工业制造嵌入式【免费下载链接】linuxcncLinuxCNC controls CNC machines. It can drive milling machines, lathes, 3d printers, laser cutters, plasma cutters, robot arms, hexapods, and more.项目地址https://gitcode.com/gh_mirrors/li/linuxcnc点击查看免费下载XHC WHB04B-6 是成都鑫和诚科技生产的一款无线 MPG 手轮无线手脉本文基于 LinuxCNC 仓库中的 xhc-whb04b-6 组件文档 及其源码系统讲解该组件的两种运行模式、USB 协议逆向成果、全部命令行选项、按键码表与 HAL 引脚接线方法。读完本文你将能够独立完成 WHB04B-6 手轮的驱动加载、连通性调试、按钮/旋钮/手轮事件的 HAL 接线并理解其显示数据的编码原理从而把这块手轮接入自己的 LinuxCNC 机床。组件简介共享内存 HAL 模式与免共享内存的模拟模式xhc-whb04b-6是一个用户态 HAL 组件负责接收 WHB04B-6 设备的事件并通过 HAL 引脚暴露给 HAL 系统。其核心设计在 xhc-whb04b6.h 中由XhcWhb04b6Component类实现内部组合了三个关键子系统Usb见 usb.h基于 libusb 完成设备的枚举、claim、异步收发与睡眠/空闲检测Hal见 hal.h创建并维护全部 HAL 引脚HalMemory结构体按In/Out分组保存每个引脚的内存指针Pendant见 pendant.h负责按钮、旋钮与手轮计数器的业务逻辑。组件的两种运行模式如下生产模式HAL 模式接口数据放在共享内存中其他 HAL 组件如halui、axis可以直接读写。使用-H参数启动。模拟模式仿真模式不需要共享内存所有引脚退化为堆内存中的普通变量见hal.h中newSimulatedHalPin的实现逻辑适合在无实时环境时检查设备连通性与调试协议。从源码看模拟模式的判定通过setSimulationMode()控制而 HAL 内存分配路径hal_pin_new_bool等只在非模拟模式使用。组件还实现了isPendantSleeping/isPendantConnected两个状态引脚用于反映手轮的休眠与连接状态。编译依赖组件源码中保留了一行关键提示main.cc 与 README 均有记录sudo apt-get install libprotobuf-dev protobuf-compiler注意构建脚本 Submakefile 还要求 GCC 4.7 且系统具备 libusb-1.0HAVE_LIBUSB10组件由hal.cc、usb.cc、pendant-types.cc、pendant.cc、xhc-whb04b6.cc、main.cc六个源文件链接成../bin/xhc-whb04b-6。面板布局16 个按钮与 Fn 修饰键设备提供 16 个按钮其中一个 Fn 按钮用作按键修饰键。任何按钮与 Fn 组合按下都会产生替代事件——Macro-nn 为宏编号即使按钮上并未印有 Macro-n 字样。组件将宏从 Macro-10 一直扩展到 Macro-16。完整布局如下列1列2列3列4列5RESET (Macro-11)Stop (Macro-12)Start/Pause (Macro-13)On/Off Sw.Feed (Macro-1)Feed- (Macro-2)Spindle (Macro-3)Spindle- (Macro-4)M-HOME (Macro-5)Safe-Z (Macro-6)W-HOME (Macro-7)S-ON/OFF (Macro-8)FnProbe-Z (Macro-9)Axis Rotary ButtonMacro-10 (Macro-14)Feed Rotary ButtonCON (Macro-15)Step (Macro-16)Jog Dial⚠️ 注意该设备的按键命名与用户手册翻译得不太理想。MPG 按钮将设备置入连续continuous模式而Step/Continuous 按钮将设备置入步进step模式。连续模式下n 次手轮jog dial事件被翻译为以速度 x 移动关节 n 次步进模式下则翻译为以预设速度移动关节 n 步。该布局在仓库中以 PlantUML 源文本形式保存于 buttons-layout-diagram.txt组件源码中对应的事件分发在 pendant.cc。命令行选项从连通性调试到生产运行运行xhc-whb04b-6 -h可查看完整帮助。以下是 README 记录并经 main.cc 中getopt解析确认的全部选项选项说明-h打印用法摘要与常用命令-H以 HAL 模式而非交互模式运行。