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\author ""

\layout Chapter
\begin_inset LatexCommand \label{cha:Introduction}

\end_inset

Introduction

\layout Section
\begin_inset LatexCommand \label{sec:Qu'est-ce que HAL}

\end_inset

Qu'est-ce que HAL ?

\layout Standard
HAL
\begin_inset LatexCommand \index{HAL}

\end_inset

 est le sigle de Hardware Abstraction Layer, le terme Anglais pour Couche
 d'Abstraction Matériel
\begin_inset Foot
collapsed true

\layout Standard
Note du traducteur: nous garderons le sigle HAL dans toute la documentation.

\end_inset

.
 Au plus haut niveau, il s'agit simplement d'une méthode pour permettre
 à un grand nombre de 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

modules
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 d'être chargés et interconnectés pour assembler un système complexe.
 La partie 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

matériel
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 devient abstraite parce que HAL a été conçu à l'origine pour faciliter
 la configuration d'EMC pour une large gamme de matériels.
 Bon nombre de ces modules sont des pilotes de périphériques.
 Cependant, HAL peut faire beaucoup plus que configurer les pilotes du matériel.

\layout Subsection
HAL est basé sur le système traditionnel d'étude des projets techniques

\layout Standard
HAL est basé sur le même principe que celui utilisé pour l'étude des circuits
 et des systèmes techniques, il va donc être utile d'examiner d'abord ces
 principes.

\layout Standard
N'importe quel système, y compris les machines CNC
\begin_inset LatexCommand \index{CNC}

\end_inset

, est fait de composants interconnectés.
 Pour les machines CNC, ces composants pourraient être le contrôleur principal,
 les amplis de servomoteurs, les amplis ou les commandes de puissance des
 moteurs pas à pas, les moteurs, les codeurs, les interrupteurs de fin de
 course, les panneaux de boutons de commande, les manivelles, peut être
 aussi un variateur de fréquence pour le moteur de broche, un automate programma
ble pour gérer le changeur d'outils, etc.
 Le constructeur de machine doit choisir les éléments, les monter et les
 câbler entre eux pour obtenir un système complet et fonctionnel.

\layout Subsubsection
Choix des organes

\layout Standard
Il ne sera pas nécessaire au constructeur de machine de se soucier du fonctionne
ment de chacun des organes, il les traitera comme des boîtes noires.
 Durant la phase de conception, il décide des éléments qu'il va utiliser,
 par exemple, moteurs pas à pas ou servomoteurs, quelle marque pour les
 amplis de puissance, quels types d'interrupteurs de fin de course et combien
 il en faudra, etc.
 La décision d'intégrer tel ou tel élément spécifique plutôt qu'un autre,
 repose sur ce que doit faire cet élément et sur ses caractéristiques fournies
 par le fabricant.
 La taille des moteurs et la charge qu'ils doivent supporter affectera le
 choix des interfaces de puissance nécessaires pour les piloter.
 Le choix de l'ampli affectera le type des signaux de retour demandés ainsi
 que le type des signaux de vitesse et de position qui doivent lui être
 transmis.
 

\layout Standard
Dans le monde de HAL, l'intégrateur doit décider quels composants de HAL
 sont nécessaires.
 Habituellement, chaque carte d'interface nécessite un pilote.
 Des composants supplémentaires peuvent être demandés, par exemple, pour
 la génération logicielle des impulsions d'avance, les fonctionnalités des
 automates programmables, ainsi qu'une grande variété d'autres tâches.

\layout Subsubsection
Étude des interconnections

\layout Standard
Le créateur d'un système matériel, ne sélectionnera pas seulement les éléments,
 il devra aussi étudier comment ils doivent être interconnectés.
 Chaque boîte noire dispose de bornes, deux seulement pour un simple contact,
 ou plusieurs douzaines pour un pilote de servomoteur ou un automate.
 Elles doivent être câblées entre elles.
 Les moteurs câblés à leurs interfaces de puissance, les fins de course
 câblés au contrôleur et ainsi de suite.
 Quand le constructeur de machine commence à travailler sur le câblage,
 il crée un grand plan de câblage représentant tous les éléments de la machine
 ainsi que les connections qui les relient entre eux.

\layout Standard
En utilisant HAL, les 
\emph on
composants
\emph default
 sont interconnectés par des 
\emph on
signaux
\emph default
.
 Le concepteur peut décider quels signaux sont nécessaires et à quoi ils
 doivent être connectés.

