE_AUTO)
c.auto(linuxcnc.AUTO_RUN, program_start_line)
```
当前配置启动时自动打开:
```text
configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/demos/xyzbc_switchkins.ngc
```
该文件内容很短:
```ngc
o<xyzbc_switchkins_sub> call [10] [5] [10][1000][3][0][20][45][20]
m2
```
实际加工/演示逻辑在:
```text
configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/remap_subs/xyzbc_switchkins_sub.ngc
configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/remap_subs/helix_bc.ngc
```
### 7.2 先决条件
AXIS 层:
- 程序已经打开。
- `run_warn()` 运行前检查通过,或用户选择忽略软限位警告继续运行。
- AXIS 能切换到 `MODE_AUTO`
任务层:
- 机床需要处于可运行状态,通常为 `STATE_ON`
- 必须已经回零,除非配置关闭强制回零。`emctaskmain.cc``EMC_TASK_PLAN_RUN` 检查:
```text
if (!all_homed() && !no_force_homing) {
"Can't run a program when not homed"
}
```
### 7.3 机床状态影响
运行按钮发送:
```text
c.auto(linuxcnc.AUTO_RUN, program_start_line)
```
Python 扩展生成:
```text
EMC_TASK_PLAN_RUN(line = program_start_line)
```
任务层影响:
- 清除 single stepping
- `motion.traj.single_stepping = 0`
- `stepping = 0`
- 如果 task plan 尚未打开且有文件名,则打开当前 G-code 文件。
- 设置 `programStartLine`
- 设置解释器状态:
```text
interpState = READING
task_paused = 0
```
之后解释器读取 G-code生成 canonical commands`taskintf` 下发给 realtime motionmotion 在伺服周期中计算轨迹和各 joint 命令。
### 7.4 对当前演示程序的影响
`xyzbc_switchkins_sub.ngc` 会在四个象限重复执行:
1. `M429` 切换到 identity。
2. `G53 G0 X0 Y0 Z... B0 C0` 回到机床坐标安全姿态。
3. `G10 L20 P0 ...` 设置 G54。
4. 移动到当前象限中心。
5. 调用 `helix_bc` 执行带 B/C 姿态的螺旋轨迹。
其中 `M428/M429/M430` 是 remap
- `M429``motion.switchkins-type = 0`identity。
- `M428``motion.switchkins-type = 1`xyzbc TRT。
- `M430``motion.switchkins-type = 2`userk。
remap 通过:
```ngc
M68 E3 Q#<kinstype>
M66 E0 L0
```
把数值写入 `motion.analog-out-03`,再由 INI 中 HAL 网络连接到:
```text
motion.switchkins-type
```
## 8. 暂停
### 8.1 执行入口
AXIS 暂停按钮和 `p` 键执行:
```python
def task_pause(*event):
if s.task_mode != linuxcnc.MODE_AUTO or \
s.interp_state not in (linuxcnc.INTERP_READING, linuxcnc.INTERP_WAITING):
return
ensure_mode(linuxcnc.MODE_AUTO)
c.auto(linuxcnc.AUTO_PAUSE)
```
### 8.2 先决条件
- 当前必须在 `MODE_AUTO`
- 解释器状态必须是:
- `INTERP_READING`:正在读程序
- `INTERP_WAITING`:等待运动或 IO 完成
- 如果程序已经空闲、已经暂停、处于手动或 MDIAXIS 直接返回,不发送暂停命令。
### 8.3 机床状态影响
暂停发送:
```text
EMC_TASK_PLAN_PAUSE
```
任务层执行:
```text
emcTrajPause()
interpResumeState = 当前解释器状态
interpState = PAUSED
task_paused = 1
```
效果:
- 轨迹规划暂停。
- 已进入 motion 队列的运动按 LinuxCNC pause 逻辑停止/保持。
- AXIS 状态显示为 paused。
- 后续恢复会回到 `interpResumeState`
## 9. 恢复暂停
### 9.1 执行入口
AXIS 恢复按钮和 `s` 键执行:
```python
def task_resume(*event):
s.poll()
if not s.paused:
return
if s.task_mode not in (linuxcnc.MODE_AUTO, linuxcnc.MODE_MDI):
return
ensure_mode(linuxcnc.MODE_AUTO, linuxcnc.MODE_MDI)
c.auto(linuxcnc.AUTO_RESUME)
```
AXIS 的暂停/恢复合并按钮 `task_pauseresume()` 还会检查:
```text
resume-inhibit
```
如果该 HAL pin 为真,则禁止恢复。本配置中 AXIS 创建了 `axisui.resume-inhibit` 输入 pin`xyzbc-trt.ini` 没有把它接到其他信号,默认不阻塞恢复。
### 9.2 先决条件
- 当前必须已经暂停,即 `s.paused` 为真。
- 当前模式必须是 `MODE_AUTO``MODE_MDI`
- 对合并暂停/恢复按钮,`resume-inhibit` 不能为真。
### 9.3 机床状态影响
恢复发送:
```text
EMC_TASK_PLAN_RESUME
```
任务层执行:
```text
emcTrajResume()
interpState = interpResumeState
task_paused = 0
motion.traj.single_stepping = 0
stepping = 0
steppingWait = 0
```
效果:
- 轨迹恢复。
- 解释器继续从暂停点运行。
- 关闭单步状态,回到连续运行。
## 10. 单步执行
### 10.1 执行入口
AXIS 单步按钮和 `t` 键执行:
```python
def task_step(*event):
if s.task_mode != linuxcnc.MODE_AUTO or s.interp_state != linuxcnc.INTERP_IDLE:
