目前很多便宜的激光雕刻机都是直接使用Arduino板子为主控直接组装的，其实只要往ATmega328芯片烧录网上GRBL的固件即可（同时做好外围供电电路），但本文则是从零开始讲述各个硬件及软件的组建，废话不多说，以下主要讲述4个方面：X、Y轴的硬件平台组成；驱动电路及行程限位；激光模组；主控及软件分析；
1. XY轴硬件组成。
其实很简单，为了尽量节约成本，除激光模块及主控芯片外成本也就4块钱（光驱是从古董电脑里免费拆的）。
两个光驱，把激光部分及其附属电路拆下，就留一个能固定东西的导轨，一个平放做Y轴，一个横着固定在架子上做X轴，固定的架子也很简单，直接利用下面光驱上另一块铁片折弯90°做的，再加上几根扎带固定，图中的中性笔笔芯用来固定X轴的水平度。
弄个坏的手机背盖做平台（Sony Z1后盖），用双面胶粘在Y轴的滑块上，不过注意要保持水平度。
2. 驱动电路及行程开关
驱动芯片采用国产便宜的芯片MD127，低电压驱动芯片（2.7-5.5V均可）
当然淘宝上也有很多类似的芯片价格也就1元左右。电源处必须加10uF电容，少了它将无法工作。但需注意一点：此芯片不支持细分，也就是无法将每步分得更细，只能8步为一周期（相当于1/2细分），因此精度也就每步0.07mm，随之而来的就是相当大的误差，这个必须由程序去弥补，下面会说到。
限位开关采用光电对管，一个红外发射一个红外接收，当其中有东西挡在它们之间时接收管则会因无光而断开回路。
注意挡片要不透光的
原理如上，挡住时（黄色线）输出高（10K上拉电阻），没挡住时输出低。
3. 激光模组
说实话这激光便宜的还真买不得，我这个50多块，100mW 蓝紫激光，不到一个月因激光衰减换过一次激光头，老板说工作温度不得超过50度，于是我加了个大风扇专门吹它，大冬天的人都快冷怕了。可是不到20天后激光模组又无法雕刻了，因为平时调试时都是把激光关掉或用PWM把光调暗，目前只能再去买个了，说实话这个衰减还真跟温度无直接关系，自从上次换过后平时最高温度不超过30度（摸上去冰冷的）。
由于激光模组只有2根线（电源+、电源-），因此在电源-极串加N沟道场效应管SI2306，因为其内部有恒流电路，因此占空比<2%时输出弱光（相当于提供一个达不到恒流芯片工作的电压），频率要求不高，约1kHz左右，电源5V。
固定外面的散热铝块到X轴滑块上，背面贴了双面胶，再用扎带捆住。前面2颗螺丝用来固定激光模组。
4. 主控、主体软件
其实上面3点均不难，怎么做基本都能实现，仅是精度上的问题而已。但软件则不同，错一点可能整幅作品就全废了。
首先是硬件电路图，为了简单明了就没用电路绘图软件了：
电路很简单，整个系统可以在3V电源下正常工作（注意给STM32F103主控芯片的电源搞好点，免得串口读到的数据有误），也就是电池都能轻松带动。整个实物如下，由于未全部整合，主控等目前用杜邦线相连：
接着是软件部分，也是最关键的，首先肯定是如何驱动光驱的步进电机，一般光驱传动轴转一圈前进（后退）3mm，由于是1/2细分，故需40步才能转1圈（不细分时20步走一圈），也就是每步进1mm需要13.33步（脉冲）--13.33 step/mm，每个步进电机需4个IO控制（以下用M1_O1~M1_O4表示，即电机M1的OUT1~4，_H表示输出高，_L表示输出低）
以上两个函数为电机驱动的底层函数，实现的主要目的是输入步数和方向来控制电机的输出。
底层步进电机驱动函数外，软件上主要需解决3个方面问题：1、串口通信部分；2、常用的指令逐个解析及回复；3、CNC插补算法。
● 串口通信，串口一般9600的波特率，虽然速度不快但需对串口数据接收及主程序的执行控制好，一边对串口收到的数据不可漏掉或未读完就提取指令；一边要对输出进行计算同时电机输出也得控制好。本程序里是先给串口接收区划分一个1000字节的缓冲区，同时来再多数据也能不拉下（GRBL有时一次最大发送700字节的指令，故在此不得不设置一个大点的区域），若单片机的寄存器不能设置那么大，其实也可以设置一个环形的缓冲区域：
