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G-M指令详解

字号+ 作者:王 来源:未知 2016-07-23 18:02 我要评论( )

概述 众所周知,3D打印机执行的是一堆指令,这一堆指令都来源于一个指令集,即G-M指令集。而固件就负责解释这些指令,并将命令指派给电子原件,从而完成打印任务。因此,固

概述

众所周知,3D打印机执行的是一堆指令,这一堆指令都来源于一个指令集,即G-M指令集。而固件就负责解释这些指令,并将命令指派给电子原件,从而完成打印任务。因此,固件和指令集必须相互配合,否则打印机不会正常工作。开源的3D打印机使用的固件多种多样,但和这些固件匹配的指令集绝大多数指令都相同,即RepRap G-M指令集。由于Marlin固件使用的最为广泛,笔者就以Marlin固件的指令集为例作叙述。
了解G-M指令有什么用?这用处可大了。帮助使用者更方便地调试打印机,检测打印机的问题,扩展打印机菜单功能…反正好处多多,不管你信不信,反正我是信了。
废话不多说,进入正题。G-M指令集就是一些以G或M开头的代码,有时候还会掺杂一些以其其他字母以标示参数意义,比如T、S、F、P等。具体意义见下表,表中nnn表示数字。

字母 意义
Gnnn 标准 GCode 命令, 例如移动到一个坐标点。
Mnnn RepRap定义的命令,例如打开一个冷却风扇
Tnnn 选择工具代码。 在RepRap中,工具通常是挤出头(extruder)。
Snnn 命令参数, 例如马达的电压。
Pnnn 命令参数, 频率:1次每毫秒。
Xnnn X坐标, 通常用于移动命令。
Ynnn Y坐标, 通常用于移动命令。
Znnn Z坐标, 通常用于移动命令。
Ennn 挤出长度,用于控制挤出线材的长度.
Innn 参数 - 现在仍未使用(定义)。
Jnnn 参数 - 现在仍未使用(定义)。
Fnnn 打印头移动速度 单位: 毫米每分钟 
Rnnn 参数 - 温度相关。
Qnnn 参数- 现在仍未使用(定义)。
Nnnn 行码,在发送错误情况后,用来重复输入某行代码(命令)。
*nnn 校验码(Checksum). 用于检测通信错误
 
因此,能够被Marlin固件识别的代码应该是像下面的样子:

 
详解

注释
G-Code一行中分号“;”后面的内容为解释性语句,即注释。固件会忽略其内容。为了减少通信量,可以把注释信息都去掉。

 
 
标记代码
N 和 *,比如 N123 [...G Code 写在这里...] *71。这是行码和标记码。RepRap的固件会以一个本地计算的值来对比标记码,如果两者值不同,就会要求重复输入该条指令。行码和检查码都可以去掉,RepRap仍会工作, 但它不会做检查。你必须同时使用,或同时放弃使用。检查码cs 是通过对对应的指令(包括它的的行码)的原始字节数据进行异或位运算得出的。
 
 
 
     检查码cs的值即是其*符号右边的十进制数字,RepRap固件希望每次命令的行代码都是逐次增加1的大小,不然的话,它会返回一个错误。当然你也可以发送一个M110命令(详情请看下面)强行重置机器。行码和检查码是为了减少信号干扰。
 
延时G 命令
   RepRap固件接收到这些指令后,会先存储在一个循环队列缓存里再执行。这意味着固件在接收到一条指令后马上可以传输下一条。这也意味着一组线段可以没有间断的情况下连续打印。为了实现指令流的控制,当接受到可缓存的指令时,如果固件把它成功放到本地缓存里,就立即给出应答,如果本地缓存已满,则会延时等到缓存有空出的位置时,才给出应答,然后才可以传输指令。
 

G0: Rapid move 快速移动

比如G0 X10 Y20,如果使用绝对定位的话,就命令打印机喷头快速移动到X=10,Y=20的位置。G0指令不能包含挤丝参数,只能包含X、Y、Z参数,即所谓的空驶动作。
 
 

G1: Controlled move 可控移动

   比如G1 X10 Y20 E2.4,G1指令中可以包含挤丝动作。Marlin会尝试从每一行指令中读取速度值,然后再移动开始之前加速或减速到这个速度值,然后执行移动指令,而不会在移动过程中改变速度。下面的几句指令告诉打印机速度先从当前的1500加速到3000,执行第二句的移动动作,然后再减速到1500,再执行第三句的移动动作。
 