HAL 模式下设备命令将暴露到 HAL 共享内存交互模式适合测试设备连通性与调试-t带超时等待 USB 设备超时则退出不带-t时超时隐式为无限源码中固定为 3 秒-u, -U显示从设备接收的数据-U同时打印接收与发送的数据。输出以 usb 前缀标识-p显示 HAL 引脚及 HAL 相关消息。输出以 hal 前缀标识-e显示捕获到的事件如按钮按下/释放、手轮、轴旋钮、进给旋钮事件。输出以 event 前缀标识-a启用全部日志设施等价于逐个指定-c启用校验和输出用于调试校验和生成函数。不要依赖此特性生成器实现完成后将被移除-s主轴Spindle模式下的 LeadLead 手轮改变主轴倍率每 tick 增/减主轴倍率-f进给Feed模式下的 MPGMPG 手轮改变进给倍率每 tick 增/减进给倍率-B大步进模式为进给选择器追加 5mm 和 10mm 档位-n强制静默除错误外不打印任何输出同时抑制 init 前缀消息-P以十六进制指定设备 ProductId缺省 0xeb93见main.cc中case P常用示例xhc-whb04b-6 -ue 打印收到的 USB 数据传输与生成的按键按下/释放事件。 xhc-whb04b-6 -p 打印 HAL 引脚名称及分发到 HAL 内存的事件。 xhc-whb04b-6 -Hn 以 HAL 模式启动并抑制输出除错误外。 xhc-whb04b-6 -HsfB HAL 模式 主轴倍率 进给倍率 大步进 5/10mm。USB 协议逆向接收与传输数据结构由于厂商成都鑫和诚科技有限公司拒绝公开任何协议信息组件作者只能对协议进行逆向工程。他们曾联系厂商索取 PHB04 的源代码但所得代码质量堪忧最终仍以自行分析为主。以下是 README 记录的全部逆向发现。接收数据设备 → 主机设备上报的 HID 报告共 8 字节report ID 恒为0x04字节#位宽数据取值待澄清0x00[0:7]report ID常量 0x040x01[0:7]random随机字节0x02[0:7]按钮 1 键码0x00-0x100x03[0:7]按钮 2 键码0x00-0x100x04[0:7]进给旋钮键码0x0d-0x10, 0x1a-0x1c0x05[0:7]轴旋钮键码若轴处于 OFF 状态则显示无法更新0x11-0x16, 0x06*0x06[0:7]手轮增量 deltaint8_t0x07[0:7]校验和*该结构在 usb.h 的UsbInPackage中一字不差地实现header、randomByte、buttonKeyCode1/2、rotaryButtonFeedKeyCode、rotaryButtonAxisKeyCode、stepCount、crc并用__attribute__((packed))保证字节对齐与协议一致接收端通过UsbInPackageBuffer联合体在字段视图与原始字节缓冲之间转换。校验和研究逆向得到的校验和规律如下手轮事件、旋钮事件或按钮释放事件checksum random seed按钮按下事件//! 仅当 seed 为 0xfe、0xff 时可靠否则不可靠等式应有缺失部分。 //! 不确定是 crc 还是手工算法。 checksum random - (keyCode ^ (~seed random))README 明确标注按下事件的公式只对部分 seed 生效说明存在未解析的等式成分无法确认是 CRC 还是手写算法。-c选项的校验和输出正是为此调试而保留的临时特性。传输数据主机 → 设备USB vendor ID 0x10ce USB product ID 0xeb93传输数据打包为 7 字节数据外加恒定的前导字节0x06作为 report ID源码中UsbOutPackageBlockFields::reportId。除 report ID 外的数据字段如下字节#位宽数据取值待澄清0x00[0:15]头部不清楚能否发送不同头部命令常量 0xfdfe*0x02[0:7]seed*0x03[0:1]显示指示标志步进模式0x00 CONT xx%0x01 STEP: xx0x02 MPG xx%0x03 xxx%0x04 未知。设置步进模式则为连续模式。注意即使旋钮处于无效步进位置如 100%也会被解释为步进模式此时显示误导性的 STEP: 1.0作者认为这是固件 bug0x03[2:5]显示指示标志未知*0x03[6:6]显示指示标志reset复位时指示所选 X 轴的星号渲染错误且同一区域可见闪烁作者认为这是固件 bug0x03[7:7]显示指示标志机床坐标置位显示工件坐标否则显示机床坐标0x04[0:15]显示行 1 轴坐标整数值0x06[0:14]显示行 1 轴坐标小数值15 位宽但设备只截取 4 位数字作者认为这是固件 bug0x06[15:15]显示行 1 轴坐标符号0x08[0:15]显示行 2 轴坐标整数值0x10[0:14]显示行 2 轴坐标小数值与轴 1 相同0x10[15:15]显示行 2 