起因

机床界面篇定了编程屏和仿真屏，两块屏吃的是同一样东西：段表——直线和圆弧排成的几何清单，仿真渲染它，插补执行它，运行屏显示"当前执行第几段"查的还是它。段表从哪儿来，就是这篇的事：把程序文本变成段表。

程序文本有两代，都得吃。老厂里流通的存量几乎全是 3B——HF 时代三十年攒下来的程序，老师傅图纸柜里的 U 盘拷出来的全是它；新 CAD/CAM 后处理吐出来的又是 G 代码。只吃一样，机器要么接不上行业存量，要么对不上新工具。这两代语言各自的来历——3B 为什么五个字段全无符号、G 代码的模态为什么存在——单独开了一篇：G代码与3B代码详解。解析器还是应用篇里少数不依赖运动控制卡手册就能动工的模块：输入文本、输出段表，纯函数，没有硬件依赖——顺手把它做成全系统第一个能在开发机上跑 cargo test 的模块，测试向量当回归资产攒起来。

一、先定段表：解析器的输出契约

先把输出定死，再写解析。段表是编程、仿真、插补三方的契约，它的形态比任何一方的代码都稳定：

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/// 一段。坐标全部绝对值、单位 µm、类型 i64——解析器内部就把方言差异消化干净
pub enum Seg {
    Line  { xe: i64, ye: i64, ue: Option<i64>, ve: Option<i64> }, // XYUV 四轴直线
    Arc   { xe: i64, ye: i64, cx: i64, cy: i64, ccw: bool },     // 圆心绝对坐标
    Rapid { xe: i64, ye: i64 },
    Dwell { ms: u32 },
    Comp  { side: Side, d_no: u8 },          // G41/G42 + D 号（补偿值在参数区查）
    Taper { side: Side, millideg: i32 },     // G51/G52 + A 角度（毫度）
    CompOff, TaperOff, Stop, OptStop, End,
}

pub struct Row {              // 段表实际是一行行来的，每行带出处
    pub src_line: u32,        // 源程序行号——运行屏"当前执行哪一行"、报错跳行都靠它
    pub seg: Seg,
}

三条设计决定：

• 绝对 µm 一口径。G 代码的 I J 是相对起点、3B 的坐标是"相对起点或圆心"还无符号——这些方言差异全部在解析器内部归一成绝对坐标。下游的仿真和插补不应该知道程序原来是什么格式
• 补偿和锥度只记录、不展开。G41/G42 的转接拐角、G51 的 UV 联动量是几何变换，归插补和补偿篇做。解析器忠实记录"从这段起补偿左、D03"就够——层次混了，解析器会变成半个插补器，两头都不好改
• ue/ve 做成 Option。AutoCut 系的方言用 XYUV 四坐标直接编锥度，普通程序没有 UV，Option 表达"这一段带不带锥度联动"，不带就是平面切割

二、G 代码：词法、模态与我们的方言

先说丑话：G 代码没有强制标准，每家控制器的方言都不一样。所以第一件事是把我们自己的子集定义清楚，子集之外的东西一律显式报"不支持的代码"，不静默忽略——静默忽略等于给碰撞和废件埋雷。

词法简单：一行一个块，块里是"字母+有符号数"的词序列。(括号注释)、;行注释、行首 N 号（解析后丢弃，只保留行号）、/ 块删除开关（界面上一键切换跳过）。词法之前先过一遍全角字符检查——中文输入法敲出来的Ｇ和Ｘ是全角，肉眼分不出来，词法直接报"全角字符"，错误信息里把行列出来。

真正要当心的是模态（续效）。G01 之后连续十行只有坐标，运动方式还是 G01——解析器是个状态机，每个模态组各自记住当前值：

坑：数值不用 f64，手工解析成定点 µm。 0.1 在二进制里是无穷小数，f64 累加几千段能漂出 1µm——对 0.005mm 精度目标的机器这是白送的系统误差。手工解析：整数部分 ×1000，小数逐位 ×10^(2−i)，一步到位是 i64。配套两条纪律：小数超过 3 位（mm 的 µm 分辨率）报错不截断——静默吃掉 0.0004 的差值，闭环里永远查不出来；遇到 , 报"疑似德语区小数点"的专用错误码——德语区 CAM 导出的 X12,345 真实存在，解析成 12 和 345 两个字就是废件（CSV 分隔符同一个坑，国际化篇）。