\layout Subsubsection
Implémentation

\layout Standard
Une fois que le plan de câblage est complet, il est possible de construire
 la machine.
 Les pièces sont achetées et montées, elles peuvent alors être câblées et
 interconnectées selon le plan de câblage.
 Dans un système physique, chaque interconnection est un morceau de fil
 qui doit être coupé et raccordé aux bornes appropriées.

\layout Standard
HAL fournit un bon nombre d'outils d'aide à la 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

construction
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 d'un système HAL.
 Certains de ces outils permettent de 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

connecter
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 (ou déconnecter) un simple 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

fil
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 D'autres permettent d'enregistrer une liste complète des organes, du câblage
 et d'autres informations à propos du système, de sorte qu'il puisse être
 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

reconstruit
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 d'une simple commande.

\layout Subsubsection
Mise au point

\layout Standard
Très peu de machines marchent bien dès la première fois.
 Lors des tests, le technicien peut utiliser un appareil de mesure pour
 voir si un fin de course fonctionne correctement ou pour mesurer la tension
 fournie aux servomoteurs.
 Il peut aussi brancher un oscilloscope pour examiner le réglage d'une interface
 ou pour rechercher des interférences électriques et déterminer leurs sources.
 En cas de problème, il peut s'avérer indispensable de modifier le plan
 de câblage, peut être que certaines pièces devront être recâblées différemment,
 voir même remplacées par quelque chose de totalement différent.

\layout Standard
HAL fournit les équivalents logiciels du voltmètre, de l'oscilloscope, du
 générateur de signaux et les autres outils nécessaires à la mise au point
 et aux réglages d'un système.
 Les même commandes utilisées pour construire le système, seront utilisées
 pour faire les changements indispensables.

\layout Subsection
En résumé

\layout Standard
Ce document est destiné aux personnes déjà capables de concevoir ce type
 de réalisation matérielle, mais qui ne savent pas comment connecter le
 matériel à EMC.

\layout Standard
La conception de matériel, telle que décrite précédemment, s'arrête à l'interfac
e de contrôle.
 Au delà, il y a un tas de boîtes noires, relativement simples, reliées
 entre elles pour faire ce qui est demandé.
 À l'intérieur, un grand mystère, c'est juste une grande boîte noire qui
 fonctionne, nous osons l'espérer.

\layout Standard
HAL étend cette méthode traditionnelle de conception de matériel à l'intérieur
 de la grande boîte noire.
 Il transforme les pilotes de matériels et même certaines parties internes
 du matériel, en petites boîtes noires pouvant être interconnectées, elles
 peuvent alors remplacer le matériel externe.
 Il permet au 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

plan de câblage
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 de faire voir une partie du contrôleur interne et non plus, juste une grosse
 boîte noire.
 Plus important encore, il permet à l'intégrateur de tester et de modifier
 le contrôleur en utilisant les mêmes méthodes que celles utilisées pour
 le reste du matériel.

\layout Standard
Les termes tels que moteurs, amplis et codeurs sont familiers aux intégrateurs
 de machines.
 Quand nous parlons d'utiliser un câble extra souple à huit conducteurs
 blindés pour raccorder un codeur de position à sa carte d'entrées placée
 dans l'ordinateur.
 Le lecteur comprend immédiatement de quoi il s'agit et se pose la question,
 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

quel type de connecteurs vais-je devoir monter de chaque côté de ce câble
 ?
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 Le même genre de réflexion est indipensable pour HAL mais le cheminement
 de la pensée est différent.
 Au début les mots utilisés par HAL pourront sembler un peu étranges, mais
 ils sont identiques au concept de travail évoluant d'une connection à la
 suivante.

\layout Standard
HAL repose sur une seule idée, l'idée d'étendre le plan de câblage à l'intérieur
 du contrôleur.
 Si vous êtes à l'aise avec l'idée d'interconnecter des boîtes noires matérielle
s, vous n'aurez sans doute aucune difficulté à utiliser HAL pour interconnecter
 des boites noires logicielles.

\layout Section
\begin_inset LatexCommand \label{sec:Concept de HALL}

\end_inset

Concept de HAL

\layout Standard
Cette section est un glossaire qui définit les termes clés de HAL mais il
 est différent d'un glossaire traditionnel en ce sens que les termes ne
 sont pas classés par ordre alphabétique.
 Ils sont classés par leur relation ou par le sens du flux à l'intérieur
 de HAL.
 

