GRBL介绍（G代码编译和运动控制器）

GRBL介绍

近日项目需要，PLC中添加直线差补类的功能，第一次接触GRBL，做个大致概括。

Grbl是一款针对Arduino/AVR328芯片的嵌入式G代码编译和运动控制器。

所以说GRBL分为两部分：上位机部分和下位机部分

1.上位机部分：GRBL Controler 用QT编译的，作用是：GCODE编译器，类似于串口提示助手的功能，通过串口传递G指令给下位机

很多DIY做雕刻机或者打印机的都需要用到此款软件，可以将图片之类的转换为G指令

2.下位机部分：可运行在ATMEGA168/328P单片机上，winavr编译的，串口接收到上位机的GCODE指令转换为运动数据控制电机运动的

我们只是需要其中的直线差补类的算法，所以本博客不考虑上位机，只是对下位机GRBL进行分析提取

名词解释：

1.CNC：computor numerical control 数控机床 雕刻机

2.GCODE：数控机床上经常使用的一种控制命令,叫G代码

3.artcam：一款软件，能够生成GCODE

4.Arduino：开源电子平台，包括Arduino硬件板和Arduino IDE 还有Arduino 语言，很全面，大多使用的是AVR CPU

单片机串口跟电脑连接，测试GRBL串口命令1.输入：“$”显示如下：

$(view Grbl settings) //命令“$”查看GRBL设置

$x=value (save Grbl setting) //保存设置

$H (run homing cycle)//返回原点

? (current status)//显示当前坐标

ctrl-x (reset Grbl)//复位

$0=400.000000 (x, step/mm)//X轴每毫米多少步设置，计算得到：(一圈多少步*驱动倍频数)/电机转一圈前进多少

// 毫米

$1=400.000000 (y, step/mm)

$2=250.000000 (z, step/mm)

$3=10 (step pulse, usec)////一个周期中低电平的拉低时间，设置第二个定时器定时时间的

$4=400.000000 (default feed, mm/min)//G0使用，快速从A点到B点，值越大速度越大

$5=500.000000 (default seek, mm/min)//G1 G1 G3使用，G代码中未设置进给速度时使用，eg：平时

//G01x10y10f500时候500就是进给速度，如果不指定时候就用这个

$6=33092 (step port invert mask, int:0x8144)//XYZ step direction引脚bit设置

$7=25 (step idle delay, msec)

$8=500.000000 (acceleration, mm/sec^2)//加减速大小，数值越大加减速时间越小

$9=0.050000 (junction deviation, mm)

$10=0.100000 (arc, mm/segment)//角速度

$11=25 (n-arc correction, int)

$12=3 (n-decimals, int)

$13=0 (report inches, bool)

$14=1 (auto start, bool)//自启动设置位

$15=0 (invert step enable, bool)

$16=0 (hard limits, bool)

$17=0 (homing cycle, bool)//与回原点有关的

$18=0 (homing dir invert mask, int:0)0

$19=25.000000 (homing feed, mm/min)

$20=250.000000 (homing seek, mm/min)

$21=100 (homing debounce, msec)

$22=1.000000 (homing pull-off, mm)

ok

不仅可以显示当前设置参数，还可以修改参数例：输入：“$0=500”会显示OK，再输入"$"查看参数发现已修改

修改后会自动保存到EEPROM，可以修改每个参数的值

4.输入G代码：

eg："G00X10Y10" 快速移动到(10,10),进给速度用的default中的$4，注意(10,10)是绝对时间

如果当前位置为(10,10)，再输入G00X10Y10将不移动，因为现在就在这个位置处

eg: "G00X10Y10F2000" 直线差补，进给速度为2000mm/min

1.G00X_Y_Z_ :快速定位指令，_代表具体数值

可以同时针对X轴Y轴Z轴移动，只快速定位，不切削加工，相当于快速的移动到那个点上去

数值代表绝对位置

2.G01X_Y_Z_F_:直线差补 F指定进给速度mm/min

1和2的区别如下图所示

输入g00x10y20 和g01x10y20 1.如图一所示先运动到A点再运动到B点 2.如图二所示直接运动到B点

3.G02X400Y400I150J150 顺时针圆弧差补

XYZ代表弧线终点坐标(绝对坐标) IJK代表弧线原点坐标(相对当前位置的坐标)