圆弧两种写法都收，但偏爱 I J：G02 X Y I J 圆心是起点相对增量，几何无歧义；G02 X Y R 半径格式一个 R 对应两个圆心，按惯例正 R 取小圆弧（≤180°）、负 R 取大圆弧，弦长大于 2|R| 报错。R 格式解析完同样折算成绝对圆心进段表。

I J 格式自带一个白捡的校验——起点半径和终点半径必须一致：

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// 抄错 X Y 或 I J，最先暴露在这里
let rs2 = dist2(s, c);           // (sx-cx)² + (sy-cy)²，i64 装得下（±2m 即 ±2e6 µm）
let re2 = dist2(e, c);
if (rs2 - re2).abs() > TOL2 {
    return Err(ArcRadiusMismatch { line, rs2, re2 });  // 两边半径差多少，错误信息里直接给数
}

整圆是 I J 的专属能力：X Y 省略（等于起点）加 I J 就是一个 360°——3B 表达不了整圆，这是两代格式的能力差，导入 3B 时整圆必然是四段，段数对不上要心里有数。

F 字段解析了、存了，但它在线切割里的含义和普通 CNC 不一样：实际进给速度由放电状态反馈调节——放电 ISR 统计的平均电流和短路率实时调插补步频（HF 时代叫"变频"），F 只是初值和上限。把 F 当恒速用，切割效率直接掉一半，这是线切割和铣削 CNC 的思维方式差异，调度篇的放电反馈环就是为它建的。

三、3B：五字段、无符号与象限

3B 一行一段，格式是 B X B Y B J G Z，五个字段全是没有符号的整数（µm）：

符号信息全藏在 Z 里，这是 3B 时代给硬件省掉的麻烦，现在全成了解析器的活。

直线的重建最省事：L1–L4 给出终点相对起点的象限，符号一挂，终点 = 起点 + (±X, ±Y)。计数方向对直线的规则是终点坐标绝对值大的轴（|X|>|Y| 取 GX），J 等于那个大数——解析器重算一遍和纸面对数，抄错的 X Y 直接现形。

圆弧是 3B 解析的硬骨头，一步一步来。关键是先接受一个事实：3B 的圆弧不直接给终点——逐点比较法的机器拿圆心定位、拿计数器判终，终点是插补走出来的。解析器要把这个过程用几何重建出来：

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已知：S（绝对，上一段终点）、Z、G、J、X、Y（均无符号）
1. 起点相对圆心的向量 r_s：象限符号由 Z 的数字定（NR2 → 第二象限 → r_s = (−X, +Y)）
2. 圆心 C = S − r_s；半径 R = √(X²+Y²)
3. 起点在计数轴上的步进方向 σ，由（顺/逆， 起点象限， G）查表——NR1 逆圆起点在 Q1，
   x 递减 y 递增：G=GX 时 σ=−1，GY 时 σ=+1
4. 单象限段（不跨轴）：终点在计数轴上 e_G = s_G + σ·J；另一轴由圆方程解出，
   两个根按扫过方向所在象限取一个
5. 跨象限段：按坐标轴逐象限累计投影（教材的 J 累加规则），整象限的跨度先扣掉，
   余量在末象限内按第 4 步收尾
6. 复核：按重建出的圆弧重算 G 轴总投影，与纸面 J 对不上 → 报错，X/Y/J 至少一个抄错

第 6 步是 3B 的 J 天生该当的角色：校验和。纸面 J 是人抄的，几何是机器算的，两边对不上必有一边错。老程序库里 J 抄错一位数是真实发生率最高的错误，靠这一步在导入时就抓住，而不是切到一半轨迹合不拢。

三个坑，都真踩过的人才知道疼：

• 圆弧 X Y 的口径分歧：主流教材和 HF 系机器是"起点对圆心"，个别老教材写成终点对圆心。机器逻辑站在起点这边——逐点比较法要的是圆心加判终计数，终点本来就是走出来的。拿不准的历史程序，两种解释都按上面流程跑一遍，能通过 J 复核且轮廓闭合的那种解释是对的
• 起点恰在坐标轴上的象限归属：约定俗成是"算即将进入的象限"，但各家老控制器的习惯不统一。导入器留一个开关（轴上起点按进入象限/按离开象限），默认前者，配合闭合校验用
• 4B/5B 别当 3B 硬啃：4B 在 3B 尾上多了补偿符号和半径，直接按 3B 解析会在第 6 步 J 复核大面积报错——报错信息里提示"疑似 4B 格式"，导入器单独走 4B 路径