\layout Description
Component
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Composant}

\end_inset

: (Composant) Lorsque nous avons parlé de la conception du matériel, nous
 avons évoqué les différents éléments individuels comme "pièces", "modules",
 "boîtes noires", etc.
 L'équivalent HAL est un "component" ou "HAL component".
 (ce document utilisera: "HAL component" quand la confusion avec un autre
 type de composant est possible, mais normalement, utilisez juste: "component".)
 Un HAL component est une pièce logicielle avec, bien définis, des entrées,
 des sorties, un comportement, qui peuvent éventuellement être interconnectés.
 

\layout Description
Parameter
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Paramétre}

\end_inset

: (Paramètre) De nombreux composants matériels ont des réglages qui ne sont
 raccordés à aucun autre composant mais qui sont accessibles.
 Par exemple, un ampli de servomoteur a souvent des potentiomètres de réglage
 et des points tests sur lesquels on peut poser une pointe de touche de
 voltmètre ou une sonde d'oscilloscope pour visualiser le résultat des réglages.
 Les HAL components aussi peuvent avoir de tels éléments, ils sont appelés
 "parameters".
 Il y a deux types de paramètres: 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

Input parameters
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 qui sont des équivalents des potentiomètres.
 Ce sont des valeurs qui peuvent être réglées par l'utilisateur, elles gardent
 leur valeur jusqu'à un nouveau réglage.
 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

Output parameters
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 qui ne sont pas ajustables.
 Ils sont équivalents aux points tests qui permettent de mesurer la valeur
 d'un signal interne.

\layout Description
Pin
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Broche}

\end_inset

: (Broche) Les composants matériels ont des broches qui peuvent être interconnec
tées entre elles.
 L'équivalent HAL est une "pin" ou "HAL pin".
 ("HAL pin" est utilisé quand c'est nécessaire pour éviter la confusion.)
 Toutes les HAL pins sont nommées et les noms des pins sont utilisés lors
 des interconnexions entre elles.
 Les HAL pins sont des entités logicielles qui n'existent qu'à l'intérieur
 de l'ordinateur.
 

\layout Description
Physical_Pin
\begin_inset LatexCommand \index{HAL: Broche physique}

\end_inset

: (Broche physique) La plupart des interfaces d'entrées/sorties ont des
 broches physiques réelles pour leur connection avec l'extérieur, par exemple,
 les broches du port parallèle.
 Pour éviter la confusion, elles sont appelées "physical pins".
 Ce sont des repères pour faire penser au monde physique réel.
\begin_inset Note
collapsed true

\layout Standard
Vous vous demandez peut être quelle relation il y a entre les HAL_pins,
 les Physical pin et les éléments extérieurs comme les codeurs ou une carte
 stg.
 Nous avons ici, affaire à des interfaces de type translation/conversion
 de données.
 

\end_inset



\layout Description
Signal
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Signal}

\end_inset

: Dans une machine physique réelle, les terminaisons des différents organes
 sont reliées par des fils.
 L'équivalent HAL d'un fil est un "signal" ou "HAL signal".
 Ces signaux connectent les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 entre elles comme le requiert le concepteur de la machine.
 Les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL signals
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 peuvent être connectés et déconnectés à volonté (même avec la machine en
 marche).

\layout Description
Type
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Type}

\end_inset

: Quand on utilise un matériel réel, il ne viendrait pas à l'idée de connecter
 la sortie 24V d'un relais à l'entrée analogique +/-10V de l'ampli d'un
 servomoteur.
 Les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 ont les même restrictions, qui sont fondées sur leur type.
 Les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 et les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

signals
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 ont tous un type, un 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

signals
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 ne peux être connecté qu'à une 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 de même type.
 Il y a actuellement les 4 types suivants:

\layout Itemize

\noun on
bit
\noun default
 - une simple valeur vraie ou fausse TRUE/FALSE ou ON/OFF

\layout Itemize

\noun on
float
\noun default
 - un flottant de 32 bits, avec approximativement 24 bits de résolution
 et plus de 200 bits d'échelle dynamique.