轴坐标符号0x12[0:15]显示行 3 轴坐标整数值0x14[0:14]显示行 3 轴坐标小数值0x14[15:15]显示行 3 轴坐标符号与轴 1 相同0x16[0:15]进给率0x18[0:15]主轴转速0x20[0:x]不清楚设备是否会解析后续字节*0xn[0:x]最大长度同样不清楚*该布局同样完整复刻在 usb.h 中UsbOutPackageData以header、seed、displayModeFlags、三个UsbOutPackageAxisCoordinate每轴由integerValue、15 位fractionValue与 1 位coordinateSign组成、feedRate、spindleFeedRate的顺序打包显示模式位字段见DisplayIndicatorBitFields2 位stepMode、4 位未知、1 位isReset、1 位isRelativeCoordinate。显示指示的步进模式编码pendant-types.h 中的HandwheelStepmodes::Mode枚举给出了显示模式的语义CON 0x00按进给旋钮位置显示 CON: 2%/5%/10%/30%/60%/100%STEP 0x01按旋钮位置显示 STP: 0.001/0.01/0.1/1.0在 60%、100% 或 Lead 位置仍显示 STP: 1.0固件 bugMPG 0x02显示 MPG: 2%/5%/10%/30%/60%/100%PERCENT 0x03直接显示 2%/5%/10%/30%/60%/100%组件内部通过HandWheelCounters同一头文件为 X/Y/Z/A/B/C 各轴与 Lead 维护独立计数器setActiveCounter()决定当前手轮增量累加到哪条计数上。已做与未做的工作已做的调查在网上搜索到部分相关但非完全匹配的信息一个 planet-cnc 论坛帖子与一个 LinuxCNC wiki 上关于 XHC-HB04 无线 MPG 手轮的页面礼貌联系厂商索取接口控制文档或等价信息未获成功。未做的调查未在 Windows 虚拟机中安装驱动与 Mach3用 Wireshark、usbmon 等工具嗅探 USB 协议。已知问题设备上电后并不总是主动发送数据以披露当前旋钮状态若旋钮状态在断电期间发生变化则极有可能发送但并非总是如此。轴旋钮处于 OFF 状态时设备不会刷新显示上的坐标。键码详解按钮、进给旋钮与轴旋钮按钮键码Key Code 0x00–0x10按钮名键码按钮文字按钮替代文字reset0x01RESETMacro-11stop0x02STOPMacro-12start0x03StartMacro-13feed_plus0x04FeedMacro-1feed_minus0x05Feed-Macro-2spindle_plus0x06SpindleMacro-3spindle_minus0x07Spindle-Macro-4machine_home0x08M-HOMEMacro-5safe_z0x09Safe-ZMacro-6workpiece_home0x0aW-HOMEMacro-7spindle_on_off0x0bS-ON/OFFMacro-8function0x0cFnFnprobe_z0x0dProbe-ZMacro-9macro100x10Macro-10Macro-14manual_pulse_generator0x0eContinuousMacro-15step_continuous0x0fSTEPMacro-16无按键0x00NANA进给旋钮键码进给旋钮档位名键码按钮文字按钮替代文字speed_0_0010x0d0.0012%speed_0_010x0e0.015%speed_0_10x0f0.110%speed_10x10130%percent_600x1aNA60%percent_1000x1b100%lead0x1cLeadNA无按键0x00NANA轴旋钮键码轴旋钮档位名键码按钮文字按钮替代文字off0x06OFFNAx0x11XNAy0x12YNAz0x13ZNAa0x14ANAb0x15BNAc0x16CNA无按键0x00NANAHAL 引脚命名与示例接线HAL 引脚名称由按钮上印刷的文字派生组件前缀为whb见hal.h中mComponentPrefix。用以下命令可列出全部引脚xhc-whb04b-6 -p从 example-configuration.hal 可以看到完整的接线模式whb.halui.*、whb.axis.*、whb.button.*三类引脚与标准halui.*、axis.*信号一一net相连。