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Como Configurar o EMC2
« Online: 22 de Dezembro de 2007, 07:33 »
Resolví criar este tópico para descrever um pouco como se configura o EMC2 num computador...

NOTA: este tópico estará sendo atualizado conforme as traduções forem feitas.
Antes de falarmos das configurações do programa propriamente dito, precisamos entender como proceder para obtermos resultados ótimos...Aceito sugestões para melhorias no texto descritivo, por favor...


Os sinais de passo (e direção) são gerados pelo programa que usa os pinos da porta paralela para enviá-los aos drivers, e já que estes sinais dependem do hardware e como o ambiente está configurado, deveremos nos preocupar em ajustar este ambiente e o programa para obtermos a melhor geração destes sinais...

Há alguns passos que devemos nos preocupar:

- Teste de Latência
- O que seu driver espera (em termos de tempos)
- Escolhendo o "Periodo-base" (Base_Period)
- Usando "Steplen", "Stepspace", "Dirsetup" e/ou "Dirhold"
« Última modificação: 23 de Dezembro de 2007, 12:56 por fgilii »



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Teste de Latência
« Resposta #1 Online: 22 de Dezembro de 2007, 08:09 »
Latência é o tempo que seu computador demora para parar de fazer alguma coisa e responder a um pedido externo.

No nosso caso, o "pedido" é como se fosse um "coração pulsante" que é o responsável tela referência de tempo para a geraçção de pulsos de passo.
Quanto menor a "Latência", mais rápidamente poderá rodar esta frequência do "coração", e assim o trem de pulsos será rápido e mais suave.

Latência é bem mais importante do que a velocidade da CPU. Um Pentium II que responde a interrupções em 10 microsegundos com consistência poderá dar melhores resultados doi que  um P4 Hyperthreading.

A CPU não é o único fator que determina a latência. A placa-mãe, placa de vídeo, portas USB e uma série de outros fatoresinfluenciam na latência. A melhor maneira de saber com o que estamos lidando será fazer um "Teste de Latência".

Nota: Durante o teste NÃO rode o EMC2 em hipótese nenhuma!
(esta descrição é para o Ubuntu 6.06 (Daper Drake) rodando o Kernel Magma RTAI)

Abra uma janela de "Terminal" e digite: (sem pular linha)

sudo mkdir /dev/rtf; sudo mknod /dev/rtf/3 c 150 3; sudo mknod /dev/rtf3 c 150 3; cd /usr/realtime*/testsuite/kern/latency; ./run

Responda com sua senha, e depois algo parecido com isso aparecerá: (para parar o teste, digite "Ctrl+C")

ubuntu:/usr/realtime-2.6.12-magma/testsuite/kern/latency$ ./run
*
*
* Type ^C to stop this application.
*
*

## RTAI latency calibration tool ##
# period = 100000 (ns)
# avrgtime = 1 (s)
# do not use the FPU
# start the timer
# timer_mode is oneshot

RTAI Testsuite - KERNEL latency (all data in nanoseconds)
RTH|    lat min|    ovl min|    lat avg|    lat max|    ovl max|   overruns
RTD|      -1571|      -1571|       1622|       8446|       8446|          0
RTD|      -1558|      -1571|       1607|       7704|       8446|          0
RTD|      -1568|      -1571|       1640|       7359|       8446|          0
RTD|      -1568|      -1571|       1653|       7594|       8446|          0
RTD|      -1568|      -1571|       1640|      10636|      10636|          0
RTD|      -1568|      -1571|       1640|      10636|      10636|          0


Durante o teste você deve "abusar" do computador, por exemplo abrindo janelas do navegador de internet, movendo janelas pela área de trabalho, copiando arquivos grandas de uma pasta para outra, fazer tocar algum CD de música, rodar um programinha OpenGL (em um outro terminal, digite "GLXGEARS" e ENTER)...

A idéia é fazer o computador usar recursos de processamento para conhecer a pior condição de latência.