\layout Itemize

\noun on
u32
\noun default
 - un entier non signé de 32 bits, les valeurs légales vont de 0 à +4294967295

\layout Itemize

\noun on
s32
\noun default
 - un entier signé de 32 bits, les valeurs légales vont de -2147483648 à
 +2147483647

\layout Description
\begin_inset LatexCommand \label{des:Function}

\end_inset

Function
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Fonction}

\end_inset

: (Fonction) Les composants matériels réels ont tendance à réagir immédiatement
 à leurs signaux d'entrée.
 Par exemple, si la tension d'entrée d'un ampli de servo varie, la sortie
 varie aussi automatiquement.
 Les composants logiciels ne peuvent pas réagir immédiatement.
 Chaque composant a du code spécifique qui doit être exécuté pour faire
 ce que le composant est sensé faire.
 Dans certains cas, ce code tourne simplement comme une partie du composant.
 Cependant dans la plupart des cas, notamment dans les composants temps
 réel, le code doit être exécuté selon un ordre bien précis et à des intervalles
 trés précis.
 Par exemple, les données en entrée doivent d'abord être lues avant qu'un
 calcul ne puisse être effectué sur elles et les données en sortie ne peuvent
 pas être écrites tant que le calcul sur les données d'entrée n'est pas
 terminé.
 Dans ces cas, le code est confié au système sous forme de "functions".
 Chaque 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

function
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 est un bloc de code qui effectue une action spécifique.
 L'intégrateur peut utiliser des "threads" pour combiner des séries de 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 qui seront exécutées dans un ordre particulier et selon des intervalles
 de temps spécifiques.

\layout Description
\begin_inset LatexCommand \label{des:Thread}

\end_inset

Thread
\begin_inset LatexCommand \index{HAL Fil}

\end_inset

: (Fil) Un "thread" est une liste de 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 qui sont lancées à intervalles spécifiques par une tâche temps réel.
 Quand un 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

thread
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 est créé pour la première fois, il a son cadencement spécifique (période),
 mais pas de 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 Les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 seront ajoutées au 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

thread
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 et elle seront exécutées dans le même ordre, chaque fois que le 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

tread
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 tournera.

\layout Standard
Prenons un exemple, supposons que nous avons un composant de port parallèle
 nommé 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

hal_parport
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 Ce composant défini une ou plusieurs 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 pour chaque 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

physical pin
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 Les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 sont décrites dans ce composant, comme expliqué dans la section 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

component
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

de cette doc, par: leurs noms, comment chaque 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

pin
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 est en relation avec la 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

physical pin
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

, est-elle inversée, peut-on changer sa polarité, etc.
 Mais ça ne permet pas d'obtenir les données des 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 aux 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

physical pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 Le code est utilisé pour faire ça, et c'est la où les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 entrent en oeuvre.
 Le composant parport nécessite deux 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

functions
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

: une pour lire les broches d'entrée et mettre à jour les 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

, l'autre pour prendre les données des 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 et les écrire sur les broches de sortie 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

physical pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 Ce deux fonctions font partie du pilote 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

hal_parport
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 

\layout Section
\begin_inset LatexCommand \label{sec:Intro-Composants-HAL}

\end_inset

Composants HAL

\layout Standard
Chaque composant HAL est un morceau de logiciel avec, bien définis, des
 entrées, des sorties et un comportement.
 Ils peuvent être installés et interconnectés selon les besoins.
 Cette section liste certains des composants actuellement disponibles et
 décrit brièvement ce que chacun fait.
 Les détails complets sur chacun seront donnés plus loin dans ce document.

\layout Subsection
\begin_inset LatexCommand \label{sub:Programmes-externes}

\end_inset

Programmes externes attachés à HAL

\layout Description
motion
\begin_inset LatexCommand \index{motion}

\end_inset

 Un module temps réel qui accepte les commandes de mouvement en NML et inter-agi
t avec HAL 

\layout Description
iocontrol
\begin_inset LatexCommand \index{iocontrol}

\end_inset

 Un module d'espace utilisateur qui accepte les commandes d'entrée/sortie
 (I/O) en NML et inter-agit avec HAL 

\layout Description
classicladder
\begin_inset LatexCommand \index{ClassicLadder}

\end_inset

 Un automate programmable en langage à contacts utilisant HAL pour les entrées/s
orties (I/O)

\layout Description
halui
\begin_inset LatexCommand \index{halui}

\end_inset

 Un espace de utilisateur de programmation qui inter-agit avec HAL et envoie
 des commandes NML, Il est destiné à fonctionner comme une interface utilisateur
 en utilisant les boutons et interrupteurs externes.

