From ce34e8f7e0a24e33d03f89bb72a12ea1cb6f21f4 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Youmu Liu <105042599+Nitload-NSI@users.noreply.github.com> Date: Mon, 26 Jan 2026 09:36:22 +0800 Subject: [PATCH] add dir for future plan --- future/nc_il.md | 369 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ future/ngra.md | 111 +++++++++++++++ 2 files changed, 480 insertions(+) create mode 100644 future/nc_il.md create mode 100644 future/ngra.md diff --git a/future/nc_il.md b/future/nc_il.md new file mode 100644 index 00000000..c51e21cc --- /dev/null +++ b/future/nc_il.md @@ -0,0 +1,369 @@ +# 时序控制专用 IL 规范（草案 v0.1） + +## 1. 概述 + +本 IL（Intermediate Language）设计用于 i 线曝光机的实时运动控制与时序协调系统。它是一个**无分支、无跳转、无堆内存**的直线执行字节码，适用于确定性实时控制场景。 + +### 1.1 设计原则 +- **极简性**：无分支/跳转/循环，所有指令直线执行 +- **确定性**：固定长度指令（32-bit），WCET 可精确计算 +- **时间驱动**：所有动作通过时间戳对齐，而非依赖/分支控制 +- **安全性**：静态验证，无动态内存分配 + +### 1.2 适用场景 +- 多坐标系时序协调 +- 运动控制序列生成 +- IO 触发与数据采集 +- 轻量级数学运算（定点/简单序列生成） + +--- + +## 2. Bundle 结构 + +一个完整的传输单元称为 **Bundle**，包含三部分： + +``` ++----------------+ +| Header | 固定大小（建议 32 字节） ++----------------+ +| .data 段 | 可变长度，4B 对齐 ++----------------+ +| .instruction 段| 可变长度，每条指令 4B ++----------------+ +``` + +### 2.1 Header（32 字节） + +| 偏移 | 大小 | 字段名 | 说明 | +|------|------|---------------------|-------------------------------------------| +| 0 | 4 | `magic` | 魔数，建议 `0x58494C31` ("XIL1") | +| 4 | 2 | `proto_ver` | 协议版本，例如 `0x0001` | +| 6 | 2 | `bundle_type` | 包类型（运动/IO/通用） | +| 8 | 8 | `execute_at_tick` | 绝对执行时刻（64-bit tick） | +| 16 | 2 | `data_slot_count` | `.data` 段 slot 数量 | +| 18 | 2 | `instruction_count` | `.instruction` 段指令条数 | +| 20 | 4 | `flags` | 预留标志位 | +| 24 | 4 | `data_crc` | `.data` 段 CRC32 | +| 28 | 4 | `bundle_crc` | 整个 bundle CRC32（不含此字段本身） | + +--- + +## 3. .data 段 + +### 3.1 Slot 模型 +- **最小粒度**：4 字节（32-bit slot） +- **寻址方式**：所有指令通过 `slotIndex`（u8 或 u16）引用 +- **对齐规则**： + - 所有对象起始地址必须是 4B 的倍数（slot 对齐） + - 大对象可跨越多个 slot + - 如需更高对齐（8/16B），由 assembler 插入 padding slot + +### 3.2 支持的类型 + +| 类型名 | 大小（slot） | 对齐（slot） | 说明 | +|------------------|--------------|--------------|-----------------------------------| +| `INT32` / `U32` | 1 | 1 | 有符号/无符号 32 位整数 | +| `INT64` / `U64` | 2 | 2 | 64 位整数（占 2 个 slot） | +| `FLOAT32` | 1 | 1 | IEEE 754 单精度浮点（可选支持） | +| `MOTION_PROFILE` | N | 1 | 运动参数结构体（可扩展） | +| `VEC2` | 2 | 1 | 二维向量（2×i32 或 2×f32） | +| `ARRAY[N]` | N | 1 | 定长数组（每个元素 1 