Na última coluna - OVL_MAX - é o mais importante - anote o maior valor que aparecerá nesta coluna, pois este valor será usado para o resto do teste.

No exemplo acima vemos o valor 10636 nanossegundos (ou 10.6 microssegundos) foi o máximo (e neste caso é excelente), mas este teste rodou apenas alguns segundos - rode o teste por mais tempo, pois há algumas placas-mãe da INTEL que funcionam muito bem, mas a cada 64 segundos apresentam uma pessima latência de 300 us, mas que felizmente tem como se contornar (falaremos disso mais tarde.

Valores de "OVL_MAX" menores que 15-20 microssegundos (15000 - 20000 nano segundos) são considerados ótimos, e provavelmente o computador resultados ótimos.
Se a latência estiver entre 30-50 us, ainda terá bons resultados, mas as máximas frequências do trem de pulsos poderão ser um tanto desapontadoras, especialmente se estiver usando um driver de micropasso, ou o passo do fuso for um tanto curto...
Se os valores forem altos como 100us ou mais, significa que este computador não é um bom candidato a usar o EMC...

Se seu computador ofereceu valores altos, mas por exemplo ele está usando uma placa de video "onboard", talvez instalando uma placa "offboard" já ajude bem a melhorar a condição...
« Última modificação: 22 de Dezembro de 2007, 08:14 por fgilii »

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O que seu driver espera
« Resposta #2 Online: 22 de Dezembro de 2007, 21:07 »
Tipos diferentes de drivers requerem sinais de passo e direção com durações (tempos) específicos...
(um pouco de pesquisa na internet e consulta aos dados técnicos de seus drivers podem mostrar estes tempos)

Por exemplo, no manual do driver Gecko 203 encontramos o seguinte:

Frequencia de passo (Step Frequency):         0 a 200 kHz
Tempo de Pulso "0" p/ Passo (Step Pulse “0” Time):    0.5 uS min (passo quando o sinal cai)
Tempo de Pulso "1" p/ passo (Step Pulse “1” Time):    4.5 uS min
Direção (Direction Setup):        1 uS min (20 uS min mantendo o sinal depois do passo)

As especificações do Gecko G203V são:

Frequencia de passo (Step Frequency):         0 a 333 kHz
Tempo de Pulso "0" p/ Passo (Step Pulse "0" Time):    2.0 uS min (Passo quando o sinal sobe)
Tempo de Pulso "1" p/ passo (Step Pulse "1" Time):    1.0 uS min
Direção (Direction Setup):        200 nS (0.2uS) antes do sinal do pulso de passo subir
                                                 200 nS (0.2uS) mantendo o sinal depois do passo

Um diver Xylotex mostra em sua folha de dados técnicos uma excelente imagem das necessidades de tempos, que são:

Menor tempo de duração do comando DIR antes do pulso de passo   200nS (nanossegundos)
Menor tempo de duração do comando DIR depois do pulso de passo   200nS (nanossegundos)
Menor tempo de pulso de passo com sinal alto   2.0uS (microssegundos)
Menot tempo de pulso de passo com sinal baixo  1.0uS (microssegundos)
O passo acontece quando o sinal sobe

Um driver baseado num L297 (a cnc3ax por exemplo) teria as seguintes características:

Menor tempo de duração do comando DIR antes do pulso de passo (Setup time Ts)   1uS (microssegundo)
Menor tempo de duração do comando DIR depois do pulso de passo (Hold Time Th)   4uS (microssegundos)
Menor tempo de pulso de passo com sinal alto (Clock time Tclk)  0.5uS (microssegundos)
Menot tempo de pulso de passo com sinal baixo (Reset time Tr) 1.0uS (microssegundos)
O passo acontece quando o sinal sobe (transição entre baixo para alto)

Uma vez determinados estes números, seria interessante anotá-los para serem usados mais tarde...

Anexo imagens dos sinais do L297 e do Xylotex:

em breve informações específicas de drivers como "Smile" e "Apoena", que são largamente usados por nós
« Última modificação: 23 de Dezembro de 2007, 09:17 por fgilii »

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Escolhendo o "Periodo-base" (Base_Period)
« Resposta #3 Online: 22 de Dezembro de 2007, 21:39 »
O Período-Base (Base_Period) é como se fosse o "coração" do computador com o EMC...