\layout Subsection
\begin_inset LatexCommand \label{sub:Composants-internes}

\end_inset

Composants internes

\layout Description
stepgen
\begin_inset LatexCommand \index{stepgen}

\end_inset

 Générateur d'impulsions de pas avec boucle de position.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Stepgen}

\end_inset



\layout Description
encoder
\begin_inset LatexCommand \index{encoder}

\end_inset

 Codeur/compteur logiciel.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Encoder}

\end_inset



\layout Description
pid
\begin_inset LatexCommand \index{pid}

\end_inset

 Boucle de contrôle Proportionnelle/Intégrale/Dérivée.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:PID}

\end_inset



\layout Description
siggen
\begin_inset LatexCommand \index{siggen}

\end_inset

 Générateur d'ondes: sinusoïdale/cosinusoïdale/triangle/carrée, pour la
 mise au point.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Siggen}

\end_inset



\layout Description
supply
\begin_inset LatexCommand \index{supply}

\end_inset

 Une simple alimentation, pour la mise au point

\layout Description
blocks
\begin_inset LatexCommand \index{blocks}

\end_inset

 Un assortiment de composants (mux, demux, or, and, integ, ddt, limit, wcomp,
 etc.)

\layout Subsection
\begin_inset LatexCommand \label{sub:Pilotes de matériels}

\end_inset

Pilotes de matériels

\layout Description
hal_ax5214h
\begin_inset LatexCommand \index{hal-ax5214h}

\end_inset

 Un pilote pour la carte d'entrées/sorties Axiom Measurement & Control AX5241H

\layout Description
hal_m5i20
\begin_inset LatexCommand \index{hal-m5i20}

\end_inset

 Un pilote pour la carte Mesa Electronics 5i20

\layout Description
hal_motenc
\begin_inset LatexCommand \index{hal-motenc}

\end_inset

 Un pilote pour la carte Vital Systems MOTENC-100

\layout Description
hal_parport
\begin_inset LatexCommand \index{hal-parport}

\end_inset

 Pilote pour le(ou les) port(s) parallèle(s).
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Parport}

\end_inset



\layout Description
hal_ppmc
\begin_inset LatexCommand \index{hal-ppmc}

\end_inset

 Un pilote pour la famille de contrôleurs Pico Systems (PPMC, USC et UPC)

\layout Description
hal_stg
\begin_inset LatexCommand \index{hal-stg}

\end_inset

 Un pilote pour la carte Servo To Go (versions 1 & 2)

\layout Description
hal_vti
\begin_inset LatexCommand \index{hal-vti}

\end_inset

 Un pilote pour le contrôleur Vigilant Technologies PCI ENCDAC-4

\layout Subsection
\begin_inset LatexCommand \label{sub:Outils-Utilitaires}

\end_inset

Outils-Utilitaires

\layout Description
halcmd
\begin_inset LatexCommand \index{halcmd}

\end_inset

 Ligne de commande pour la configuration et les réglages.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Halcmd}

\end_inset

 

\layout Description
halgui Outil graphique pour la configuration et les réglages.
 (pas encore implémenté).

\layout Description
halmeter
\begin_inset LatexCommand \index{halmeter}

\end_inset

 Un multimètre pour les signaux HAL.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Halmeter}

\end_inset



\layout Description
halscope
\begin_inset LatexCommand \index{halscope}

\end_inset

 Un oscilloscope digital à mémoire, complétement fonctionnel pour les signaux
 HAL.
 Voir la section 
\begin_inset LatexCommand \ref{sec:Halscope}

\end_inset



\layout Standard
Chacun de ces modules est décrit en détail dans les chapitres suivants.

\layout Section
\begin_inset LatexCommand \label{sec:Legos}

\end_inset

Tinkertoys, Erector Sets, Legos et le HAL

\layout Standard
Cette première introduction au concept de HAL peut être un peu déconcertante
 pour l'esprit.
 Construire quelque chose avec des blocs peut être un défi, pourtant certains
 jeux de construction avec lesquels nous avons joué étant enfants peuvent
 nous aider à construire un système HAL.

\layout Subsection
Une tour

\layout Quote
Je regardais mon fils et sa petite fille de six ans construire une tour
 à partir d'une boîte pleine de blocs de différentes tailles, de barres
 et de pièces rondes, des sortes de couvercles.
 L'objectif était de voir jusqu'où la tour pouvait monter.
 Plus la base était étroite plus il restait de pièces pour monter.
 Mais plus la base était étroite, moins la tour était stable.
 Je les voyais étudier combien de blocs ils pouvaient poser et où ils devaient
 les poser pour conserver l'équilibre avec le reste de la tour.
 