slot） | + +### 3.3 示例 + +```asm +.data +MOTION_PROFILE profile { + steps = 10, + direction = 0, + mode = 0 +} ; slot 0 ~ slot N-1 +INT32 tick 100 ; slot N +INT32 end 0 ; slot N+1 +``` + +--- + +## 4. Instruction 段 + +### 4.1 指令格式（固定 32-bit） + +``` ++-------+-------+-------+-------+ +| set | op | a | b | +| byte0 | byte1 | byte2 | byte3 | ++-------+-------+-------+-------+ +``` + +#### 字段说明 +- `set`（byte0）：指令集/域（Instruction Set） +- `op`（byte1）：域内操作码（Operation） +- `a`（byte2）：参数 A（8-bit） +- `b`（byte3）：参数 B（8-bit） + +#### 参数解释规则 +每条指令的 `(a, b)` 解释方式由 `(set, op)` 唯一确定： +- **双参数模式**：`a` 和 `b` 分别作为两个 u8 参数 +- **单参数模式**：`imm16 = a | (b << 8)`（小端序） + +**禁止同一 opcode 混用两种解释方式。** + +--- + +### 4.2 指令集分类（set 域） + +| set 值 | 域名 | 说明 | +|--------|--------|------------------------| +| `0x00` | TIME | 时间控制与同步 | +| `0x10` | MOTION | 运动控制 | +| `0x20` | SYS | 系统参数读写 | +| `0x30` | IO | IO 控制与数据上报 | +| `0xF0` | META | 元指令（END/NOP/FAULT）| + +--- + +### 4.3 指令表（最小集合示例） + +#### TIME 域（0x00） + +| op | 助记符 | 参数 | 说明 | +|------|--------------|--------------|---------------------------------------| +| 0x00 | `AT_TICK` | `imm16` | 等待直到绝对 tick，`imm16=slotIndex` | +| 0x01 | `WAIT_DT` | `imm16` | 相对等待 dt tick | + +**编码示例**： +```asm +AT_TICK tick ; 编码：0x00 0x00 [tick_slot_lo] [tick_slot_hi] +``` + +--- + +#### MOTION 域（0x10） + +| op | 助记符 | 参数 | 说明 | +|------|----------------|-----------|----------------------------------------| +| 0x00 | `AXIS_MOVE` | `a` | 执行运动，参数 `a=profile_slotIndex` | +| 0x01 | `AXIS_STOP` | `a` | 停止轴，参数 `a=axis_id` | +| 0x02 | `AXIS_START` | `a` | 启动轴队列 | + +**编码示例**： +```asm +AXIS_MOVE profile ; 编码：0x10 0x00 [profile_slot] 0x00 +``` + +--- + +#### SYS 域（0x20） + +| op | 助记符 | 参数 | 说明 | +|------|--------------|-----------|----------------------------------------------| +| 0x00 | `READ_SYS` | `a, b` | 读取系统参数，`a=dst_slot`, `b=sys_id` | +| 0x01 | `WRITE_SYS` | `a, b` | 写入系统参数 | + +**系统参数 ID（b）**： +- `0x00`：`SYS_TICK`（当前 tick） +- `0x01`：`SYS_STATUS`（设备状态） +- ...（可扩展） + +**编码示例**： +```asm +READ_SYS end SYS_TICK ; 编码：0x20 0x00 [end_slot] 0x00 +``` + +--- + +#### IO 域（0x30） + +| op | 助记符 | 参数 | 说明 | +|------|--------------|-----------|-------------------------------------------| +| 0x00 | `IO_SET` | `a, b` | 设置 IO，`a=pin`, `b=value` | +| 0x01 | `REPORT` | `a` | 上报数据，`a=src_slot` | +| 0x02 | `SAMPLE` | `a, b` | 采样，`a=chan`, `b=dst_slot` | + +**编码示例**： +```asm +REPORT end ; 编码：0x30 0x01 [end_slot] 0x00 +``` + +--- + +#### META 域（0xF0） + +| op | 助记符 | 参数 | 说明 | +|------|----------|------|------------------| +| 0x00 | `END` | 无 | 指令流结束 | +| 0x01 | `NOP` | 无 | 空操作 | + +**编码示例**： +```asm +END ; 编码：0xF0 0x00 0x00 0x00 +``` + +--- + +## 5. 