A cada período, o programa gerador de passos decide se é o momento de enviar um novo pulso. Um período curto permite que se gerem mais pulsos por segundo dentro de certos limites.

Mas se este período for muito curto, seu computador irá gastar muito tempo gerando pulsos de passos que pode acontecer dele ficar extremanmente lento, ou mesmo chegar a travar...

A latência e as necessidades de tempos do driver influenciam no "tamanho" do período (menor tamanho) que se poderia usar no seu computador, o que veremos mais adiante...

Vamos ver o exemplo do Gecko primeiro. O driver G202 pode manusear pulsos de passo que vão de sinais baixos com 0.5uS e altos com 4.5uS, e precisam que os sinais de direção de ao menos 1uS antes do momento de transição (de alto para baixo), e se mantenham estáveis por 20uS depois do momento de transição.

A necessidade de tempo mais longa que ele demanda é o tempo de 20uS (hold time). Uma forma simples de aproximação seria ajustar o período em 20uS. Isso quer dizer que todas as alterações no PASSO e na DIREÇÂO estariam separadas em 20uS.

Isso pareçe bom, certo?

ERRADO!
Se houvesse ZERO de latência, todas as transições dos sinais estariam separadas por 20uS, e tudo estaria bem. Mas todos os computadores tem alguma latência.

Latência quer dizer retardo. Se o computador tem 11uS de latência, significa que algumas vezes os programas executam uma tarefa 11uS depois do que deveriam executar.

Se numa execução o programa está 11uS atrazado, e na próxima está "no tempo certo", o atrazo entre a primeira e a segunda execuções é de apenas 9uS.

Se na primeira foi gerado um sinal de pulso, e na segunda o bit de direção foi alterado, a necessidade de tempo mínimo de 20uS do driver Gecko G202 (hold time) não foi satisfeita.

Isso quer dizer que seu driver provavelmente deu um passo na direção errada, e a peça sendo usinada provavelmente estará com uma dimensão errada...

continua...
« Última modificação: 23 de Dezembro de 2007, 11:11 por fgilii »

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Escolhendo o "Periodo-base" (Base_Period)
« Resposta #4 Online: 22 de Dezembro de 2007, 21:51 »
continuação
A pior parte deste problema descrito acima é que ele é muito raro de acontecer. Os piores casos de latência devem acontecer apenas algumas vezes em um minuto, e em algumas vezes podem acontecer quando o sinal de direção está no nivel baixo. Então, teremos muito poucos erros que poderiam arruinar uma peça (e este é um problema que não tem como ser evitado, apesar de raro).

A maneira mais simples de tentar evitar isso é escolher um "Período-Base" que seria a soma da necessidade de maior tempo do seu driver, e o pior tempo de latência do seu computador (que foi testado como no capítulo descritivo acima - Latência).

Se por exemplo estiver rodando um driver Gecko com um tempo de 20uS (hold time), e o teste de latência mostrou que a máxima latência é de 11uS, então o "Período-Base (BASE_PERIOD) deverá ser ajustado em 20+11 = 31uS (31000 nano-segundos no arquivo ini), o que garante que se encontre as necessidades do driver com relação aos tempos...

Mas há mais um detalhe:
Para a geração de um pulso de passo, há a necessidade de se usar dois períodos. Um para iniciar o pulso e outro para terminá-lo. Desde que o período calculado é 31uS, ele necessita ser 2x31 = 62uS para criar um pulso de passo.
Isso quer dizer ainda que a frequencia de pulsos será de apenas 16,129 passos por segundo.
Não muito bom (mas não desista ainda - nós temos ainda que fazer alguns ajustes que serão mostrados na próxima seção)

Para os drivers Xylotex, os tempos (setup e hold time) são bem curtos, 200nS cada (0.2uS). O tempo mais longo é de 2uS no lado alto. Se seu computador tem latência de 11uS, então poderá ajustar o Período-Base (BASE_PERIOD) tão baixo quanto 11+2=13uS.