四、两种文本一个骨架：全局校验

单段级的检查（J 复核、半径一致、弦长 2R）抓的是抄写错误。还有一类错误单段看不出来，得整条轨迹一起看：

• 轮廓闭合：线切割程序绝大多数是封闭轮廓（凹模型腔、外形），末段终点必须回到首段起点，容差给 2µm。3B 圆弧任何一个字段抄错，最后多半在闭合这一步现形——上一节两个"拿不准"的开关，最终裁决也是它
• 软限位：段表整体对轴行程包络检查一遍，越界段标出（机床界面篇仿真屏的三项预检之一，数据在这一步备好）
• 补偿/锥度状态配对：G41 之后没有 G40 就 M02、G51 挂着没 G52——状态机的收尾检查，漏关的补偿会在下一次加工时带着上一次的偏移量，这是废件制造机
• 首段防呆：程序一上来就 G02——没有前一段建立位置上下文，模态坐标机状态没初始化，直接报"程序必须以定位或直线段开始"

错误报告的形态照编程界面（机床界面篇）的闭环设计：错误码用报警码体系的程序段，信息带行号 + 字段 + 两个数（纸面值 vs 重算值）。“第 47 行 J 与几何不符：纸面 3400，重算 3410"比"解析失败"值钱一百倍——前者老师傅自己就能把程序改了，后者只能打电话。

五、容量、归属与测试

工程账三笔：

• 内存归属：段表是变长的、程序有多大有多大，只能上堆——堆只有 Core1 合法（架构红线），解析跑在协作层 Core1，正好。每行 Row 加 Seg 按 48B 算，十万段约 5MB，给段表设显式上限并在编程界面显示余量，别让一个异常程序把服务核的堆吃穿
• 性能不用操心：词法是逐字符状态机，十万段毫秒量级，“保存即查"毫无压力。真正慢的是人找错，所以第 4 节的错误信息质量比解析速度重要一个数量级
• 测试是这个模块最大的红利：解析器纯函数、无硬件依赖，是全系统第一个能在开发机上 cargo test 的模块。golden 文件攒起来——矩形件、带圆角的凸模、锥度口沿、老师傅的历史程序各存一份，连同期望段表一起进仓库。以后改解析器，先跑测试再上机，半夜不用蹲车间

总结

实战清单：绝对 µm 段表契约（Seg/Row、src_line 溯源、Option 承载 XYUV）；G 代码模态状态机 + 方言子集表（不支持显式报错）+ 定点解析（拒 f64、3 位小数封顶、德语逗号专用码）+ I J/R 双格式与半径一致性校验 + 整圆；3B 五字段与象限指令、圆心重建六步（含 J 累加规则与复核）+ 三个坑（口径分歧用 J 与闭合裁决、轴上起点开关、4B 识别）；全局校验四件套（闭合 2µm、软限位、状态配对、首段防呆）+ 错误信息带行号字段双数值；Core1 堆归属 + 48B/段容量账 + host 侧 cargo test 与 golden 集。跑通标志：老师傅的历史 3B 程序库成批导入，J 复核和闭合校验双零误报；故意篡改一个 J、一个 I、删一个 G40，三种坏程序都被对应检查抓住且错误信息能直接指导改程序；仿真屏把解析出的段表画出完整轨迹；G 和 3B 两份等价程序解析出的段表逐字节一致。

下一篇先补两代语言的来龙去脉：G代码与3B代码详解——两代线切割程序语言的来历、格式与方言——格式为什么长这样，线切割的编程和铣床差在哪。执行侧的插补紧随其后。

参考链接

• LinuxCNC G 代码文档——最详尽的开放 G 代码方言参考，模态分组和 I J/R 语义对照用
• NIST RS274NGC 解释器标准——G 代码解释器设计的经典文献，状态机分组的思路来源
• 本系列：机床界面实战（编程/仿真屏与错误闭环）、中断驱动的硬实时层与协作式主循环（放电反馈调节进给的通路）、国际化实战（德语区小数点与注释转码边界）、参数系统与断电恢复实战（D 号补偿值与坐标系偏置的存取）