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# G-code F 进给速度驱动 RUN 执行修复文档
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生成时间：2026-06-22
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## 1. 问题结论
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当前 `RUN` 链路已经能完成：
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```text
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1. 打开 LinuxCNC G-code 程序。
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2. 通过 task/HAL runtime 推进状态。
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3. 更新当前行、高亮行、DRO、axisPose、执行轨迹和 task/HAL feedback。
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```
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但当前 `RUN` **还没有按 G-code 的真实进给速度执行**。
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当前关键问题：
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```text
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G-code interpreter 能解析 F。
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execution-timing.js 能基于 F / 距离 / INI 限速做 feed-based timing estimate。
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但是 task/HAL RUN 执行链路没有把 F 用作真实运行速度。
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C++ wrapper 层固定写入 velocity=60。
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activeLine 按 task cycle 推进一行，而不是按 段距离 / F / elapsed time 推进。
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```
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因此现有浏览器 RUN 证据只能证明：
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```text
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task/HAL feedback 正在产生；
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UI 当前行与 task/HAL active line 同步；
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DRO 与 runtime axisPose 同步；
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执行轨迹可见；
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```
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不能证明：
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```text
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程序按 G-code F 进给速度、G93/G94 模态、rapid/feed 区分、override、段距离真实定时执行。
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```
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## 2. 当前源码证据
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### 2.1 固定 velocity=60
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文件：
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wasm-port/runtime/core/linuxcnc_wrap/linuxcnc_task_hal_wasm.cpp
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```
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函数：
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```text
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enqueue_linear_move_from_line(TaskRuntime &state, const std::string &line)
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```
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当前逻辑：
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```cpp
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command << ",\"velocity\":60}";
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```
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影响：
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```text
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1. 每条 G-code 运动行传给 motion runtime 的速度都是 60 units/s。
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2. JS 状态层把 currentVel * 60 转成 mm/min。
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3. 在 mm 单位下 UI 看到的速度固定为 3600 mm/min。
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4. G-code 行中的 F159 / F318 / F636 等不会影响 RUN 实际速度。
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```
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### 2.2 按 task cycle 推进一行
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文件：
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```text
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wasm-port/runtime/core/linuxcnc_wrap/linuxcnc_task_hal_wasm.cpp
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```
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函数：
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```text
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lctask_run_cycles(long task_period_ns, long servo_period_ns, int task_cycles)
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```
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当前逻辑：
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```cpp
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for (int i = 0; i < task_cycles; ++i) {
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state.task_cycle += 1;
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if (state.interp_state == "READING" && state.next_program_line < state.opened_line_count) {
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enqueue_linear_move_from_line(state, state.program_lines[state.next_program_line]);
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...
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}
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lcmot_step_servo(...);
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}
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```
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影响：
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```text
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1. 每个 task cycle 至多 enqueue 一条程序行。
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2. active line 由 cycle 数推进。
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3. 长段、短段、F 快、F 慢不会改变行推进节奏。
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4. 这不是真实 LinuxCNC planner/task/motion 的时间语义。
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```
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### 2.3 interpreter 已有 F 信息
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文件：
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```text
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web-rtcp-5axis-sim-plan/app/src/runtime/linuxcnc-interpreter-runtime.js
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```
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已有能力：
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```text
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||
1. feedRatesBySourceLine(programText) 从 G-code 中提取 F。
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2. parseLinuxCncCanonicalMotion(...) 把 activeFeedRate 写入 motion event 的 feedRate。
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3. linearUnitsBySourceLine(...) 跟踪 G20/G21。
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```
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输出 motion event 已包含：
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```js
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{
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type,
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line,
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axes,
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feedRate,
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linearUnits,
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||
...