Com um período de apenas 13uS, um passo completo leva 2x13 = 26uS, e a máxima frequencia de geração de pulsos será de 38,461 passos por segundo!

Note que 13uS é um período bastante curto. Se tentar rodar o programa gerador de sinais a cada 13uS, não haverá tempo sobrando para rodar qualquer outra tarefa, e seu computador provavelmente iria travar.

Se você está encontrando períodos menores que 25uS, você deve começar com ao menos 25uS ou mais, rode o EMC, e observe como o EMC se comporta. Se tudo correr bem, você pode gradualmente ir reduzindo o período.
Se o ponteiro do mouse começar a ficar meio lento, e o computador começar a ficar lento, seu período estará um pouco curto. Volte ao valor anterior (um pouco maior) e deixe o computador rodando mais suavemente.

Neste caso, supondo que você começou os testes com 25uS, tentando chegar aos 13uS, mas descobriu que aos 16uS é seu limite - e qualquer coisa a menos que isso o deixa lento.
Com um período de 16uS e uma latência de 11uS, o menor tempo de saída será 16-11 = 5uS.
O driver necessita de 2uS, então há ainda alguma margem de segurança.

E margem é algo bom - nós não desejamos perda de passos.

E qual será a maior frequencia de geração de sinais?
Lembre-se, dois períodos para gerar um passo. Você ajustou em 16uS para o período, então um passo leva 32uS. A frequencia será de 31,250 passos por segundo...
« Última modificação: 22 de Dezembro de 2007, 22:14 por fgilii »

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Usando "Steplen", "Stepspace", "Dirsetup" e/ou "Dirhold"
« Resposta #5 Online: 23 de Dezembro de 2007, 10:27 »
"Steplen" (Step time) é o tempo de duração do sinal de PASSO em nível alto - no exemplo do L297, o tempo de 0.5us (Setup time Ts no gráfico)...
"Stepspace" (Step Space) é o tempo de duração do sinal de PASSO em nivel baixo - no exmplo do L297, o tempo de 1us (Reset time Tr)...
"Dirsetup" (Direction Setup) é o tempo de duração do sinal de DIREÇÃO antes do sinal de passo - no exemplo do L297, o tempo de 1us (Setup Time Ts)...
"DirHold" (Direction Hold) é o tempo de duração do sinal de DIERÇÃO depois do sinal de passo - no exemplo do L297, o tempo de 4us (Hold Time Th)...

"Steplen", "Stepspace", "Dirhold" e "Dirsetup" são campos que podem ser alterados na janela de configurações do driver, que aparecem na janela de configurações do Druida, conforme a janela do desenho abaixo...

Na última seção, nós submetemos o driver Xylotex a um período de 16uS obtendo uma frequencia de 31.250 passos por segundo de máxima velocidade. Já o driver da Gecko ficou nos 31uS e obtivemos uma frequencia não muito alta de 16.129 passos por segundo. No caso do driver Xylotex, teremos bons resultados, mas no caso do Gecko, poderemos tentar melhorar as coisas.

O problema com o driver G202 é a necessidade de 20uS (hold time). Somando-se a uma latência de 11uS que nos força a usar um período base lento de 31uS.

Mas o EMC2 possui certos parametros que podem ser manipulados e que permitem que se aumente os tempos dos períodos. Por exemplo, se o "steplen" for alterado de 1 para 2, então serão dois períodos entre o comêço e o final do pulso de passo. Da mesma forma, se o valor de "dirhold" for alterado de 1 para 3, haverá ao menos três períodos entre o pulso de passo e a alteração do pino de direção.