完整示例 + +### 5.1 汇编源码 + +```asm +; 等待到指定 tick，执行一次运动，记录结束时刻并上报 + +.bundle t=123456 type=MOTION + +.data +MOTION_PROFILE profile { + steps = 10, + direction = 0, + mode = OPEN_LOOP +} ; slot 0 +INT32 tick 100 ; slot 1 +INT32 end 0 ; slot 2 + +.instruction +AT_TICK tick ; 等待到 tick=100 +AXIS_MOVE profile ; 执行运动 +READ_SYS end SYS_TICK ; 读取当前 tick 到 end +REPORT end ; 上报 end +END ; 结束 +``` + +--- + +### 5.2 二进制布局（示意） + +#### Header（32 字节） +``` +58 49 4C 31 00 01 00 01 00 01 E2 40 00 00 00 00 +03 00 05 00 00 00 00 00 XX XX XX XX YY YY YY YY +``` +- magic: `XIL1` +- proto_ver: `0x0001` +- bundle_type: `0x0001`（MOTION） +- execute_at_tick: `123456` +- data_slot_count: `3` +- instruction_count: `5` +- CRC 略 + +#### .data 段（3 slots × 4 bytes = 12 bytes） +``` +; slot 0: MOTION_PROFILE（示意，实际结构依实现） +0A 00 00 00 ; steps=10 +00 00 00 00 ; direction=0, mode=0 + +; slot 1: tick=100 +64 00 00 00 + +; slot 2: end=0 +00 00 00 00 +``` + +#### .instruction 段（5 条 × 4 bytes = 20 bytes） +``` +00 00 01 00 ; AT_TICK slot[1] +10 00 00 00 ; AXIS_MOVE slot[0] +20 00 02 00 ; READ_SYS slot[2], SYS_TICK +30 01 02 00 ; REPORT slot[2] +F0 00 00 00 ; END +``` + +--- + +## 6. 校验与安全 + +### 6.1 静态验证（加载阶段） +- Header CRC 校验 +- `data_slot_count` 与实际长度一致性 +- `instruction_count` 与实际条数一致性 +- 所有 slotIndex 不越界（`< data_slot_count`） +- 所有 `(set, op)` 在白名单内 + +### 6.2 运行时保护 +- 执行时间上限（timeout） +- 状态机约束（例如未 Homed 禁止 MOTION） +- 参数范围校验（速度/加速度/行程边界） +- 看门狗与硬件急停链路 + +### 6.3 错误处理 +- 验证失败：拒绝加载，返回错误码 +- 执行超时：触发 FAULT，进入安全态 +- 非法 opcode：触发 FAULT + +--- + +## 7. 工具链 + +### 7.1 Assembler（文本 → 二进制） +- 输入：`.asm` 汇编文本 +- 输出：`.bin` bundle 二进制 +- 功能： + - 符号表管理（slotIndex 分配） + - CRC 自动计算 + - 对齐与 padding 插入 + +### 7.2 Disassembler（二进制 → 文本） +- 输入：`.bin` bundle 或抓包数据 +- 输出：可读汇编文本 +- 功能： + - 指令解码 + - slotIndex 显示（可选符号名） + - CRC 验证 + +### 7.3 Debugger / Simulator（可选） +- 离线模拟执行 +- 单步调试 +- 时间轴可视化 + +--- + +## 8. 扩展与版本化 + +### 8.1 版本控制 +- 每个 bundle 携带 `proto_ver` +- 节点启动时上报支持的版本列表 +- 主控拒绝不兼容版本的 bundle + +### 8.2 向后兼容策略 +- 新增 opcode 分配到未使用的 `(set, op)` +- 已有 opcode 语义不变 +- 大版本变更时允许不兼容 + +### 8.3 未来扩展点 +- 子过程/宏指令（`CALL_MACRO`） +- 条件执行（predication，非跳转） +- 多轴并行编排（multi-axis bundle） + +--- + +## 9. 