【鲁班猫参赛作品赏析】

 

五一假期，没有出去人挤人，而是在家倒腾3D打印机，将原来的树莓派主控换成鲁班猫0.无线版，这是怎样一个操作？下面，我们一起来看看吧！

 

 

 

前言

五一假期的第一天，无所事事，还是折腾一下3D打印机吧，为我的Voron2.4换上鲁班猫做大脑。年前换配色拆了重装了一次，线基本已经走好了，不过现在只是能动起来的程度，还没好好调机。

先来看一下原来的布局和走线

现在我们的目标是把树莓派换成鲁班猫0，开干吧！！！（没有打标签的机器，手打标签，很难看有没有，还好我不是强迫症）

 

控制流程概述

整个3D打印机就是一个简单的自动控制系统。

鲁班猫运行Linux系统，作为上位机，在系统中运行一些与3D打印控制相关的服务，如解算模型Gcode代码，振动补偿，压力补偿、温度调节等计算，同时提供web service接口，可以相关接口来对3D打印机的参数和状态进行设置和监控。还提供显示接口，通过接入的屏幕来直接设置打印参数。

在上位机中，我们首先要安装Moonraker 作为Klipper 的 API Web 服务器，然后还需要安装WEB客户端程序提供控制界面，如Mainsail、Fluidd、OctoPrint等，KlipperScree是一个触屏控制客户端，下面是他们的项目地址：

Moonraker ：

https://github.com/Arksine/moonraker

 

Mainsail：

https://github.com/meteyou/mainsail

 

Fluiddl：

https://github.com/cadriel/fluidd

 

KlipperScree：

https://github.com/jordanruthe/KlipperScreen

 

OctoPrint：

https://github.com/OctoPrint/OctoPrint

 

下位机是一块使用STM32作为主控的3D打印机主板，提供24V电源输入输出，8个步进电机接口，可更换驱动芯片，一个热床控制接口，两个热端控制接口，以及数个风扇、LED接口，数个温度、调平、限位传感器接口，我们可以在主板上根据自己的需求去连接。下位机刷入Klipper固件，通过usb、串口或CAN与上位机通信，解析上位机指令。

Klipper是一个开源3D打印机固件，使用Python编写，不止支持众多的FDM3D打印机架构，还拥有很多高级特性，支持多个微控制器，支持热床高度补偿等功能。Klipper目前支持的微控制器包括STM32、Atmel sam、rp2040、n32g45x、hc32f460等，在DIY FDM 3D打印机中被广泛使用，也有部分厂商基于Klipper进行修改。

klipper的项目地址是：

https://github.com/Klipper3d/klipper

 

 

 

鲁班猫镜像烧录并连接网络

 

鲁班猫只能通过SD卡来运行系统，我们根据教程将镜像烧录到SD卡：

 

https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/flash_img/flash_img.html#sd

 

烧录的镜像是Ubuntu20.04的镜像，考虑到后面可能会加MIPI屏幕，所以刷了xfce桌面版。这里要注意，由于打印机基本上是24小时运行的，所以SD卡要用大品牌质量较好的，速度在C10及以上，容量8GB以上就可以。

注意保存资料，提醒了会蓝屏，真的会蓝屏！！！！！！上一节直接没保存，脑壳痛
 

烧录完成把SD卡插入鲁班猫0就可以启动了。

突然发现家里没有usb转串口模块，鲁班猫0也不能插网线，这里我们直接将鲁班猫0的电源接口通过usb线连接电脑，由于鲁班猫有USB模拟以太网的功能，我们根据教程将电脑的网络共享到鲁班猫。

电脑USB共享网络-Windows ：

 

https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/network/network2.html#usb-windows

 

 

有了网络以后就可以通过ssh连接鲁班猫了，我们通过hostname去连接鲁班猫。

目前这种网络连接方式只能连接电脑访问网络，要单独使用的话还需要连接无线网络，参考教程，使用nmtui连接无线网络。
无线连接：

https://doc.embedfire.com/linux/rk356x/quick_start/zh/latest/quick_start/network/network2.html#id6

 

无线网络连接完成以后就可以断开usb共享网络了

 

 

 

安装Klipper及其他软件

 

因为想要让Klipper固件运行起来涉及很多开源项目，一个一个的安装很浪费精力，恰好有热心网友将这些项目做了整合，只要运行一个脚本，就可以完成相关内容的安装，处理好他们的依赖。

这个项目的地址是：

https://github.com/th33xitus/kiauh

 

由于原项目是基于github的，对于一些无法魔法上网的同学，国内访问会很慢，这里我们使用国内开发者镜像到gitee的项目：https://gitee.com/miroky/kiauh

，感谢同样热爱3D打印的国内开发者。通过主页的介绍我们可以得知,KIAUH是一个脚本，可以帮助使用者在树莓派os上安装Klipper。虽然这个脚本在Raspberry Pi OS Lite 上测试，但也可用于基于Debian的其他发行版。

接下来我们进行安装
 

# 更新软件包列表

sudo apt update

# 安装git

sudo apt install git -y

# 拉取kiauh脚本仓库

cd ~ && git clone https://gitee.com/miroky/kiauh.git

# 运行kiauh脚本

./kiauh/kiauh.sh

根据提示，选择1 Install

 

