GRBL 完整上手指南：Arduino 驱动 CNC 机床的固件安装与配置

若您计划或正在制作 DIY CNC 机床，必然会遇到 GRBL。本教程讲解 GRBL 是什么、如何安装配置、以及如何使用 Universal G-code Sender (UGS) 控制 Arduino 驱动的 CNC 机床。

什么是 GRBL？

GRBL 是开源固件，将 Arduino 变身为高性能、低成本 CNC 控制器。输入 G 代码，输出步进电机运动控制信号。

位于 CNC 工作流核心：CAD → CAM → G代码 → GRBL (Arduino) → 步进驱动器 → 步进电机 → 机床运动。

所需硬件

• Arduino：基于 ATmega328P，即 Arduino UNO 或 Nano
• 步进电机：提供机床运动动力
• 驱动器：NEMA 14/17 常用 A4988 或 DRV8825
• Arduino CNC Shield：扩展板，汇聚所有引脚，便于接线电机、主轴/激光、限位开关、风扇等

以我的 DIY CNC 热丝切割机为例：

核心电子元件采购链接：

• NEMA 17 步进电机
• A4988 步进驱动器
• Arduino CNC Shield (Amazon / Banggood / AliExpress)
• Arduino Uno

安装 GRBL 固件

1. 安装 Arduino IDE
2. 从 GitHub 下载 GRBL 源码（ZIP）
3. 解压 ZIP
4. Arduino IDE → 草图 → 包含库 → 添加 .ZIP 库… → 选择解压后的 grbl 文件夹（非 grbl-master）
5. 文件 → 示例 → grbl → grblUpload → 上传至 Arduino

上传成功后，Arduino 即运行 GRBL 固件。

GRBL 参数配置

打开 Arduino IDE 串口监视器，波特率设为 115200。显示 Grbl 1.1h ['$' for help] 即成功。

输入 $$ 查看当前参数（示例）：

$100=250.000 (x, step/mm)
$101=250.000 (y, step/mm)
$102=3200.000 (z, step/mm)
$110=500.000 (x max rate, mm/min)
$111=500.000 (y max rate, mm/min)
$112=500.000 (z max rate, mm/min)
$120=10.000 (x accel, mm/sec^2)
$121=10.000 (y accel, mm/sec^2)
$122=10.000 (z accel, mm/sec^2)

参数需根据机床机械结构调整（如 $100 设定 X 轴每毫米步数）。建议使用 UGS 设置向导可视化配置，而非手动修改。

GRBL 控制软件：Universal G-code Sender (UGS)

GRBL 只负责解析 G 代码驱动电机，上位机软件负责发送 G 代码、人机交互。UGS 是流行开源选择。

UGS 使用教程（2.0 Platform 版）

1. 下载 UGS，解压，进入 bin 运行 ugsplatform（需预装 Java JRE）
2. 连接 Arduino，UGS 设置向导逐步配置

步骤 1：连接设置

波特率 115200，选择正确 COM 口，点击连接。

步骤 2：电机方向测试

点击方向按钮测试各轴正反转。反了可在向导勾选反向，或硬件对调电机两相线。

步骤 3：步进/毫米 校准

默认 250 步/mm。点击移动 1mm，实测实际移动距离（如 3mm），填入“Actual movement”，向导自动计算新值（例：83 步/mm）。

更新后，软件 1mm = 机床 1mm。UGS 控制台显示发送的 GRBL 指令：$100=83。

步骤 4：限位开关

测试常开/常闭触点，可在向导中反转逻辑。

注意：某些机床（如热丝切割机）无 Z 轴限位，需禁用 Z 轴回零。方法：编辑 Arduino 库目录下 config.h，注释 3 轴回零代码，启用 2 轴回零，保存后重新上传 grblUpload。

步骤 5：回零使能

点击“Try homing”测试回零。方向反了可勾选反向。

步骤 6：软限位

限制机床在设定工作区内运动，防止越界碰撞。

结语

得益于 GRBL + Arduino，DIY CNC 机床快速上手成为可能。本教程覆盖核心流程，足以让首台机床跑通。GRBL 功能远不止此，详见 GitHub Wiki。

其他开源 GRBL 上位机：GRBLweb (浏览器)、GrblPanel (Windows)、grblControl (跨平台)、Easel (浏览器) 等，按需选择。