基于龙芯1C的智龙开发板上移植3D打印机程序（进行中）

chinesebear

Index. 移植进度

        2015-07-23 配置智龙主板的管脚（by chinesebear）

        2015-08-22 移植开始（by chinesebear）

        2015-08-28 在RTT下重构Marlin的底层函数（by chinesebear）

        2015-09-17 测试温度传感器驱动（by chinesebear）

        2015-11-31 项目暂时挂起（by chinesebear）

Item1. 3D打印的介绍

今年年初，我在百度贴吧里无意中看到一款由Maximscy设计的3D打印机。此款3D打印机的型号为K800，是kossel架构的热熔FDM打印机。Maximscy和k800在国内的3D打印机领域非常出名，其中“k”是kossel，“800”是成本800元。

M大K800打印机的帖子：http://tieba.baidu.com/p/2944800373

下面作图为M大的k800，右图为美国著名的Makerbot的Z18。

   

3D打印机大体可以分为（技术难度由小到大排列）塑料纤维热熔打印机、光固化打印机、金属粉末激光烧结打印机、生物打印机等。其中塑料纤维热熔打印机是利用材料进行堆叠的增材打印机，按架构大体可以分为Delta和XYZ两大类，其中k800就是Delta架构，或者脚三角洲架构。热熔型的打印机实质是将塑料纤维熔成丝，再将丝堆叠成模型的样子。下图为makerbot的XYZ类的3D打印机。

3D打印机打印的模型：

Item2. 智龙开发板的管脚配置

将智龙V1.0主板配置成一块3D打印机主板。管脚配置为一个LCD接口、一个四线触摸屏接口、14个GPIO口、4个PWM、一个I2C、一个SPI。LCD和触摸屏为用户的输入输出，4个PWM控制4个步进电机，GPIO用于XYZ轴的限位开关、调平探针、步进电机的方向、散热风扇等的控制，I2C和SPI为传感器（如温度、压力）的接口。

chinesebear

Item3. Marlin固件

为3D打印机的控制板有多种，所以相应的固件（Firmware）也很多。有些固件功能相对简单，但使用和修改相对简单。有些功能全面，操作起来就相对复杂。选择一个合适的固件对DIY一台3D打印机来说非常的重要。现在主流的固件有Sprinter、Marlin、Teacup、sailfish等。用的最多是sprinter和Marlin，下面我对这两种固件进行简单介绍.

         Sprinter（功能相对简单，基本功能都包括）

       支持功能：SD卡读写、步进电机控、挤出机速度控制、运动速度控制、加速度控制

       支持的主控板：RAMPS、Sanguinololu、Teensylu、Ultimaker's Electronics version 1.0-1.5 。
       Marlin（功能相当强大，推荐）
        支持功能：高速打印、基于中断的温度保护（响应快速）、基于中断的线性加速运动、支持Matthew 算法、完整的endstop支持、SD卡支持、SD卡文件夹(在pronterface工作)液晶显示器支持(理想情况下20 x4)液晶菜单系统自治SD卡印刷、click-encoder控制、eepm存储（如max-velocity、max-acceleration和相似的变量存储）温度采样动态温度setpointing又名“AutoTemp”支持QTMarlin加热器功率报告、用于PID监控。

        支持的主控板：RAMPS、Sanguinololu、Ultimaker's Electronics version 1.0-1.5、Generation 6 Electronics、Generation 7 Electronics。

        Marlin的WIKI：http://reprap.org/wiki/Marlin

        Marlin的代码仓库：https://github.com/MarlinFirmware/Marlin

        有一份Marlin的资料：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=1171640571&uk=2987221621

Item4. 超越的目标：赤兔主板

这是由小蚂蚁工作室设计的一款3D打印机的主板。据说设计时间长达一年。全新的UI，触摸屏，彩色LCD。赤兔的意义在于将彩屏和触摸屏引入了3D打印机。在此之前的打印机大都采用基于Arduino的RepRap类的主板。这些主板的主控都是单片机，只能驱动一般的蓝屏或黄屏LCD，当然为它配触摸屏也没了意义。

