用STM32F103和GRBL 0.9j改造9G舵机实现精准笔控

在创客圈里，用CNC写字机实现自动书写一直是个热门项目。但很多朋友在搭建过程中都会遇到一个共同难题：Z轴的抬笔/落笔控制。专业方案通常使用步进电机，但对于预算有限或空间受限的项目，9G舵机是个更经济实惠的选择。今天我们就来彻底解决这个问题，通过修改GRBL 0.9j源码，让普通舵机完美适配写字机的笔控需求。

1. 硬件准备与环境搭建

1.1 所需材料清单

• STM32F103开发板（推荐正点原子战舰版）
• 9G微型舵机（SG90等常见型号）
• CNC SHIELD V3电机扩展板
• A4988步进电机驱动模块×2
• CoreXY结构写字机框架
• GRBL Controller 3.6.1控制软件

1.2 开发环境配置

首先确保你的开发环境已经准备好：

bash复制# 安装ARM开发工具链
sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi
# 克隆GRBL 0.9j源码
git clone -b v0.9j https://github.com/grbl/grbl.git

提示：建议使用PlatformIO进行项目管理，可以自动处理依赖关系

2. GRBL源码结构解析

2.1 核心控制流程

GRBL的控制逻辑主要围绕以下几个关键函数展开：

1. protocol_main_loop：主循环函数，持续监听串口指令
2. protocol_execute_line：解析并执行单行G代码
3. gc_execute_line：处理G代码的具体参数

c复制// 典型调用链示例
main() → protocol_main_loop() → protocol_execute_line() → gc_execute_line()

2.2 Z轴控制关键点

在原始GRBL中，Z轴控制是通过步进电机实现的。我们需要重点关注以下代码段：

c复制// stepper.c中的定时器中断处理
void TIM3_IRQHandler(void) {
    if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) {