Note-18.Arduino uno 和 cnc shield 使用GRBL

版本

GRBLv0.9/GRBLv1.1

V1.1和V0.9相比较，改变了$10的状态报告和增加了新的$30/ $31的主轴转速设置和$32的激光模式设置。

指令

定义

描述

$

显示设定值

显示当前存储在arduino EEPROM中的GRBL设定值

$0=10

步进脉冲长度（微秒）

设定发送给步进电机的步进脉冲长度（高电平时间），即步进电机可识别的最短步进脉冲长度，可查看步进电机数据手册确认，默认值为10微秒。

$1=25

步进电机使能闲置时间

在GRBL完成一个运动指令后，以毫秒为单位设置步进电机使能状态的闲置时间，如果设置为255则始终保持步进电机为使能状态用以保持当前位置。通常设置25-50毫米的使能延时时间以确保轴完全移动到了目标位置。

$2=0

步进脉冲配置

定义发送给步进电机驱动的步进信号。默认情况，步进信号以low开始向high变化表示一个脉冲信号。在经过$0设置的步进脉冲高电平时间后，恢复为低电平。通常无需设置此参数。

例如：如果要反向X轴和Z轴的脉冲信号，则设置$2=5。

$3=6

轴运动方向

在不改变接线的情况下改变对应轴步进电机的运动方向，默认情况下，GRBL设定当方向引脚为低电平时沿轴正向移动，高电平时沿轴反向移动。具体数值和$2步进脉冲设置项表相同。

$4=0

设置步进驱动使能引脚

控制步进驱动使能引脚的电平信号，默认情况下，步进使能引脚为高电平时禁用电机驱动，低电平时使能电机驱动。当$4=1表示将使能引脚的电平定义为高电平HIGH，即高电平使能，低电平禁用。

$5=0

设置限位引脚

默认限位开关使用arduino内部上拉电阻将该引脚设置为高电平HIGH，当触发限位开关时引脚变为低电平LOW。如果设置$5=1则表示当接收到高电平HIGH时表示限位开关被触发，当设置$5=1时，必须外接下拉电阻。GRBLv0.9不支持NC常闭限位。可以在config.h文件中禁用限位引脚内部上拉电阻。

$6=0

设置探针引脚

默认使用arduino内部上拉电阻将该引脚设置为高电平HIGH，当触发时引脚变为低电平LOW。如果设置$6=1则表示当接收到高电平HIGH时表示探针被触发，当设置$6=1时，必须外接下拉电阻。

$10=3

状态报告

定义发送给用户的实时状态数据。

对于v0.9，当发送“？”指定给GRBL，其会返回运行状态，机器位置和工作位置，且不能关闭。如果需要返回多个状态数据，则将所需类型的值相加发送给GRBL即可。

例如，要取货工作坐标位置（2）和限位引脚（16）的状态报告信息，则需要设置$10=18。

对于v1.1，当发送“?”指令获取状态报告。该数据报告包括当前运行状态、实时位置、实时输入速率、引脚状态、当前覆盖值、缓冲区状态和当前执行的g-code行号(如果通过编译时选项启用)。

为了保持简单和一致，Grbl v1.1只有两个报告选项。这些主要是为用户和开发人员设置的。

• 可以指定位置类型来显示机器位置(MPos:)或工作位置(WPos:)，但不再同时显示两者。在通过串行终端直接与Grbl交互的某些场景中，启用工作位置是有用的，但默认情况下应该使用机器位置报告。
• Grbl的计划器和串行RX缓冲区的使用数据可能是启用的。这显示了各自缓冲区中可用的块或字节的数量。这通常用于在测试流接口时帮助确定Grbl的执行情况。这在默认情况下应该是禁用的。

使用下表启用和禁用报告选项。只需添加想要启用的列表值，然后通过发送Grbl设置值来保存。例如，带有机器位置和无缓冲区数据报告设置的默认报告为$10=1。如果需要工作位置和缓冲区数据，则设置为$10=2。

$11=0.020

节点偏差（Junction Deviation，毫米）

可认为是转弯速度。较高的值表示允许在拐弯处快速运动，但可能丢步从而降低准确性。反之则转弯速度低，但能避免丢步从而提高准确性。

$12=0.002

弧度公差(毫米)

GRBL将曲线视为很多小直线的集合，该设置用于定义曲线的平滑度，默认为0.002毫米，通常不需要修改该值，因为大多数的机器设备都小于此精度值。

$13=0

反馈单位

设置位置反馈单位，$13=1表示英寸，$13=0表示毫米

$20=0

是否启用软限位

需要启用“Homing”，如果启用则将检查GCode指令是否有超出机器最大行程限制。$20=1表示启用，$20=0表示禁用。

$21=0

是否启用硬限位

需要安装限位开关，当限位开关触发时，则进入“Alarm”模式，该模式下，机器运动，主轴和冷却系统都被关闭。

$22=0

是否启用归零

需要安装限位开关，当启用归零后将锁定所有GCode指令直到归零完成。

$23=1

归零方向

允许设定归零方向，默认先Z轴正向移动归零，然后XY正向移动归零。如果限位开关在负方向，则需要设置归零方向，具体和$2步进脉冲设置项表相同。

$24=50.000

归零进给速率(mm/min)

归零操作首先会以较高的速率寻转限位开关，在确定限位开关后，在以此设定的较低速率确定原点精确位置。在此使用的进给速率越低归零位置越准确。

$25=635.000

归零搜寻速率(mm/min)