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}
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```
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### 2.4 timing estimate 已有 F 计算
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文件：
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```text
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web-rtcp-5axis-sim-plan/app/src/runtime/execution-timing.js
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```
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已有能力：
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```text
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1. 按 motion event feedRate 计算 requestedLinearVelocity。
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2. 按 profile/INI max velocity 限速。
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3. 按 linear distance / angular distance 计算 segment durationSeconds。
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4. 处理 feedOverride / rapidOverride。
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```
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但当前边界是：
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```text
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semanticBoundary = linuxcnc_canonical_motion_timing_estimate_not_planner_queue
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```
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说明它是估算，不是 task/HAL RUN 的权威执行节奏。
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## 3. 修复目标
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### 3.1 必须达成
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修复后 `RUN` 必须满足：
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```text
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1. G-code 中 F 值进入 task/HAL RUN 执行链路。
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2. G94 units/min 模式下，feed move 的速度来自当前 modal F。
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3. G0/STRAIGHT_TRAVERSE 使用 rapid velocity / rapid override / INI max velocity。
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4. activeLine 按 elapsed execution time 与当前段完成度推进。
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||
5. 长距离低 F 段明显运行更久。
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||
6. 短距离高 F 段明显更快完成。
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||
7. UI currentVelocity 不再固定 3600 mm/min。
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||
8. DRO/axisPose 可以在段内插值，而不是只在行边界跳变。
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9. 现有 RUN gate、task/HAL session、status loop、STOP/ABORT/STEP 不回退。
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```
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### 3.2 第一阶段不强求
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以下可以作为第二阶段：
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```text
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1. 完整 LinuxCNC trajectory planner queue 动力学一致性。
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2. 加速度/jerk/圆弧真实插补完全对齐 LinuxCNC。
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3. G93 inverse-time feed 的完整五轴角度/线性混合真实语义。
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4. 硬件 realtime HAL 驱动。
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```
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但第一阶段至少不能继续固定 `velocity=60`。
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## 4. 推荐实现方案
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### 4.1 不要继续在 C++ wrapper 中逐行粗解析 G-code
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当前 C++ wrapper 的 `enqueue_linear_move_from_line()` 是字符串扫描：
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```text
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查找 XYZABC 字母；
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strtod 读取数值；
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没有模态；
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没有 F；
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没有 G90/G91；
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没有 G20/G21；
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没有 G93/G94；
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没有 G0/G1/G2/G3 区分；
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```
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这个方向继续扩展会很脆弱。
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推荐改为：
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```text
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JS interpreter runtime 继续负责生成 canonical motion events。
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JS 侧把 canonical motion + timing segments 传入 task/HAL runtime session。
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C++ task/HAL wrapper 不再直接解析 G-code 行来生成 velocity。
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C++ task/HAL wrapper 按已解析 motion segment 执行。
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```
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### 4.2 新增 task/HAL program motion plan
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在 `wasm-port/runtime/sdk/src/linuxcnc-task-hal.js` 增加可选 API：
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```js
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loadProgramMotionPlan({
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||
programPath,
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||
motion,
|
||
timing,
|
||
linearUnits,
|
||
})
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```
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||
在 C++ wrapper 增加导出：
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```cpp
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int lctask_load_program_motion_plan_json(const char *plan_json);
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```
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motion plan 中至少包含：
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```json
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{
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"programPath": "...",
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"segments": [
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{
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"line": 8,
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||
"type": "STRAIGHT_FEED",
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||
"motionClass": "feed",
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||
"axes": { "x": 6.302, "y": -11.560, "z": 27.743, "a": -71.841, "c": -35.930 },
|
||
"startAxes": { "...": 0 },
|
||
"feedRate": 318,
|
||
"linearUnits": "mm",
|
||
"velocityMmPerMin": 318,
|
||
"durationSeconds": 0.42,
|
||
"startSeconds": 1.25,
|
||
"elapsedSeconds": 1.67
|
||
}
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||
]
|
||
}
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||
```
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### 4.3 C++ task runtime 状态新增字段
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||
`TaskRuntime` 增加：
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```cpp
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struct MotionSegment {
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||
int line = 0;