典型片段如下# 加载手轮组件HAL 模式 主轴倍率 进给倍率 大步进 5/10mm loadusr -W xhc-whb04b-6 -HsfB # 电源开关信号 net machine.is-on halui.machine.is-on whb.halui.machine.is-on net pdnt.machine.on whb.halui.machine.on halui.machine.on net pdnt.machine.off whb.halui.machine.off halui.machine.off # 程序控制信号 net pdnt.program.run whb.halui.program.run halui.program.run net pdnt.program.stop whb.halui.program.stop halui.program.stop net pdnt.program.pause whb.halui.program.pause halui.program.pause net pdnt.program.resume whb.halui.program.resume halui.program.resume # 各轴手轮进给信号 net pdnt.axis.x.jog-scale whb.axis.x.jog-scale axis.x.jog-scale net pdnt.axis.x.jog-counts whb.axis.x.jog-counts axis.x.jog-counts net pdnt.axis.x.jog-enable whb.axis.x.jog-enable axis.x.jog-enable net pdnt.axis.x.jog-vel-mode whb.axis.x.jog-vel-mode axis.x.jog-vel-mode宏按钮可映射到 halui 的 MDI 命令引脚net pdnt.macro-1 whb.button.macro-1 halui.mdi-command-01 net pdnt.macro-2 whb.button.macro-2 halui.mdi-command-02 net pdnt.macro-5 whb.button.macro-5 halui.mdi-command-05 # ... 依此类推直到 macro-16部分宏被硬编码为固定功能见hal.h注释Macro-3/4 用于主轴升/降速Macro-8 切换主轴方向Macro-10 切换 DRO 相对/绝对显示Macro-15/16 用于冷却液flood与喷雾mist开关。主轴相关接线示例net pdnt.spindle.is-on whb.halui.spindle.is-on spindle.0.on net pdnt.spindle.start whb.halui.spindle.start halui.spindle.0.start net pdnt.spindle.stop whb.halui.spindle.stop halui.spindle.0.stop net pdnt.spindle.increase whb.halui.spindle.increase halui.spindle.0.increase net pdnt.spindle-speed-abs whb.halui.spindle-speed-cmd spindle.0.speed-out-abs轴坐标回读用于刷新手轮 LCD 显示net pdnt.axis.x.pos-feedback halui.axis.x.pos-feedback whb.halui.axis.x.pos-feedback net pdnt.axis.x.pos-relative halui.axis.x.pos-relative whb.halui.axis.x.pos-relativeINI 侧可增加[HALUI]段的宏命令定义example-configuration.hal顶部注释提供了 16 个MDI_COMMAND(debug,macroN)模板并在[HAL]段加载上述 HAL 文件。实战运行连通性调试与 HAL 模式交互模式调试 USB 与按键事件$ ../bin/xhc-whb04b-6 -ue init setting machine configuration to scale80 max_velocity800 init starting in simulation mode init usb context ... ok init not waiting for device XHC-WHB04B-6 vendorId0x10ce productId0xeb93, will continue in 0s .... ok init XHC-WHB04B-6 device found init detaching active kernel driver ... already detached init claiming interface ... ok init enabling