 
  如果E轴坐标采用绝对定位的话,而当前行中的E坐标值小于上一个E坐标值,那么打印机就会回抽,这可以有效防止毛刺现象。
 

G2: Controlled Move Arc Clockwise可控顺时针圆弧移动

   比如 G2 X100 Y100 I50 J60 E30,表示从当前点通过一个顺时针圆弧线移动到(100 ,100)位置,该圆弧的圆心的位置是当前点坐标平移(50,60)得到的位置,在此过程中还可以控制挤丝动作。
 
 

G3: Controlled Move Arc Counter-Clockwise 可控逆时针圆弧移动

比如 G2 X100 Y100 I50 J60 E30,表示从当前点通过一个逆时针圆弧线移动到(100 ,100)位置,该圆弧的圆心的位置是当前点坐标平移(50,60)得到的位置,在此过程中还可以控制挤丝动作。
 

G28: Move to Origin 移动到原点

        该命令会是机器的挤出机回归到原点。准确的说,每个轴上移动到初始位置。需要注意,为了快速归位,移动过程会不断加速,当碰到限位开关之后,它会做一次大约1mm的往返移动,来保证归位位置的精确度。
如果在G28后面加上坐标轴参数,只有在涉及到的坐标轴方向上才会归位,比如G28 X10和G28 X0都会只让打印机在X轴上归位。而不会对Y方向和Z方向归位。(X后面的数字会被忽略)。而单纯的G28指令则会在三个轴上同时归位,顺序是X轴、Y轴、Z轴。
 

G29-G30: Bed probing 加热床探测(需要使用自动调平功能)

G29会让打印机在加热床的3个点或者4个点(根据固件配置是三角探测还是四角探测),该指令必须在归位之后才生效。
G30会让打印机在当前的XY点处进行Z探测。
 
即时G 指令
以下指令也可以被缓存, 但是直到所有之前缓存的指令被执行完,并且该指令执行后,才会给出应答。 因此主机会等待指令执行完毕(才收到的应答). 这些指令导致的短暂停顿不会影响机器的正常性能。
 

G4: Dwell 停顿

G4 P1000会让打印机停顿1000毫秒,在停顿过程中打印机仍然可以被控制,比如设置挤出头温度。G4 S10会让打印机停顿10秒。
 

G10: 根据M207的配置进行回抽

M207包含回抽距离,回抽速度,回抽时Z提升等信息。
 

G11: 根据M208的配置进行回抽后恢复

M208包含回抽后挤出距离和挤出速度等信息。
 

G20: Set Units to Inches 使用英寸作为单位

从现在开始,使用英寸作单位。
 

G21: Set Units to Millimeters 使用毫米作为单位

从现在开始,使用毫米作单位。
 

G90: Set to Absolute Positioning 设置成绝对定位

从现在开始,使用绝对坐标定位方式。即所有的坐标值都是基于一个统一的参考点给出的。
 

G91: Set to Relative Positioning 设置成相对定位

从现在开始,使用相对坐标定位方式。即所有当前指令的坐标值都是以上一个坐标位置为参考的。
 
 

G92: Set Position 设置位置

设置各轴当前的坐标值,比如G92 E15指定当前耗材的位置在15毫米处。G92 X100指定打印机喷头当前的X坐标值为100。这个指令可以用来指定绝对零点,特别是针对E轴。
 
 
即时M指令

M0/M 1: Unconditional Stop 停止

无条件停止打印机的一切动作,等待用户按LCD控制器上的按钮。
 

M17: Enable/Power all stepper motors 启动所有步进电机

 

M18: Disable all stepper motors 关闭所有步进电机

给所有的步进电机断电,从而可以手动移动滑块。M84指令也是这个功能。
 

M20: List SD card 读取SD卡

将SD卡根目录下的所有内容的名称做出列表,发送到串口,可以使用串口监视器看到。
 

M21: Initialize SD card 初始化SD卡

初始化SD卡。如果在打印机通电时插入SD卡,会默认初始化SD卡。使用SD卡其他指令时,SD卡一定要初始化。
 

M22: Release SD card 弹出SD卡

安全弹出SD卡。
 

M23: Select SD file 选择SD卡的文件

M23 filename.gco会选中filename.gco这个文件然后准备打印该文件。需要注意文件名要满足8.3格式约定(即主文件名不能超过8个字符,扩展名不能超过3个字符)。
 