o.set_highlight_line(None)
if run_warn(): return
ensure_mode(linuxcnc.MODE_AUTO)
c.auto(linuxcnc.AUTO_STEP)
```
### 10.2 先决条件
常见使用方式:
- 机床上电。
- 已回零。
- 程序已打开。
- 当前可切换到 `MODE_AUTO`
- 如果不是自动空闲状态AXIS 会先清除高亮并执行 `run_warn()` 检查;如果用户取消或检查失败,则不单步。
任务层对第一次单步有特殊处理:
- 如果自动模式空闲时收到 `EMC_TASK_PLAN_STEP`,会先发起从第 0 行运行,再立即暂停轨迹,使程序进入单步逻辑。
### 10.3 机床状态影响
单步发送:
```text
EMC_TASK_PLAN_STEP
```
任务层按当前执行阶段处理:
- 在自动空闲初次单步时:
- 创建 `EMC_TASK_PLAN_RUN(line=0)`
- 执行 run
- 调用 `emcTrajPause()`
- 在解释器读取/等待/暂停过程中:
- `motion.traj.single_stepping = 1`
- `stepping = 1`
- `steppingWait = 0`
- 如果轨迹队列已有暂停运动,单步会推进队列中的下一步
效果:
- 每次点击只推进一个解释/运动步骤。
- 与“恢复暂停”不同,单步不会切回连续运行。
- 恢复暂停会清除 single stepping。
## 11. 当前 5 轴仿真配置的特殊注意点
### 11.1 启动默认不能直接运行
启动后通常处于急停或未上电状态。正确顺序是:
```text
解除急停 -> 上电 -> Home All -> 执行程序
```
如果未回零直接执行程序,任务层会报:
```text
Can't run a program when not homed
```
### 11.2 Home 与 switchkins 的关系
本配置 `sparm=identityfirst`,启动默认:
```text
motion.switchkins-type = 0
```
也就是 identity kinematics。回零应优先在 identity 下完成。演示程序内部也会反复使用 `M429` 回到 identity 后再做安全定位和坐标设置。
### 11.3 执行程序与 PyVCP 运动学按钮的关系
主运行按钮执行当前打开的 G-code。右侧 PyVCP 的:
- `IDENTITY`
- `TCP:XYZBC`
- `userk`
不是主运行控制按钮,它们通过 `switchkins_postgui.hal` 接到:
```text
halui.mdi-command-00 -> M429
halui.mdi-command-01 -> M428
halui.mdi-command-02 -> M430
```
这些按钮本质是发送 MDI 命令切换运动学,不负责运行、暂停或恢复程序。
### 11.4 仿真 HAL 对状态的响应
`basic_sim.tcl` 建立的关键闭环:
```text
iocontrol.0.user-enable-out -> iocontrol.0.emc-enable-in
motion.motion-enabled -> JN_mux.sel
joint.N.amp-enable-out -> JN_pid.enable
joint.N.motor-pos-cmd -> JN_pid.command
JN_pid.output -> JN_mux.in1
JN_mux.out -> joint.N.motor-pos-fb
```
因此:
- 急停/下电会关闭 motion enable反馈保持不继续跟随命令。
- 上电后 motion enable 打开,仿真伺服闭环重新允许命令传递到反馈。
- Home 通过 `sim_home_switch` 给每个 `joint.N.home-sw-in` 提供模拟 home switch。
## 12. 推荐操作流程
启动:
```bash
cd /home/mes123456/linuxcnc-master
scripts/rip-environment linuxcnc configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/xyzbc-trt.ini
```
标准执行顺序:
```text
1. 点击急停按钮或 F1解除急停使状态到 STATE_ESTOP_RESET。
2. 点击上电按钮或 F2进入 STATE_ON。
3. 点击 Home All 或 Ctrl-Home5 个关节全部回零。
4. 确认已打开 demos/xyzbc_switchkins.ngc。
5. 点击 Run 或按 r进入 MODE_AUTO 并执行程序。
6. 需要临时停止时按 Pause 或 p。
7. 需要继续时按 Resume 或 s。
8. 需要逐步观察时按 Step 或 t。
9. 任何异常情况下按 F1 急停。
```
## 13. 对应程序链路汇总
### 13.1 急停、解除急停、上电
```text
AXIS 按钮/F1/F2
-> axis.py estop_clicked() / onoff_clicked()
-> linuxcnc.command().state(...)
-> emcmodule.cc state()
-> EMC_TASK_SET_STATE
-> emctaskmain.cc emcTaskIssueCommand()
-> emctask.cc emcTaskSetState()
-> taskintf.cc emcTrajEnable/Disable, emcMotionAbort
-> realtime motion / IO / HAL 状态变化
```
### 13.2 Home
```text
AXIS Home All / Home Joint / Ctrl-Home / Home
-> axis.py home_all_joints() / home_joint()
-> go_home()
-> linuxcnc.command().home(...)
-> emcmodule.cc home()
-> EMC_JOINT_HOME
-> emctaskmain.cc emcJointHome()
-> taskintf.cc EMCMOT_JOINT_HOME
-> realtime motion homing
-> basic_sim.tcl simulated_home / sim_home_switch
-> joint.N.homed = true
```
### 13.3 运行、暂停、恢复、单步
```text
AXIS Run/Pause/Resume/Step
-> axis.py task_run/task_pause/task_resume/task_step
-> linuxcnc.command().auto(...)
-> emcmodule.cc emcauto()
-> EMC_TASK_PLAN_RUN / PAUSE / RESUME / STEP
-> emctaskmain.cc
-> RS274NGC interpreter / task planner / trajectory planner
-> realtime motion
-> HAL 仿真闭环
-> Vismach 与 AXIS 状态显示
```