reception ... ok in 0x04 ba 00 00 0e 11 00 ba delta 14 | 04 | ba | | | 0.01( 5%) | X( ) | 0 | ba event axis inactive ( ) event axis active X ( ) event feed inactive ( ) event feed active 0.01( 5%) event data interpreted, display data ready in 0x04 82 01 00 0e 12 00 81 delta 14 | 04 | 82 | reset | | 0.01( 5%) | Y( ) | 0 | 81 reset event pressed event data interpreted, display data ready in 0x04 9d 00 00 0e 12 01 9c delta 14 | 04 | 9d | | | 0.01( 5%) | Y( ) | 1 | 9c event jog dial 1 ^Ctermination requested upon signal number 2 ... connection lost, cleaning up可以看到每帧 8 字节的原始报文report ID0x04、随机字节、按钮键码、进给旋钮键码0x0e0.01/5%、轴旋钮键码0x11X 或0x12Y、手轮 delta、校验和以及由组件解释出的 axis/feed 激活、reset 按下/释放、jog dial 事件。程序按 Ctrl-C 会通过信号处理器main.cc中的registerSignalHandler注册 SIGINT/SIGTERM走 termination requested → cleaning up 的优雅退出路径。HAL 模式halrun加载$ halrun msgd:0 stopped rtapi:0 stopped halcmd: loadusr ../bin/xhc-whb04b-6 -Hup halcmd: init setting machine configuration to scale80 max_velocity800 hal initialize HAL component in HAL mode xhc-whb04b-6 ... ok hal initialize shared HAL memory for component id 80 ... ok hal bit out xhc-whb04b-6.out.button.reset [...] //! 省略若干行 init usb context ... ok init XHC-WHB04B-6 device found init detaching active kernel driver ... already detached init claiming interface ... ok init enabling reception ... ok in 0x04 47 03 00 10 12 00 45 delta 16 | 04 | 47 | start-pause | | 1( 30%) | Y( ) | 0 | 45 hal start/stop enabled (pin # 4) hal OFF no axis active hal Y axis active hal step mode is continuous hal step size 12 halcmd:-Hup组合的含义是HAL 模式-H、打印 USB 接收数据-u与 HAL 引脚消息-p。加载后组件在共享内存中注册为组件 id 80创建形如xhc-whb04b-6.out.button.reset的 bit 输出引脚随后接管 USB 设备并将按钮/旋钮/手轮事件实时写入 HAL。结语xhc-whb04b-6组件的价值在于它在厂商不公开协议的前提下通过完整的逆向工程把 WHB04B-6 的 USB 报文接收 8 字节、发送 7 字节 report ID与显示编码全部解析清楚并以结构体打包方式固化在 usb.h 中。组件由 Raoul Rubien 基于前代设备组件 xhc-hb04.cc 起步开发2020 年由 alkabal_free.fr 为 LinuxCNC 更新维护。若你拥有该手轮可先以-ue验证连通性再按 example-configuration.hal 的模板将按钮、宏、手轮进给与主轴控制逐条接入自己的机器 HAL 文件即可获得完整的无线手脉操作体验。赞分享工业制造嵌入式【免费下载链接】linuxcncLinuxCNC controls CNC machines. 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