M24: Start/resume SD print 开始SD卡的打印

使打印机开始打印M23指令选中的文件。
 

M25: Pause SD print 暂停SD卡打印

打印机在当前位置暂停打印M23选中的文件。
 

M26: Set SD position 设置SD卡位置

以字节为单位设置SD卡的位置。
 

M27: Report SD print status 报告SD打印状态

 

M28: Begin write to SD card 向SD卡中写文件

M28 filename.gco将创建filename.gco文件(若存在,则覆盖)。
 

M29: Stop writing to SD card 停止写

M29 filename.gco 关闭M28打开的文件。
 

M30: Delete a file on the SD card 删除SD卡中的文件

M30 filename.gco 将删除该文件。
 

M31: Output time since last M109 or SD card start to serial

 M31将输出时间,从上一个M109指令开始或SD卡安装成功开始计时。
 

M32: Select file and start SD print 选择SD卡中的一个文件并开始打印


M80: ATX Power On 打开ATX电源

当使用的是可以开关的电源才有效。
 

M81: ATX Power Off 关闭ATX电源

 

M82: 设置挤出机使用绝对坐标模式

这是默认的设置。
 

M83: 设置挤出机为相对坐标模式

与M82相反。
 

M84: 给所有步进电机断电

M84将给步进电机断电,直到下一次运动指令。M84 S<秒> 将过一段时间给步进电机断电,时间为S后面的数字,单位是秒。
 

M92: 设置 axis_steps_per_unit 参数

M92 X<> Y<> Z<> E <>将重新设置各坐标轴的分辨率,在调试校准打印机时非常有用。
 
M104 设置挤出头目标温度,并作出应答
M104 S210将喷头的目标温度设置为210°。
 
M105 读取当前的温度
 
M106 开风扇
M106 S<>会打开风扇并将风扇速度设置为S后面的参数,最小值为0,最大值为255。
 
M107 关闭风扇
M107会关闭风扇,M106 S0也可以达到相同的效果。

M109: 设置挤出机温度

M109 S<温度> 设置喷头目标温度,然后在加热的过程中等待。M109 R<温度>设置喷头目标温度,在同时加热和风扇冷却过程中等待。如果使用自动调温功能,那么M109 S<最小温度> B<最大温度> F<因子>将会自动调整喷头温度,笔者在前面的Marlin的优势中已经提到。
 

M112: 紧急停止

所有进行中的动作都会被立即终止,然后关掉打印机。所有电机和加热器都会被关掉.,可以按Reset按钮(板上)以重启。
 

M114: 获取当前位置

M114将获取当前的坐标值,将结果发送到串口。结果以X:0.00 Y:0.00 Z:0.00 E:0.00的形式显示。
 

M115: 获取固件信息

将固件信息以FIRMWARE_NAME:Marlin V1; Sprinter/grbl mashup for gen6 FIRMWARE_URL:https://github.com/ErikZalm/Marlin/
PROTOCOL_VERSION:1.0 MACHINE_TYPE:Mendel EXTRUDER_COUNT:1 UUID:00000000-0000-0000-0000-000000000000的形式发送到串口。
 

M117: 显示消息

M117 hello会将字符串hello显示在显示屏上(如果硬件带有显示屏的话)。
 

M119 获取限位开关状态

M119会向打印机请求限位开关状态,并发送到串口。显示结果的形式为
x_min: open  x_max: open  y_min: open  y_max: open  z_min: open  z_max: open。
 

M140 设置加热床目标温度并给出应答

M140 S50 会将打印机加热床的目标温度设置为50°,然后给出应答,接收下一条指令。
 

M190 设置加热床目标温度并等待,使用方法和M109类似,但不支持自动温度控制。

 

M201 - 设置最大打印加速度

M202 - 设置最大移动加速度

使用方法为M201 X1000 Y1000,单位为毫米/秒平方。
 

M203 - 设置电机最大速度

M203 X200 Y200,单位是毫米/秒
 

M204 - 设置默认加速度

M204 S3000 T7000表示将普通XY运动加速度设置为3000,挤出加速度为7000,单位为毫米/秒平方。

M205 - 高级设置

M205后面可以接S、T、B、X、Z、E参数。S表示最小打印速度,单位为毫米/秒;T表示最小空驶速度,单位为毫米/秒;B表示最小线段打印时间,单位为毫秒;X表示最大xy_jerk速度,Z表示最大z_jerk速度;E表示最大e_jerk速度。B参数的存在是为了防止缓存区掏空,而jerk的意思为猛拉,按笔者理解,应该表示当速度改变不大于jerk的值时,不需要通过加速或减速去改变速度,而是直接改变速度。
 