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||
std::string type;
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||
std::string motion_class;
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||
double start_seconds = 0.0;
|
||
double duration_seconds = 0.0;
|
||
double velocity_mm_per_min = 0.0;
|
||
std::map<std::string, double> start_axes;
|
||
std::map<std::string, double> end_axes;
|
||
};
|
||
|
||
std::vector<MotionSegment> motion_plan;
|
||
int active_segment_index = 0;
|
||
double run_elapsed_seconds = 0.0;
|
||
double run_start_seconds = 0.0;
|
||
```
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||
### 4.4 RUN 周期推进改为按 elapsed time
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当前：
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```text
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||
每 task cycle enqueue 一行。
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```
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修复后：
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```text
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||
每次 lctask_run_cycles 根据 task_period_ns * task_cycles 增加 run_elapsed_seconds。
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||
根据 run_elapsed_seconds 找到 active segment。
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按 segment progress 插值 axisPose。
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||
把 currentVel/requestedVel 设置为 segment.velocityMmPerMin / 60。
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activeLine = segment.line。
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||
segment 完成后才进入下一 segment。
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```
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伪代码：
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```cpp
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||
int lctask_run_cycles(long task_period_ns, long servo_period_ns, int task_cycles)
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||
{
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const double delta_seconds = (task_period_ns / 1e9) * task_cycles;
|
||
state.run_elapsed_seconds += delta_seconds;
|
||
|
||
const MotionSegment *segment = find_segment_at_time(state.motion_plan, state.run_elapsed_seconds);
|
||
if (!segment) {
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||
state.interp_state = "IDLE";
|
||
state.exec_state = "DONE";
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||
return step_servo(...);
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||
}
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||
const double local = state.run_elapsed_seconds - segment->start_seconds;
|
||
const double progress = clamp(local / segment->duration_seconds, 0.0, 1.0);
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||
AxisPose pose = interpolate(segment->start_axes, segment->end_axes, progress);
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||
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||
forward_motion_sample({
|
||
line: segment->line,
|
||
axes: pose,
|
||
currentVel: segment->velocity_mm_per_min / 60.0,
|
||
requestedVel: segment->velocity_mm_per_min / 60.0,
|
||
inPosition: progress >= 1.0
|
||
});
|
||
|
||
step_servo(...);
|
||
}
|
||
```
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||
### 4.5 motion runtime command schema
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||
当前 motion command 是：
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```json
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{
|
||
"type": "EMC_TRAJ_LINEAR_MOVE",
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||
"line": 12,
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||
"x": 1,
|
||
"velocity": 60
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
建议新增或扩展为：
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||
|
||
```json
|
||
{
|
||
"type": "EMC_TRAJ_LINEAR_SAMPLE",
|
||
"line": 12,
|
||
"x": 1.2,
|
||
"y": 3.4,
|
||
"z": 5.6,
|
||
"a": -70,
|
||
"c": 20,
|
||
"currentVel": 5.3,
|
||
"requestedVel": 5.3,
|
||
"segmentProgress": 0.35,
|
||
"source": "feed_timed_motion_plan"
|
||
}
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||
```
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||
如果不想新增 command type，也可以继续使用 `EMC_TRAJ_LINEAR_MOVE`，但必须：
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```text
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||
1. velocity 来自 segment.velocityMmPerMin / 60。
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||
2. axes 是当前插值位置，而不是只用 segment end。
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||
3. status 能保留 line/progress/currentVel。
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||
```
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## 5. G94 速度规则
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### 5.1 G94 units per minute
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在 `TRAJ.LINEAR_UNITS=mm` 时：
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```text
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F318 => 318 mm/min
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```
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|
||
在 `TRAJ.LINEAR_UNITS=inch` 或 G20 active 时：
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||
```text
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||
F10 => 10 inch/min => 254 mm/min
|
||
```
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||
计算：
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||
```text
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||
velocity_mm_per_min = feedRate * linearUnitScaleToMm * feedOverride
|
||
duration_seconds = linearDistanceMm / (velocity_mm_per_min / 60)
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||
```
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||
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||
### 5.2 Rapid
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|
||
G0 / `STRAIGHT_TRAVERSE`：
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||
```text
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||
velocity_mm_per_min = min(INI max velocity, profile max velocity) * rapidOverride
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||
duration_seconds = distance / velocity
|
||
```
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||
### 5.3 Angular axes
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||
第一阶段可沿用 `execution-timing.js` 现有策略：
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```text
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||
linearSeconds = linearDistanceMm / linearVelocity
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||
angularSeconds = angularDistanceDeg / angularVelocity
|
||
durationSeconds = max(linearSeconds, angularSeconds)
|
||
```
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||
这至少能避免旋转轴运动被零时长吞掉。
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||
### 5.4 G93 inverse time
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||
LinuxCNC impeller 程序包含：
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```text
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||
G93
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||
...