单片机C语言基础入门第七章：单片机C程序的编写

大家好，今天我们就开始了单片机C程序的编写。首先，由于搬家后一直不能办理上网的事情，所以耽误了到了今天才把这章发出来，实在抱歉。言归正传，我们在前边学习过单片机的开发流程并且介绍了C语言的表达式和语句的表达，对函数也进行了介绍，有了这些认识我们就可以真正的根据要求编写程序进行单片机的开发了。下面我们细致的分析一下单片机C程序的编写以及再熟悉一下开发的流程。

下面我们以STC的51单片机为例，其开发环境是用keil V4，烧写软件是STC官网的ISP软件。首先打开keil新建工程，然后选择单片机的型号，由于在前面部分都介绍过，因此在这里就不在重复过程了，新建工程选好器件后我们就开始编写单片机程序了。如果我们直接就用手册里面的寄存器去操作，发现编译的时候会报错误，如下所示：

voiddelay()

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i<=250;i++)

for(j=0;j<=200;j++);

}

voidmain()

{

while(1)

{

P1^0=0;

delay();

P1^0=1;

delay();

}

}

从编译的结果我们可以看到有错误出现，报错的原因是undefined identifier（未定义的标识符），为什么会有这么错误呢？我们不是完全按照手册上来的吗，怎么会出现错误呢？这是因为我们在前面没有定义P1^0，而直接进行了赋值，编译器当然认为这是错误的，但是又有个问题，如果我们定义了P1^0那也是个变量，撑死是个内存的数据，这又是怎么和硬件的控制联系在一起的呢？为了解答这个问题我们还得看仔细看一下单片机的手册，看看有没有相关的信息呢。如下图是51单片机RAM的地址分布图：

从图中可以看到，单片机的特殊功能寄存器也在RAM的地址中，换句话讲就是这些特殊功能寄存器也是RAM的一部分，我们如果知道了其所在的地址，然后我们对其进行操作那么就能够实现对硬件的控制，下面是从51单片机手册上得到的特殊功寄存器的地址和功能：

那么我们实现定义变量的话就应该不会出现问题了，那么我们可以将上面的程序修改：

sfr P1=0x90;

sbit P10=P1^0;

void delay()

{

unsigned char i,j;

for(i=0;i<=250;i++)

for(j=0;j<=200;j++);

}

void main()

{

while(1)

{

P10=0;

delay();

P10=1;

delay();

}

}

在修改后的程序中，我们先定义P1，然后在定义P1^0，这样在编译过程中就不会再报错误了。

实际单片机的厂商已经将这些头文件编写成了.h文件，我们只要将头文件包含进来就能用了，如下所示：

如上图所示，我们只需要在开头的位置添加#include<stc15.h>这条预编译指令，即使不在定义P0和P1^0也能够通过编译，这是因为在我们包含的头文件中已经定义了我们需要的变量以及相对应的地址，这是芯片厂商编写的头文件。

上面就是包含的头文件的内容，感兴趣的可以去看一下头文件，里面定义的寄存器的名称，可以认为这个文件是软件和硬件连接的一个接口，实现了硬件和软件的连接目的，让用户可以忽略硬件的地址，直接对变量进行操作就可以。

然后单片机程序采用while（1）死循环的目的是将程序代码这个空间内循环，并根据设计者的需求跳转，而不是跳来跳去。

将上面编译好的程序生成HEX文件后，烧录到单片机的ROM内，然后看到P1^0的输出信号是一个产生频率为12Hz的50%方波如下所示：

添加头文件以后，在以后的编程中就根据手册的寄存器的控制就可以了，这样就可以基本可以对单片机进行开发了，通过单片机产生波形也行也好，实现控制也好，只要根据手册上对特殊寄存器的操作来实现对硬件的控制。

最后还希望大家多多阅读好好的层序源码来提高程序的编写能力，谢谢大家。

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