第一步：安装Klipper

选择1，Klipper

 

 

 

选择Python版本，选择1 Python3

生成的klipper接口数，创建1个即可

下面就进入了正式的安装过程，检查依赖，拉取源码仓库

 

略过软件包安装过程和Python相关内容的安装过程,创建各种文件后提示是否加入一些用户组，选择Y

至此，klipper的安装就完成了。

第二步：安装Moonraker

选择2 安装Moonraker

提示是否安装Moonraker，选择Y，在拉取源码前检测并安装相关依赖，略过安装过程

拉取源码，继续安装，继续略过安装过程
 

 

创建了部分文件并开启部分服务后安装完成

我们访问创建的接口，在浏览器中打开http://lubancat:7125 看到下面的页面，说明我们安装成功

 

第三步：安装Fluidd

安装web接口客户端，可以根据自己的喜好安装，这里以Fluidd为例，其他的安装方法都类似，同一个上位机也可以安装多个web接口客户端。

选择4，安装Fluidd

依旧是检查并安装依赖，拉取源码这一套，提示是否使用推荐的宏命令，选择Y

提示Fluidd配置为了80端口，安装完成
 

 

*在浏览器中打开 *http://lubancat 默认访问80端口，如果是其他端口可以根据提示添加:端号，如 http://lubancat:80 。看到下面的页面，说明我们安装成功，我们就可以通过这个界面来配置打印机相关参数了。

 

 

 

生成MCU的Klipper固件，并刷入3D打印机主板

 

经过上面的步骤，我们还没有建立上位机与下位机的连接，还不能控制3D打印机，还需要给3D打印机主板生成并刷写固件。

我们来到Klipper源码的目录，通过menuconfig来对要生成的固件做一些配置

 

# 进入Klipper目录

cd ~/klipper

# 使用menuconfig修改配置文件‘

make menuconfig

这里使用的是富源盛蜘蛛v1.1的主板，他的相关配置和烧录过程可以参考文档：https://github.com/FYSETC/FYSETC-SPIDER/blob/main/%E8%AF%B4%E6%98%8E%E6%96%87%E6%A1%A3_%E4%B8%AD%E6%96%87.md

 

其他型号的主板可以找对应的厂商寻找，或根据实际的情况自行设置。

 

**先使能** extra low-level configuration options 选项，然后控制器选择STM32，具体型号是STM32F446，参考时钟根据主板上的晶振选择12MHz。

富源盛官方配置了32KiB bootloader 偏移，是因为他们在出厂前烧录了bootloader，用于SD卡升级固件等功能，这里我根据自己的需求选择了No bootloader 。

然后是通信接口的配置，可选配置为USB、串口、CAN等方式。

我最先想到的就是配置为USB，由于鲁班猫0的供电接口同时也是一个USB-OTG接口，直接连接到主板，在供电的同时也可以进行USB通信，还可以通过USB口来烧录固件。但在研究一番后发现，主板的USB口不带电源输出，这样的话就需要单独的供电给到鲁班猫，要分别插电源线和USB线两条线。

还有就是选择串口方式通信，主板本身就有一个UART+5V电源的树莓派接口，只需使用一条主板附带的排线就可以。经过对比，主板的EXP3接口和鲁班猫是可以兼容的，可以将通信模式配置为UART，引脚为USART1 PA10/PA9，波特率默认。

确认并配置完成后，按ESC键退出，选择Y，保存配置文件。然后使用make 命令来构建固件。

等待编译完成，编译后的镜像保存在~/klipper/out/klipper.bin

完成这一步后我们给鲁班猫关机，将鲁班猫0与主板相连，除了连接电源线和串口线外，还需要连接USB接口，使用USB对主板上的STM32进行烧录

这里使用dfu-util镜像烧录，将系统的5V电源通过跳线帽接到DC5V，然后短接BT0和3.3V，给3D打印机上电，进入 DFU 模式

再次登录鲁班猫，使用dfu-util工具下载。

 

# 查看有没有安装dfu-util

dfu-util --version

# 如果无返回信息，使用apt命令安装，有就跳过

sudo apt install dfu-util

# 查看STM32是否进入DFU模式

lsusb 

# DFU下载固件

sudo dfu-util -R -a 0 -s 0x08000000:leave -D ~/klipper/out/klipper.bin

 

**如果在make menuconfig 的时候如果选择了**No bootloader, 需要把 -s 的地址指定为0x08000000，如果选择了 32kiB bootloader，需要把 -s 的地址指定为0x08008000，如果选择了 64KiB bootloader, 需要把 -s 的地址指定为0x08010000

 

烧录完成后拔下BT0和3.3V的跳线帽，然后移除主板和鲁班猫之间的USB线。

 

 

 

根据3D打印机参数，修改Klipper配置文件

 

在前一节中，已经用过跳线将鲁班猫和主板的串口引脚进行了连接，但是还没有开启鲁班猫0的串口，通过fire-config工具来启用UART8_M0，设置完成后重启，对应的接口是/dev/ttyS8