Se alterarmos o valor de "dirhold" para encontrar os 20uS de tempo de espera (hold time), então o próximo tempo mais longo será de 4.5uS (high time). Adiciona-se 11uS de latência aos 4.5uS high time, e obtém-se um período mínimo de 15.5uS.
Quando experimentar os 15.5uS, perceber que o compurtador ficou um pouco lento, aumenta-se este valor para 16uS.
Se deixarmos o valor de "dirhold" em 1 (o padrão), então o menor tempo entre o passo e a direção será o período de 16uS menos os 11uS de latência = 5uS, que não são os suficiente.

Precisamos de outros 15uS. Já que o período é de 16uS, precisamos de mais um período, então nós alteramos ovalor de "dirhold" de 1 para 2.
Agora o menor valor a partir do final do pulso de passo até o momento da alteração do sinal de direção será 5+16=21uS, e nós não precisamos nos preocupar com erros de direção com o driver Gecko por problemas de latência.

Se o seu computador tem uma latência de 11uS, então a combinação de 16uS de período-base, e um valor de 2 para "dirhold" assegura que sempre teremos satisfeitas as necessidades de tempo para um driver da Gecko. Para uma sequencia de passos (sem mudança de direção), o aumento do valor de "dirhold" não tem efeito. Ele leva dois períodos que totalizam 32uS para execuar cada passo, e teremos a mesma frequencia de 31.250 passos por segundo que obtivemos com um driver Xylotex...

O valor de 11uS de latência usados nestes exemplos é muito bom. Se você trabalhar estes exemplos com uma latência maior, como por exemplo 20 ou 25uS, a máxima frequencia de passos tanto para o Xylotex como para o Gecko será menor, mas as fórmulas serão sempre aplicadas para se calcular um Período-base (BASE_PERIOD) ótimo, ou mesmo para brincar com os valores de dirhold ou outros parametros do programa.

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Como Configurar o EMC2
« Resposta #6 Online: 23 de Dezembro de 2007, 11:44 »
A partir da última versão do EMC2 (2.2.2) foi criado um programa de configuração que nos auxilia no momento de criar um arquivo de configuração para um sistema baseado em motores de passo...

Chama-se "EMC2 Stepconf Wizard", e pretendo mostrar neste tópico algumas explicações das diversas janelas e campos importantes para nós...

Nota: estou traduzindo o programa de configuração, e as reproduçlões abaixo ainda são Beta - elas farão parte da próxima atualização do EMC2, mas gostaria de algumas opiniões de vocês, como por exemplo se o texto está claro, etc...

Esta é a janela de abertura do Druida:

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #7 Online: 23 de Dezembro de 2007, 11:46 »
Segunda tela:

Aqui pode-se tanto criar uma nova configuração, ou alterar alguma configuração que tenha sido criada e gravada no computador...

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #8 Online: 23 de Dezembro de 2007, 11:56 »
Terceira tela: Informação Básica da Máquina

Os campos que aparecem acima dispensam maiores explicações.

Chamo a atenção para os campos da parte de baixo, onde pode-se escolher:
- Tipo de Driver:
Há uma lista de drivers previamente criados, tais como Xylotex, Gecko, L297, e em breve teremos os nossos drivers "Smile" e "Apoena", pois estes além de terem suas características distintas, já são representativos na nossa comunidade...
Também há uma opção "outros" que permitem ao usuário alterar seus valores, e assim poderemos otimizar os ajustes caso necessário (como foram descritos nos capítulos acima...)

É nesta janela que vemnos os campos descritos anteriormente ("Step time", "Step Space", "Dirhold" e "Dirsetup").

Também é nesta janela que poderemos informar o "Tempo de Latência" que foi testado e anotado anteriormante...

Notem ainda que há um aviso que "se" o driver usa optoacopladores, ou condicionadores de sinal, os valores podem sofrer alterações...

No canto inferior direito da janela, aparecem dois campos importantes:
"Período-base mínimo" , e "Frequência Máxima"...
« Última modificação: 23 de Dezembro de 2007, 11:59 por fgilii »

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #9 Online: 23 de Dezembro de 2007, 12:07 »
Quarta tela: Ajustes da LPT...