\layout Standard
La notion d'empilage de cartes pour voir jusqu'où on peut monter est une
 très vieille et honorable manière de passer le temps.
 En première lecture, l'intégrateur pourra avoir l'impression que construire
 un HAL est un peu comme ça.
 C'est possible avec une bonne planification, mais l'intégrateur peut avoir
 à construire un système stable aussi complexe qu'une machine actuelle l'exige.
 

\layout Subsection
Erector Sets
\begin_inset Foot
collapsed true

\layout Standard
Le jeu Erector Set est une invention de AC Gilbert

\end_inset

 (Meccano en France)

\layout Standard
C'était une grande série de boites de construction en métal, des tôles perforées
, plates ou en cornières, toutes avaient des trous régulierements espacés.
 Vous pouviez concevoir des tas de choses et les monter avec ces éléments
 maintenus entre eux par des petits boulons.
 

\layout Quote
J'ai eu ma première boîte Erector pour mon quatrième anniversaire.
 Je sais que la boîte était prévue pour des enfants beaucoup plus agés que
 moi.
 Peut être que mon père se faisait vraiment un cadeau à lui même.
 J'ai eu une période difficile avec les petites vis et les petits écrous.
 J'ai vraiment eu envie d'avoir quatre bras, un pour visser avec le tournevis,
 un pour tenir la vis, les pièces et l'écrou.
 En persévérant, de même qu'en agaçant mon père, j'ai fini par avoir fait
 tous les montages du livret.
 Bientôt, je lorgnais vers les plus grandes boîtes qui étaient imprimées
 sur ce livret.
 Travailler avec ces pièces de taille standard m'a ouvert le monde de la
 construction et j'ai bientôt été au delà des projets illustrés.
 

\layout Standard
Les composants Hal ne sont pas tous de même taille ni de même forme mais
 ils permettent d'être regroupés en larges unités qui feront bien du travail.
 C'est dans ce sens qu'ils sont comme les pièces d'un jeu Erector.
 Certains composants sont longs et minces.
 Ils connectent essentiellement les commandes de niveau supérieur aux 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

physical pins
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

.
 D'autres composants sont plus comme les plateformes rectangulaires sur
 lesquelles des machines entières pourraient être construites.
 Un intégrateur parviendra rapidement au delà des brefs exemples et commencera
 à assembler des composants entre eux d'une manière qui lui sera propre.

\layout Subsection
Tinkertoys
\begin_inset Foot
collapsed false

\layout Standard
Tinkertoy est maintenant registered trademark of the Hasbro company.

\end_inset



\layout Quote
Le jouet en bois Tinkertoys est plus humain que l'acier froid de l'Erector.
 Le coeur de la construction avec TinkerToys est un connecteur rond avec
 huit trous équidistants sur la circonférence.
 Il a aussi un trou au centre, perpendiculaire aux autres trous répartis
 autour du moyeu.

\layout Quote
Les moyeux pouvaient être connectés avec des tiges rondes de différentes
 longueurs.
 Le constructeur pouvait faire une grosse roue à l'aide de rayons qui partaient
 du centre.
 

\layout Quote
Mon projet favori était une station spaciale rotative.
 De courtes tiges rayonnaient depuis les trous du moyeu central et étaient
 connectées avec d'autres moyeux aux extrémités des rayons.
 Ces moyeux extérieurs étaient raccordés entre eux avec d'autres rayons.
 Je passais des heures à rêver de vivre dans un tel dispositif, marchant
 de moyeu en moyeu et sur la passerelle extérieure qui tournait lentement
 à cause de la gravité dans l'espace en état d'apesanteur.
 Les provisions circulaient par les rayons et les ascenceurs qui les transféraie
nt dans la fusée arrimée sur le rayon central pendant qu'on déchargeait
 sa précieuse cargaison.

\layout Standard
L'idée qu'une 
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pin
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 ou qu'un 
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component
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 est la plaque centrale pour de nombreuses connections est aussi une notion
 facile avec le HAL.
 Les exemples deux à quatre (voir section 
\begin_inset LatexCommand \ref{cha:Tutoriel-HAL}

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) connectent le multimètre et l'oscilloscope aux signaux qui sont prévus
 pour aller ailleurs.
 Moins facile, la notion d'un moyeu pour plusieurs signaux entrants.
 Mais, c'est également possible avec l'utilisation appropriée des fonctions
 dans ce composant de moyeu qui manipulent les signaux quand ils arrivent,
 venant d'autres composants.