已经有多款3D打印机采用这个主板。如下这款3D打印机就是采用就是采用赤兔主板，并且进行了众筹，4000元左右一台。

智龙如何超越它？笔者认为可以从以下几点：

1、采用硬实时操作系统来开发。3D打印机对运动控制的实时性要求比较高，所以需要专业的硬实时操作系统。笔者第一个想到是Vxworks，但由于其昂贵的售价而放弃了（不支持用盗版）。经过再次考虑，笔者决定采用国产的开源的实时操作系统RT-Thread。这个系统是免费开源的，且已经在智龙开发板上运行成功了。系统国产、主控芯片国产的打印机才是真正的国产3D打印机。

2、更小的主板体积。智龙开发板的体积只有银行卡那么大，比赤兔小很多。

3、更优雅的UI。赤兔的UI做的实在一般。这也是我们要超越的方面。

4、特殊功能。赤兔只是实现了3D打印机都有的功能。我们应该根据需求设计出特殊的功能使得我们的主板比赤兔更易用、更符合一般用户的使用习惯。

ratking

好文章，谢谢科普。

简单平安

赞！
看到了这款“产品”的目标了，很高兴，期待市场化，有个好的市场表现。

文中提到“更符合一般用户的使用习惯”，“一般用户”是指谁？定位还不够明确。
“一般用户”可以用3D打印机来做什么？

chinesebear

简单平安 发表于 2015-8-24 13:48
赞！
看到了这款“产品”的目标了，很高兴，期待市场化，有个好的市场表现。

一般用户：学校学生，普通家庭。

简单平安

chinesebear 发表于 2015-8-24 15:09
一般用户：学校学生，普通家庭。

学校学生，普通家庭 拿这款3D打印机来可以做些什么，有哪些典型应用？

简单平安

是不是可以把目标用户锁定为小微企业（包括初创企业和创客），他们可以用来给产品做外壳。
产品不会只有个电路板，都需要包装，都需要外壳，这个是刚性需求。
还有，刚开始是不是可以不要GUI。比如只需要有个按键，单击一下开始就开始，结束之后，点亮指示灯就行。就行普通的打印机一样。这样可以聚焦核心功能，缩短开发周期。当然后面可以把GUI加上，不断完善。

chinesebear

简单平安 发表于 2015-8-24 15:51
学校学生，普通家庭 拿这款3D打印机来可以做些什么，有哪些典型应用？

学校学生：分子结构的打印（生化），机械结构的验证、制图（机械），艺术雕塑的打印（美术），电路板绝缘部件、创意产品外壳（电子），巧克力打印（食品），服装设计（纺织），各种物理实验系统（理科），人体器官模型（医学）...
普通家庭：玩具（只要下载模型文件），生活用品（杯、垫、挂钩），3D图片浮雕（装饰），人体塑像，修补家具...
我不看好热熔型的3D打印机在工业上的应用，精度和强度都达不到。它仅能给预研项目、学校、家庭，某些个性化要求较高的场合。学校、家庭和一些科研单位才是我们的目标人群。

chinesebear

简单平安 发表于 2015-8-24 15:57
是不是可以把目标用户锁定为小微企业（包括初创企业和创客），他们可以用来给产品做外壳。
产品不会只有个 ...

对的，创意场频的外壳，打样。无人机、智能手表、机顶盒等

简单平安

chinesebear 发表于 2015-8-24 16:24
学校学生：分子结构的打印（生化），机械结构的验证、制图（机械），艺术雕塑的打印（美术），电路板绝缘 ...

有这么多用处啊，行。加油！

之前听说，打印出来的比较粗糙、一致性不好。好像不能用来给产品做外壳吧。