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wangdequan 83402c506e docs: record pause wasm implementation plan

2026-07-07 09:40:33 -04:00

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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：

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：

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` 或 `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：

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：

c.state(linuxcnc.STATE_ESTOP)

Python 扩展生成：

EMC_TASK_SET_STATE(state = ESTOP)

milltask 调用：

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 把 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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

HOME_SEARCH_VEL = 0
HOME_SEQUENCE = 0

AXIS 会显示 Home All 按钮。按钮执行：

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：

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 identity，AXIS 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：

c.home(joint)

Python 扩展生成：

EMC_JOINT_HOME(joint = -1 或具体关节号)

milltask 调用：

emcJointHome(joint)

taskintf.cc 再向实时 motion 发送：

EMCMOT_JOINT_HOME

本仿真使用 basic_sim.tcl 的 simulated_home，为每个关节建立：

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 中 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：

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：

configs/sim/axis/vismach/5axis/table-rotary-tilting/demos/xyzbc_switchkins.ngc

该文件内容很短：

o<xyzbc_switchkins_sub> call [10] [5] [10][1000][3][0][20][45][20]
m2

实际加工/演示逻辑在：

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 对 EMC_TASK_PLAN_RUN 检查：

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：

c.auto(linuxcnc.AUTO_RUN, program_start_line)

Python 扩展生成：

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：

interpState = READING
task_paused = 0

之后解释器读取 G-code，生成 canonical commands，经 taskintf 下发给 realtime motion，motion 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：

M429 切换到 identity。
G53 G0 X0 Y0 Z... B0 C0 回到机床坐标安全姿态。
G10 L20 P0 ... 设置 G54。
移动到当前象限中心。
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：

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：

motion.switchkins-type

8. 暂停

8.1 执行入口

AXIS 暂停按钮和 p 键执行：

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 MDI，AXIS 直接返回，不发送暂停命令。

8.3 机床状态影响

暂停发送：

EMC_TASK_PLAN_PAUSE

任务层执行：

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：

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：

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，但 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 或 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：

EMC_TASK_PLAN_RESUME

任务层执行：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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：

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-Home：5 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

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

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

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

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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

1. 状态和模式基础

2. 按钮总表

3. 急停

3.1 执行入口

3.2 先决条件

3.3 机床状态影响

4. 解除急停

4.1 执行入口

4.2 先决条件

4.3 机床状态影响

5. 上电

5.1 执行入口

5.2 先决条件

5.3 机床状态影响

5.4 下电补充

6. Home

6.1 执行入口

6.2 先决条件

6.3 机床状态影响

7. 执行程序

7.1 执行入口

7.2 先决条件

7.3 机床状态影响

7.4 对当前演示程序的影响

8. 暂停

8.1 执行入口

8.2 先决条件

8.3 机床状态影响

9. 恢复暂停

9.1 执行入口

9.2 先决条件

9.3 机床状态影响

10. 单步执行

10.1 执行入口

10.2 先决条件

10.3 机床状态影响

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

11.2 Home 与 switchkins 的关系

11.3 执行程序与 PyVCP 运动学按钮的关系

11.4 仿真 HAL 对状态的响应

12. 推荐操作流程

13. 对应程序链路汇总

13.1 急停、解除急停、上电

13.2 Home

13.3 运行、暂停、恢复、单步

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