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G1 ... F159
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```
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||
G93 的 F 不是 units/min，而是 inverse time。第一阶段有两种策略：
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```text
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||
方案 A：先检测 G93，明确标注 unsupported，RUN gate 阻止真实 feed mode 运行。
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||
方案 B：实现基础 inverse-time：duration_minutes = 1 / F，duration_seconds = 60 / F。
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```
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||
推荐：
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```text
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||
第一阶段实现方案 B。
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||
```
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||
原因：
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```text
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||
1. test_linuxcnc_source/impeller-7bl-xyzac.ngc 使用 G93。
|
||
2. 如果不支持 G93，就无法验证用户当前指定测试文件的真实进给语义。
|
||
3. 对 inverse-time，F 直接定义该运动块完成时间，适合第一阶段验证。
|
||
```
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||
|
||
需要在 interpreter motion event 中增加：
|
||
|
||
```js
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||
feedMode: "inverse-time" | "units-per-minute"
|
||
```
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||
|
||
或至少在 timing 阶段通过 source line 扫描维护 G93/G94 模态。
|
||
|
||
## 6. 代码修改落点
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||
### 6.1 `linuxcnc-interpreter-runtime.js`
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||
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||
新增：
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```text
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||
feedModeBySourceLine(programText)
|
||
```
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||
|
||
识别：
|
||
|
||
```text
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||
G93 => inverse-time
|
||
G94 => units-per-minute
|
||
```
|
||
|
||
motion event 增加：
|
||
|
||
```js
|
||
feedMode: activeFeedMode
|
||
```
|
||
|
||
### 6.2 `execution-timing.js`
|
||
|
||
修改 `buildTimingSegment(...)`：
|
||
|
||
```text
|
||
if event.feedMode === "inverse-time":
|
||
durationSeconds = 60 / feedRate
|
||
velocityMmPerMin = linearDistanceMm / durationSeconds * 60
|
||
else:
|
||
保持 G94 units/min 逻辑
|
||
```
|
||
|
||
注意：
|
||
|
||
```text
|
||
1. G93 中 F 必须大于 0。
|
||
2. G93 中如果缺 F，应保留上一个 modal F 或报错，按 LinuxCNC 语义确认。
|
||
3. velocity 仍要可被 INI max velocity 限制还是忠实 inverse-time，需要明确。第一阶段建议记录 requested 与 capped 两个值。
|
||
```
|
||
|
||
### 6.3 `store.js`
|
||
|
||
在 `initializeTaskHalSession` 后或 `RUN_INTERPRETER_PROGRAM` 完成后，把当前 `programExecution.motion` 与 `programExecutionTiming.segments` 传给 task/HAL runtime：
|
||
|
||
```js
|
||
await state.taskHalRuntime.loadProgramMotionPlan({
|
||
programPath: session.programPath,
|
||
motion: state.programExecution.motion,
|
||
timing: state.programExecutionTiming,
|
||
linearUnits: state.profile.traj.linearUnits,
|
||
});
|
||
```
|
||
|
||
需要保证：
|
||
|
||
```text
|
||
1. LOAD_LINUXCNC_GCODE_SOURCE 后 interpreter 已完成。
|
||
2. task/HAL openProgram 的 programPath 与 motion plan programPath 一致。
|
||
3. 如果 motion plan 不存在，RUN gate 应阻止“真实进给速度 RUN”，不能悄悄回退 velocity=60。
|
||
```
|
||
|
||
### 6.4 `linuxcnc-task-hal.js`
|
||
|
||
新增 SDK 方法：
|
||
|
||
```js
|
||
loadProgramMotionPlan(plan) {
|
||
const rc = callWithJson(mod, "lctask_load_program_motion_plan_json", plan);
|
||
if (rc !== 0) throw new Error(...);
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 6.5 `linuxcnc_task_hal_wasm.hh`
|
||
|
||
新增声明：
|
||
|
||
```cpp
|
||
int lctask_load_program_motion_plan_json(const char *plan_json);
|
||
```
|
||
|
||
### 6.6 `linuxcnc_task_hal_wasm.cpp`
|
||
|
||
新增：
|
||
|
||
```text
|
||
1. MotionSegment 数据结构。
|
||
2. 简单 JSON plan parser，或复用现有轻量 json_number_after 风格解析数组。
|
||
3. lctask_load_program_motion_plan_json。
|
||
4. lctask_run_cycles 按 elapsed time 找 segment。
|
||
5. 删除或隔离 fixed velocity=60 的 fallback。
|
||
```
|
||
|
||
要求：
|
||
|
||
```text
|
||
fixed velocity=60 只能作为 explicit fixture fallback。
|
||
真实 RUN 路径不允许使用它。
|
||
```
|
||
|
||
## 7. 测试计划
|
||
|
||
### 7.1 Node 单元测试：F 值改变 duration
|
||
|
||
新增测试：
|
||
|
||
```text
|
||
web-rtcp-5axis-sim-plan/tests/node/verify_feed_rate_execution_timing.mjs
|
||
```
|
||
|
||
用例：
|
||
|
||
```gcode
|
||
G90 G94
|
||
G1 X10 F60
|
||
G1 X20 F600
|
||
M2
|
||
```
|
||
|
||
期望：
|
||
|
||
```text
|
||
第一段 10mm @ 60mm/min => 10s。
|
||
第二段 10mm @ 600mm/min => 1s。
|
||
duration ratio ≈ 10:1。
|
||
```
|
||
|
||
### 7.2 Node 单元测试：G93 inverse time
|
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用例：
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```gcode
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G90 G93
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G1 X10 F2
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G1 X20 F10
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M2
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```
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期望：
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```text
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F2 => 60/2 = 30s。
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F10 => 60/10 = 6s。
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```
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### 7.3 task/HAL runtime 测试：速度不固定
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新增或扩展：
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```text
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web-rtcp-5axis-sim-plan/tests/node/verify_run_feedback_loop.mjs
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```
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断言：
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```text
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1. RUN feedback currentVelocityMmPerMin 不等于固定 3600。
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2. 不同 F 段采样到不同 requested/current velocity。
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3. activeLine 不再每 task cycle 固定递增一行。
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4. 慢速段停留采样数 > 快速段。