Nesta janela se configuram os sinais em relação aos pinos da LPT, tanto para "Saídas" como para "Entradas"... (os valores desta imagem são só de exemplo)

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #10 Online: 23 de Dezembro de 2007, 12:22 »
Quinta tela: Configuração de Eixo (X, Y, Z ou outros)

Nesta tela é onde informamos:

- as características dos motores - (Passos do Motor por Volta)
- o método de acionamento - (Micropasso do Driver) - passo cheio = 1, meio passo = 2, etc),
- redução (se houver) entre "Motor" e "Fuso"
- Passo do Fuso
- Máxima Velocidade (em mm/segundo) (mais detalhes a seguir)
- Máxima Aceleração (em mm/segundo ao quadrado) (mais detalhes a seguir)

Na segunda parte desta mesma janela:

- Curso da Mesa = é onde informamos o tamanho da mesa, ou do curso de movimento, e é esta informação que atua como se fosse um Final de Curso "lógico"
Deve ser um valor grande o suficiente para ser maior que os trabalhos que costumamos enviar à máquina, mas menor ou igual ao tamanho físico da máquina - isso quer dizer que, se informarmos por exemplo 100mm, e o trabalho tiver digamos 120mm, o programa "não" o executará, informando que algum "limite" foi encontrado...

Caso a máquina tenha sensores de final de curso e de "origem" (home) fisicamente instalados e configurados, os campos "Local de Home", "Local do Sensor Home" e "Velocidade de Procura" e "Direção de Contato" estarão habilitados.


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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #11 Online: 23 de Dezembro de 2007, 12:40 »
Sexta tela: Teste do Eixo:

Na janela acima, notamos do lado direito em cima um botão "Testar Eixo"...

Através deste comando, chegamos a uma janela onde poderemos experimentar velocidades de deslocamento e de aceleração do eixo que está sendo testado/configurado...

O campo "Velocidade" experimentaremos ajustes de velocidades "lineares" e em "milimetros/segundo"...
(dica: se notar na janela anterios de Configuração de Eixo, na parte de baixo à direita o equivalente em Hz (Hertz) no campo "Frequencia da Máx. Velocidade")

O campo "Aceleração"Experimentaremos ajustes de acelerações deste eixo...
(dica: na janela anterior de Configuração de Eixos, na parte de baixo à direita há uma informação do tempo dispendido para alcançar a Máxima Velocidade, e a Distância de Aceleração em mm para que chegue à Máxima Velocidade...)

No quadro "Área de Teste" teremos opções para escolha do tipo de movimentação do Eixo sendo testado.
As opções são:
" +/- "  = e representa um movimento alternativo nas duas direções;
" - " = representa movimentos que vão iniciar na direção "negativa"
" + " = representa movimentos que vão iniciar na direção "positiva"

Ao Lado deste quadro de opções, há um campo onde pode-se informar o "Tamanho" do movimento desejado para o teste...

Atenção: Cuidado com a posição do eixo em relação ao tipo de movimento escolhido, e ao comprimento deste teste...

As teclas de JOG servem para movimentar aleatóriamente ou posicioná-lo em um lugar para efetuar o teste do eixo...

O botão "RODAR" inicia e finaliza o teste...

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #12 Online: 23 de Dezembro de 2007, 12:59 »
Para ajudar, vou colocar aqui umas planilhas de Excell (breve)...

MICK

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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #13 Online: 20 de Janeiro de 2008, 18:40 »
Fabio   nao  consigo  achar esses lugare no  emec2 para para configurar se pude me ajude ai  eu  bai  gravei  o  cd mas ate agora so  conseguir abrir ele mas asei  como  configurar


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Resolví criar este tópico para descrever um pouco como se configura o EMC2 num computador...

NOTA: este tópico estará sendo atualizado conforme as traduções forem feitas.
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- Teste de Latência
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Re: Como Configurar o EMC2
« Resposta #14 Online: 20 de Janeiro de 2008, 19:28 »
Mick,

É necessário fazer uma atualização do EMC...

Assim que possível, faço um tutorial de como se faz isso...



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