\layout Standard
Une autre réflexion qui vient à partir de ce jouet mécanique est une représentat
ion de 
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HAL threads
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.
 Un 
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thread
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 pourrait ressembler un peu à un chilopode, une chenille, ou un perce-oreille.
 Une épine dorsale, des 
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HAL components
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, raccordés entre eux par des tiges, les 
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HAL signals
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.
 Chaque composant prend dans ses propres paramètres et selon l'état de ses
 broches d'entrée, les passe sur ses broches de sortie à l'intention du
 composant suivant.
 Les signaux voyagent ainsi de bout en bout, le long de l'épine dorsale
 où ils sont ajoutés ou modifiés par chaque composant son tour venu.
 

\layout Standard
Les 
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Threads
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 sont tous synchronisés et exécutent une série de tâches de bout en bout.
 Une représentation mécanique est possible avec Thinkertoys si on pense
 à la longueur du jouet comme étant la mesure du temps mis pour aller d'un
 bout à l'autre.
 Un thread, ou épine dorsale, très différent est créé en connectant le même
 ensemble de modules avec des tiges de longueur différente.
 La longueur totale de l'épine dorsale peut aussi être changée en jouant
 sur la longueur des tiges pour connecter les modules.
 L'ordre des opérations est le même mais le temps mis pour aller d'un bout
 à l'autre est très différent.
 

\layout Subsection
\begin_inset LatexCommand \label{sub:Un-Exemple-en-Lego}

\end_inset

Un exemple en Lego
\begin_inset Foot
collapsed true

\layout Standard
The Lego name is a trademark of the Lego company.
 

\end_inset



\layout Standard
Lorsque les blocs de Lego sont arrivés dans nos magasins, ils étaient à
 peu près tous de la même taille et de la même forme.
 Bien sûr il y avait les demi taille et quelques uns en quart de taille
 mais tous rectangulaires.
 Les blocs de Lego se relient ensembles en enfonçant les broches mâles d'une
 pièce dans les trous femelles de l'autre.
 En superposant les couches, les jonctions peuvent être rendues très solides,
 même aux coins et aux tés.
 

\layout Quote
J'ai vu mes enfants et mes petits-enfants construire avec des pièces Lego
 (les mêmes Lego).
 Il y en a encore quelques milliers dans une vieille et lourde boîte en
 carton qui dort dans un coin de la salle de jeux.
 Ils sont stockés dans cette boîte car c'était trop long de les ranger et
 de les ressortir à chacune de leur visite et ils étaient utilisés à chaque
 fois.
 Il doit bien y avoir les pièces de deux douzaines de boîtes différentes
 de Lego.
 Les petits livrets qui les accompagnaient ont été perdus depuis longtemps,
 mais la magie de la construction avec l'imbrication de ces pièces toutes
 de la même taille est quelque chose à observer.
 

\layout Standard
Remarquez la similitude qu'il y a entre la description suivante, de la construct
ion d'un jeu de composants de mouvements dans le HAL et la construction
 d'un mur en Lego.

\layout Quote
Le module de mouvement exporte une 
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pin
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 pour chaque axe dans un espace Cartésien, une autre 
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pin
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 pour chaque axe dans un espace articulé.
 Quand il est chargé, il crée automatiquement un signal de "jonction" pour
 chaque axe et connecte automatiquement ces signaux de la 
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joint pin
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 à la 
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cartesean pin
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.
 Donc vous avez automatiquement un "trivkins" dès que vous chargez le module
 de mouvement.
 (trivkins: trivial kinematics; cinématique triviale, dans le cas ou chaque
 moteur déplace un seul axe à 90 degrés des autres)

\layout Standard
Le module de mouvement est comme des Lego en ligne de bout en bout.
 Trivkins est juste comme un simple bloc en chevauchant un autre.
 Les mouvements que font les broches lors du montage/démontage des pièces
 sont similaires à ce qu'on vient de voir.
 Mais le parallèle ne s'arrête pas là.

\layout Quote
Si vous avez besoin d'une autre cinématique, vous chargez un 
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\end_inset

kins component
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.
 Ce composant "connait" le nom des pins que le module de mouvement utilise
 pour chaque axe, pour les deux: joint et Cartésien.
 Quand il est chargé, il crée automatiquement les signaux, et connecte ses
 propres pins à celles du module de mouvement (qui va deconnecter les "jonctions
").
 Il peut aussi connaître le nom des 
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threads
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 utilisés par le module de mouvement et peut ajouter automatiquement ses
 propres fonctions à ces 
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threads
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.