在归零时寻找限位开关的速度。将此值设置为不撞坏限位开关的最大值。在归零操作中，先以seek定义的速度寻找限位开关，再以feed定义的速度精确定位原点。

$26=250

归零限位开关消抖时间Homing Debounce(msec)

用于限位开关软件消抖的延时时间（毫秒），通常值为5-25毫秒。

$27=1.000

归零后离开限位开关的距离Homing Pull-off(mm)

定义在定位原点后，远离限位开关的距离以便不触发硬限位。

$100=314.961

X轴步进速度(steps/mm)

定义给定距离所需的步进数。Steps/mm = (Steps per Revolution)*(Microsteps) / (mm per Revolution)

1.Steps per Revolution = 200，表示步进电机旋转一圈所需的步数，对于1.8度步进电机，旋转一周所需步数为360/1.8=200步。

2.Microsteps - 1,2,4,8,16,32，由步进驱动器细分数确定，细分数越高精度越高，但力矩越小。对于DRV8825如果使用3个跳线帽，则细分数为32，即旋转一圈需要200*32=6400个脉冲。对于A4988如果使用3个跳线帽，则细分数为16，即旋转一圈需要200*16=3200个脉冲

3.mm per Revolution，对于GT2同步轮，即旋转一圈行进20个齿，齿间距为2mm，即一圈行进40mm。因此每1mm需要6400/40=160个脉冲每毫米。对于GT2单线螺纹丝杆，螺距等于导程，螺距2，导程2，即旋转一圈行进2mm，因此每1mm需要6400/2=3200个脉冲

$101=314.961

Y轴步进速度(steps/mm)

同x轴

$102=314.961

Z轴步进速度(steps/mm)

同x轴

$110=635.000

X轴最大速率(mm/min)

定义给定轴的最大速度。可以通过试验逐步增加速度测试最大速度，发送测试Gcode指令使轴移动足够距离以便达到其最大速度值，当步进电机出现异常时即为最大速度值，将$110设置为最大速度的80%-90%。

$111=635.000

Y轴最大速率(mm/min)

同X轴

$112=635.000

Z轴最大速率(mm/min)

同X轴

$120=50.000

X轴最大加速度(mm/sec^2)

定义给定轴的最大加速度。同样可以通过试验获得最大加速度，设定为最大加速度的80%-90%即可。

$121=50.000

Y轴最大加速度(mm/sec^2)

同X轴

$122=50.000

Z轴最大加速度(mm/sec^2)

同X轴

$130=225.000

X轴最大行程(mm)

当使用软限位时用于定义轴的最大行程，同样用于归零操作。

$131=225.000

Y轴最大行程(mm)

同X轴

$132=225.000

Z轴最大行程(mm)

同X轴

GRBL命令

$#

显示Gcode参数

列出工作坐标偏移(G54-G59)，预定义位置(G28 & G30)，坐标

偏移量(G92)，工具长度偏移量(TLO)和探测周期(PRB)。

$G

显示解析器状态

显示GRBL解析器中的活动gCode模式。

示例- [G0 G54 G17 G21 G90 G94 M0 M5 M9 T0 S0.0 F500.0]

$!

显示构建信息

显示GRBL版本和源码构建日期

$N

显示启动块

显示每次GRBL上电或复位时运行的启动块。

$N0=line

$N1=line

设置启动块

设置启动块。将有效的gCode命令替换为“line”部分，这些命令将在每次GRBL上电或重置时执行。

$x=value

设置GRBL配置参数

设置GRBL参数。将“X”替换为上面列表中的数字，将“value”替换为相应的设置。

$C

Gcode检查模式

处理所有传入的gCode命令，但不移动轴、主轴或冷却系统，用于检查gCode程序。

$X

解除锁定警告

解除警告锁定以允许轴移动

$H

执行归零(Homing)操作

执行归零(Homing)操作

GRBL实时命令

~

循环启动

启动缓冲的gCode命令。用于在“进给保持”后恢复切割。

!

进给保持

通过控制减速停止主动循环，防止失步造成的位置丢失。

?

当前状态

返回GRBL当前状态，当前机器坐标位置和工作坐标位置

Ctrl+x

重置GRBL

软重启命令，保持机器坐标位置且不关闭arduino

其他参数

V1.1新增参数

$30

spindle主轴最高转速RPM

设置在5V电压时PWM引脚输出的最大主轴速度。例如$30=10000表示5V电压最大转速为10000rpm，如果试图设置更高的主轴速度，因为GRBL最大输出5V，因此不能够更快。默认情况下，GRBL以255等分最大和最小RMP转速，对应于电压5V到0.02V的PWM输出。当PWM引脚为0V时表示禁用主轴，5V时为最大转速$30所设置的10000RPM。Config.h中可调整其他配置参数。

$31

spindle主轴最低转速RPM

设置在最小0.02V时PWM引脚输出的主轴速度（0V表示禁用）。可以设置较低的RMP值，但PWM输出不会低于0.02V，如果为0V则表示禁用主轴。

$32

激光模式

启用后，当用主轴速度（激光功率）编程时，Grbl将通过连续的G1，G2或G3运动命令连续移动S。主轴PWM引脚将在每次运动时立即更新，而不会停止。使用此模式之前，请阅读GRBL激光文档和激光设备文档。激光非常危险，会永久损坏视力并可能引起火灾。Grbl对固件可能引起的任何问题（由其GPL许可定义）不承担任何责任。

禁用后，Grbl会像往常一样运行，对于每个S主轴速度命令停止运动。这是铣床的默认操作，允许暂停以使主轴改变速度。