附录 + +### 9.1 字节序 +- 所有多字节字段使用**小端序（Little-Endian）** + +### 9.2 Tick 分辨率 +- 建议：1 tick = 1 µs 或 10 µs +- 由系统配置决定，在文档中明确 + +### 9.3 MOTION_PROFILE 结构（示例） +```c +struct MotionProfile { + int32_t steps; // 步数 + uint8_t direction; // 方向：0=负，1=正 + uint8_t mode; // 模式：0=开环，1=闭环 + uint16_t reserved; // 预留 + int32_t velocity; // 速度（可选） + int32_t acceleration; // 加速度（可选） +}; +``` + +--- + +## 10. 参考文献与致谢 +- VLIW 架构设计原则 +- PLC 微编程语言 +- 实时系统可验证字节码设计 + +--- + +**文档版本**：v0.1 +**最后更新**：2026-01-25 +**维护者**：[你的团队名称] \ No newline at end of file diff --git a/future/ngra.md b/future/ngra.md new file mode 100644 index 00000000..f01df72c --- /dev/null +++ b/future/ngra.md @@ -0,0 +1,111 @@ +# ngra 技术构想与里程碑路线图（草案） + +> 当前阶段：项目尚在早期准备期（正则状态机 + CPU 线代库同步开发）， +> ngra 核心尚未正式开工，因此本文仅作为整体方向与路线规划。 + +--- + +## 1. ngra 的核心定位 + +ngra 是一个以 **“语法岛划分 + token 序列驱动”** 为核心的结构化前端系统， +目标是支持多语言解析、可扩展语义分析，并最终作为跨语言编译链的一部分。 + +核心原则： + +- 强制内置 token 集，避免不受控的字符正则扩展 +- 规则描述以 **token 序列 + 结构规则** 为主 +- 优先工程可行性与可维护性，而非极端语法自由度 + +--- + +## 2. 解析策略 + +### 2.1 语法岛 + 并行语义模型 +- **第一阶段：语法岛划分** + - 得到最外层符号结构（schema / entity / function / block 等） +- **第二阶段：并行语义分析** + - 岛屿之间并行解析与语义分析 + - 外层上下文以只读快照共享 + +### 2.2 宏处理策略 +- 宏视为结构级符号 +- 进行“替换 → 局部重解析” +- 避免在完整语法解析中引入宏的动态不确定性 + +--- + +## 3. 输出形式 + +ngra 的输出形态计划分为两级： + +- **High AST**：语义节点 +- **Low-level C# AST**：可降级、可转译的中间表示 + +后续可进一步扩展为 LLVM-like IR 或面向 GLSL 的特化 IR。 + +--- + +## 4. 里程碑路线图（先 EXPRESS 后 Lua） + +### 里程碑 1：EXPRESS 前端（ISO 10303-11） +**目标**：解决 STEP 文件解析的关键技术依赖 +**原因**：EXPRESS 是 STEP 模型解释的核心语言，必须优先完成 + +交付内容： +- EXPRESS 的 token 规则集 +- 语法岛划分策略（schema / entity / type / rule） +- EXPRESS AST + 语义检查（最小闭环） +- STEP 文件解析所需的语义映射基础 + +--- + +### 里程碑 2：Lua 前端（通用前端验证） +**目标**：验证 ngra 可作为图灵完备语言前端 +**理由**：Lua 语法稳定、结构清晰，适合验证通用性 + +交付内容： +- Lua 最小子集语法 +- Lua AST → Low-level C# AST +- 最小执行闭环（不依赖外部解释器） + +--- + +### 里程碑 3：内部脚本系统 +**目标**：将 ngra 发展为可扩展脚本前端 + +交付内容： +- 统一 AST/IR 接口 +- Low-level C# 执行/编译通道 +- 标准化 token / 规则机制 + +--- + +### 里程碑 4：C# → GLSL（GPGPU 编译链） +**目标**：将符合约束的 C# 子集转译为着色器语言 + +交付内容： +- C# 可转译子集规范 +- Low-level C# → GLSL 编译器 +- GPGPU 运行时绑定支持 + +--- + +## 5. 当前阶段说明 + +当前阶段尚处于准备期： + +- 正则状态机仍在开发 +- 同时进行 CPU 线性代数库开发 +- ngra 核心尚未正式启动 + +因此本文仅作为 **方向与路线规划**，具体实现细节将在核心启动后展开。 + +--- + +## 6. 后续可展开内容（待定） + +- EXPRESS 最小语法子集 +- Lua 最小可运行语法集 +- Low-level C# AST 草图 +- C# → GLSL 子集约束清单 +- 规则 DSL 草案 \ No newline at end of file