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```
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### 7.4 浏览器证据测试
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扩展：
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```text
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qa/web-rtcp-5axis-site-test/capture-test-linuxcnc-source-run.mjs
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```
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新增报告字段：
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```text
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feedMode
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feedRate
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segmentDurationSeconds
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segmentProgress
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requestedVelocityMmPerMin
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currentVelocityMmPerMin
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```
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报告验收：
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```text
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1. impeller G93 行显示 inverse-time。
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2. 采样 velocity 随当前 segment 变化。
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3. 当前行停留时间与 F 值/段时长一致。
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4. Word 报告中列出 F、feedMode、duration、velocity 的采样表。
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```
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## 8. 验收标准
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修复完成必须通过：
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```bash
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node web-rtcp-5axis-sim-plan/tests/node/verify_feed_rate_execution_timing.mjs
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node web-rtcp-5axis-sim-plan/tests/node/verify_run_feedback_loop.mjs
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node web-rtcp-5axis-sim-plan/tests/node/verify_linear_unit_conversion.mjs
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npm --prefix web-rtcp-5axis-sim-plan/app run build
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npm --prefix web-rtcp-5axis-sim-plan/app run smoke:node
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node qa/web-rtcp-5axis-site-test/capture-test-linuxcnc-source-run.mjs
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```
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并满足：
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```text
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1. 不再出现所有 RUN 样本 velocity=3600 的固定速度现象。
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2. C++ task/HAL RUN 主路径不再写死 velocity=60。
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3. G94 F60/F600 用例体现 10:1 段时长差异。
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4. G93 F2/F10 用例体现 5:1 段时长差异。
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5. test_linuxcnc_source/impeller-7bl-xyzac.ngc 的 RUN 报告包含 feedMode/feedRate/duration 证据。
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6. STOP/ABORT/STEP 现有测试不回退。
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```
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## 9. 风险与注意事项
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### 9.1 不要伪造 LinuxCNC 语义
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如果还没有完整 planner，就必须在状态中明确：
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```text
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semanticBoundary = feed_timed_canonical_motion_runtime
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```
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不要标称为真实 LinuxCNC planner。
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### 9.2 不要把 estimate 当作硬件实时
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第一阶段可以做到：
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```text
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canonical motion + feed mode + timing driven browser simulation
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```
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不能声称：
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```text
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hardware realtime LinuxCNC execution
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```
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### 9.3 G93 是当前 impeller 文件的关键
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`test_linuxcnc_source/impeller-7bl-xyzac.ngc` 开头有：
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```gcode
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M428 ;TCP:xyzac
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G93
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S600 M3
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```
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因此如果不处理 G93，针对该文件的“真实 F 速度”验证仍然不完整。
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## 10. 建议实施顺序
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```text
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1. 给 interpreter motion event 增加 feedMode。
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2. 给 execution-timing.js 增加 G93 duration。
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3. 写 verify_feed_rate_execution_timing.mjs，先证明 timing 正确。
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4. 给 task/HAL SDK/WASM 增加 loadProgramMotionPlan。
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5. 改 lctask_run_cycles，按 elapsed time 和 segment progress 推进。
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6. 改 store，把 motion plan 注入 task/HAL session。
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7. 扩展 verify_run_feedback_loop，证明 velocity 不固定、慢段停留更久。
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8. 扩展浏览器 RUN 报告，输出 feedMode/feedRate/duration/progress。
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9. 重跑 build、smoke、浏览器报告。
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10. 更新 working_run 和 gptlog-process。
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```
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