\layout Standard
Trivkins est enlevé afin que les modules de mouvement puissent être répartis
 vers l'extérieur en utilisant d'autres modules, un pont différent est construit
 entre les pins d'entrée et celle de sortie.
 En terme de Lego, trivkins pourrait être un bloc gris et xxkins un bloc
 jaune.
 

\layout Quote
Ainsi, le résultat est que 24 
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HAL signals
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 et 2 
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HAL functions
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 sont configurés, sans qu'aucune action ne soit demandée à l'intégrateur
 autre que celle de charger le module.
 (24 signaux parce-que 6 axes * 2 parce-que en joint et en Cartésien * 2
 parce-que nous avons la cinématique inverse et l'inversion des signaux.
 Parce que les 
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HAL signals
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 existent, ils peuvent être mesurés ou visualisés lors des tests.
 Mais puisque tous les modules connaissent leurs noms et savent comment
 se connecter automatiquement, l'intégrateur n'a pas besoin de le savoir
 ni de s'en inquiéter.

\layout Standard
Ce genre de configuration automatique de HAL est possible parce que tous
 les modules de cinématique se "branchent" la même manière.

\layout Section
\begin_inset LatexCommand \label{sec:Problèmes-de-Timing-dans-HALL}

\end_inset

Problèmes de timming dans HAL

\layout Standard
Contrairement aux modèles physiques du câblage entre les boîtes noires sur
 lequel, nous l'avons dit, HAL est basé, il suffit de relier deux broches
 avec un signal hal, on est loin de l'action physique.

\layout Standard
La vraie logique à relais consiste en relais connectés ensembles, quand
 un relais s'ouvre ou se ferme, le courant passe (ou s'arrête) immédiatement.
 D'autres bobines peuvent changer d'état etc.
 Dans le style langage à contacts d'automate comme le Ladder ça ne marche
 pas de cette façon.
 Habituellement dans un Ladder simple passe, chaque barreau de l'échelle
 est évalué dans l'ordre où il se présente et seulement une fois par passe.
 Un exemple parfait est un simple Ladder avec un contact en série avec une
 bobine.
 Le contact et la bobine actionnent le même relais.
 

\layout Standard
Si c'était un relais conventionnel, dès que la bobine est sous tension,
 le contact s'ouvre et coupe la bobine, le relais retombe etc.
 Le relais devient un buzzer.

\layout Standard
Avec un automate programmable, si la bobine est OFF et que le contact est
 fermé quand l'automate commence à évaluer le programme, alors à la fin
 de la passe, la bobine sera ON.
 Le fait que la bobine ouvre le contact qui la prive de courant est ignoré
 jusqu'à la prochaine passe.
 À la passe suivante, l'automate voit que le contact est ouvert et désactive
 la bobine.
 Donc, le relais va battre rapidement entre on et off à la vitesse à laquelle
 l'automate évalue le programme.
 

\layout Standard
Dans HAL, c'est le code qui évalue.
 En fait, la version Ladder HAL temps réel de ClassicLadder exporte une
 fonction pour faire exactement cela.
 Pendant ce temps, un thread exécute les fonctions spécifiques à intervalle
 régulier.
 Juste comme on peut choisir de régler la durée de la boucle de programme
 d'un automate programmable à 10ms, ou à 1 seconde, on peut définir des
 
\begin_inset Quotes eld
\end_inset

HAL threads
\begin_inset Quotes erd
\end_inset

 avec des périodes différentes.

\layout Standard
Ce qui distingue un thread d'un autre n'est pas ce qu'il fait mais quelles
 fonctions lui sont attachées.
 La vraie distinction est simplement combien de fois un thread tourne.
 

\layout Standard
Dans EMC on peut avoir un thread à 50
\begin_inset Formula $\mu$
\end_inset

s et un thread à 1ms.
 En se basant sur les valeurs de BASE_PERIOD et de SERVO_PERIOD.
 Valeurs fixées dans le fichier ini.

\layout Standard
La prochaine étape consiste à décider de ce que chaque thread doit faire.
 Certaines de ces décisions sont les mêmes dans (presque) tous les systèmes
 emc.
 Par exemple, le gestionnaire de mouvement est toujours ajouté au servo-thread.

\layout Standard
D'autres connections seront faites par l'intégrateur.
 Il pourrait s'agir de brancher la lecture d'un codeur par une carte STG
 à un DAC pour écrire les valeurs dans le servo thread, ou de brancher une
 fonction stepgen au base-thread avec la fonction parport pour écrire les
 valeurs sur le port.

\the_end