M206: 设置归位偏差

M206 X10.0 Y10.0 Z-0.4会对之前的归位位置的坐标值加上M206后面相应的参数,如果原来的归位坐标值为(0,0,0),那么现在归位位置的坐标值为(10.0,10.0,-0.4)。G92也可以达到相同的效果,比如G28 G92 X10.0 Y10.0 Z-0.4。这个功能还可以用来简化调平工作,如果打印平台的初始位置不在Z=0的位置,可以通过设置归位偏差来校正。
 

M207:设置回抽

M207 S<长度> F<速度> Z<提升距离>会在使打印机做出回抽动作。回抽长度为S参数,单位是毫米,回抽速度为F参数,单位是毫米/秒,可以选择在回抽时抬升打印机喷头,抬升高度为Z参数,单位是毫米。
 

M208 设置回抽后恢复

M208 S<长度> F<速度>会在回抽之后恢复,即挤出之前回抽的长度与S参数之和,挤出速度为F参数。
 

M218 设置喷头偏移量

M218是针对多喷头打印机设置的。M218 T<喷头索引> X<x偏移> Y<y 偏移>指明了第T个喷头相对于第一个喷头的位置。
 

M220 设置速度倍率

M220 S<百分比>将设置打印头运动速度倍率,即打印头运动的速率会乘以这个百分比。
 

M221 设置挤出速度倍率

M220 S<百分比>将设置挤出速度倍率,即挤出的速率会乘以这个百分比。控制出丝量就是通过这个参数去控制。
 

M226 等待

M226 P<引脚> S<状态>会让打印机等待直到P引脚达到S状态。
 

M250 设置LCD显示屏对比度

M250 C<对比度> 会将LCD显示屏的对比度设置为C值,范围为0—63。
 

M300 播放声音

M300 S<频率> P<时间>将播放一段声音,时间为P毫米,频率为S参数。这需要打印机带有蜂鸣器。

M301 设置喷头温控PID参数

M301 P1 I2 D3将打印机喷头温度控制PID参数设置为P=1,I=2,D=3。
 

M302 允许冷挤出

使打印机喷头温度低于Marlin固件中设置的冷挤出温度时,也可以进行挤出回抽动作。用于在调试打印机时,校准挤出机分辨率和挤出机电机转向。
 

M303 调试喷头的PID参数

M303 S<温度> 会自动调试PID参数,S参数是目标温度,默认为150°。
 

M304 设置加热床PID参数

 

M500: 保存修改,将数据保存在EEPROM上

M501: 从EEPROM读取设置

echo:Hardcoded Default Settings Loaded
echo:Steps per unit:
echo:  M92 X94.11 Y88.88 Z400.00 E101.91
echo:Maximum feedrates (mm/s):
echo:  M203 X500.00 Y500.00 Z5.00 E25.00
echo:Maximum Acceleration (mm/s2):
echo:  M201 X3000 Y3000 Z100 E5000
echo:Acceleration: S=acceleration, T=retract acceleration
echo:  M204 S1000.00 T2000.00
echo:Advanced variables: S=Min feedrate (mm/s), T=Min travel feedrate (mm/s),
 B=minimum segment time (ms), X=maximum XY jerk (mm/s),  Z=maximum Z jerk (mm/s), 
 E=maximum E jerk (mm/s)
echo:  M205 S0.00 T0.00 B20000 X20.00 Z0.40 E5.00
echo:Home offset (mm):
echo:  M206 X0.00 Y0.00 Z0.00
echo:PID settings:
echo:   M301 P22.20 I1.08 D114.00
 

M502: 重置为出厂模式

还需要M500来保存这个设置。
 

M503 读取当前设置

 

 

M999 由于错误导致关机重启

后记

   这些G、M代码是笔者从Marlin源代码中提取出来的,绝大多数被列举出来,还有一些指令时针对自动调平、Delta机器以及其他很不常用的指令,没有列举出来。希望这些中文解释能够为3D打印机玩家带来一些帮助。

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