完成了这些设置以后，就可以根据3D打印机参数，修改Klipper配置文件了。

**网页登陆**http://lubancat

打开printer.cfg，将之前树莓派中的配置文件复制过来，由于我自己的Voron2.4修改一些步进电机驱动器的定义，无法通用，仅供参考。

如果有需要可以参考富源盛提供的配置文件：https://github.com/FYSETC/FYSETC-SPIDER/blob/main/firmware/Klipper/printer.cfg

这里着重讲一下主要修改的配置，其他配置可以根据配置文件中的注释修改：

mcu

对主控制器的配置，主要是对通信接口做配置，这里设置/dev/ttyS8作为通信接口，默认波特率为250000

Fluidd设置

为Fluidd提供一些控制端口，virtual_sdcard的path可以设置Gcode存放的位置

printer

设置打印机的基本参数

步进电机配置

这里根据实际的情况进行配置[stepper_x] 标志这是x轴步进电机的配置项

 

**[tmc2208 stepper_x] 标志这是x轴步进电机驱动器的配置项。驱动器的型号为tmc2208**

 

其他轴的配置类似，根据实际情况设置
 

[include klicky-probe.cfg]

Klicky 探针是一个微动开关调平传感器项目，klicky-probe.cfg配套Klicky 探针的配置文件，项目位置是https://github.com/jlas1/Klicky-Probe

把 [include klicky-probe.cfg] 添加到printer.cfg配置文件以后，还需要拉取对应的配置文件。操作如下：

通过ssh连接鲁班猫，执行以下命令。

 

# 进入配置文件所在目录

cd ~/printer_data/config

# 下载klicky-probe.cfg需要的宏命令

wget https://raw.githubusercontent.com/jlas1/Klicky-Probe/main/Klipper_macros/Klipper_macros.zip

# 解压unzip Klipper_macros.zip

# 解压以后新增的文件

klicky-probe.cfg #选择要开启功能的配置文件

klicky-variables.cfg #存储Klicky使用的变量

klicky-bed-mesh-calibrate.cfg #网床调平脚本

klicky-quad-gantry-level.cfg #4Z调平脚本

klicky-screws-tilt-calculate.cfg #螺丝调平辅助脚本

klicky-z-tilt-adjust.cfg #2Z或3Z热床自动调平脚本

klicky-macros.cfg # Klicky探针停靠用到的宏

klicky-specific.cfg #存放打印机特定的其他配置

打开klicky-probe.cfg文件进行修改。Voron2.4打开以下几个配置文件

打开klicky-variables.cfg文件进行修改，修改的内容如下：

variable_max_bed 热床尺寸

variable_z_endstop Z限位开关的坐标

variable_docklocation Klicky 探针停靠位置的坐标

Variable_dockmove Klicky探针停靠后脱离动作移动的坐标

• Variable_attachmove Klicky探针挂载重做移动的坐标

 

**完成以上配置，我们点击 **SAVE & RESTART 选项，重启服务。

重启完成以后，来到主页，可以看到已经能正常与mcu通信了，可以获取到热端和热床的温度了

先不急着开始打印，先来完成一些额外的准备工作。在settings中设置语言为中文

 

在配置文件中添加以下内容，实现对mcu和鲁班猫温度的监测

保存并重启以后可以看到mcu的温度34摄氏度，鲁班猫0的温度为39摄氏度。

 

基础调试

 

配置文件修改完成以后就要实际的控制3D打印机了，但是也不要急着打印，要先完成下面的操作

回原点

回原点的作用是建立坐标系的原点，之后的操作都在此坐标系中进行

4Z调平

由于Voron2.4采用了4Z抬升xy轴龙门架的机构，无法去调整热床的高度，所以要调节4Z轴，使xy轴所在的平面与热床平面平行。

网床补偿

由于热床表面并不是绝对的平整，导致在打印过程中热端喷头与热床之间的距离不能稳定在一个定值，导致首层打印质量差。为了解决这一问题，通过对热床多点探测来生成一张热床相对于坐标零点的高度图，在后续的打印过程中，根据高度图对喷头的高度进行补偿，就在一定程度上使热床和喷头的距离固定，提升首层打印效果。

 

 

小试牛刀

 

现在的鲁班猫还没有一个合适的支架固定到打印机上， 根据网盘中的3D模型，给鲁班猫画一个支架，来当测试模型，这个支架可以直接卡在DIN电气导轨上固定。

画完支架后，将实体导出为网格，然后再导入切片软件
 

配置参数，完成切片，将生成的Gcode文件上传，然后打印。

在打印时鲁班猫0的温度只有38度，都不用加散热了。

再看一下负载和内存占用，毫无压力

 

 

总结

 

经过好几天的折腾，终于顺利的将voron上的树莓派替换成了鲁班猫，这主要得益于鲁班猫完善的资料。
 

 

好了，让我们愉快的开始打印吧 !

视频来源：

https://www.bilibili.com/video/BV1zg4y1V7LA

 

原文来源：

https://bbs.elecfans.com/jishu_2356117_1_1.html