主程序每200ms判断一次串口是否收到数据，若有数据则收到数据标记位置位（USART_RX_STA的bit7置为1）。
另外在主程序解析串口数据时也要监测串口中是否又来了新的数据，
- H1:
- if(USART_RX_STA&0x01)Wait_Nodata();//若有数据来了则等待接收完
- /………解析指令部分………/
- if(uart_buf_index<USART_RX_NUM && uart_buf_index)goto H1;//本条指令读取结束，看是否读取数据完毕，若还有未读完的则再循环读取. USART_RX_NUM串口总数据长度，uart_buf_index当前解析指令的位置。
- //判断是否还有数据的函数，等待接收完
- u8 Wait_Nodata()//等待串口无数据，有数据时USART_RX_STA的bit0会置1
- {
- do{
- USART_RX_STA &= 0xFE;
- delay_ms_loop(70);//延时70ms
- }while( USART_RX_STA&0x01);
- return 0;
- }
● 指令解析及回复
指令主要有G0、G01、G02、G03、G90、G92、M2、M3、M4、M5，用法及意义如下：
G0 快速定位，如：G00 X10.111 Y3.254 即移动到10.111,3.254的位置
G01 直线插补，不是G0那样最快移动到目的地，如：G01 X10.111 Y3.254 表示从当前坐标位置直线移动到10.111,3.254，经过的路径是一条直线
G02 顺圆插补，顺时针的圆弧插补，如 G02 X1.211 Y3.222 I-1.0 J2.111 ‘X1.211 Y3.222’表示圆弧终点是1.211,3.222，圆弧的圆心是距离当前机器坐标（-1.0,2.111）的位置
G03 与G02类似，只是变为逆时针的圆弧
G90 表示当前的执行参数为绝对尺寸，G91为相对尺寸，例如：G91 G00 X10 Y10且当前位置是（1,1），则最后执行后将停在（11,11），而G90 则是停在（10,10）的位置
G92 强制设定当前的坐标值
M2 表示程序结束。注意在收到此条指令后需发送“Grbl 0.8c ['$' for help]”，即GRBL版本号
M3、M4对于激光雕刻来说意义不大（都是表示开启激光），切割时表示电机的正反转
M5 关闭激光或电机
此外在收到0x18时需返回“Grbl 0.8c ['$' for help]”，收到’$G’时需回复“[G0 G54 G17 G21 G90 G94 M0 M5 M9 T0 F250.000]”，只是从原固件程序模仿的，实际参数意义不大。收到“$$”时需回复$0-$22各参数的配置，目前主要用到的是$0、$1，$0表示x轴的精度step/mm，即1毫米需要多少步才能到，$1表示y轴的 (step/mm)。设置$0则发送$0=13.333即可。
当电脑端发送’?’时，表示请求获取当前机器的状态及工作坐标，此时回复“<Run,MPos:1.234,1.444,0.000,WPos:1.231,1.451,0.000>”，Run表示机器有轴正在运行，Idle表示处于空闲，后面分别则是机器坐标、工作坐标（X Y Z三个轴的坐标）
注意收到的每条指令均是以16进制0x0D为结尾，回复指令时则回复 0x0D 0x0A两字节为结尾。
Arduino有个IO单独监控串口的DTR，当串口被打开时，DTR会产生一个脉冲，此时Arduino的主控会发送“Grbl 0.8c ['$' for help]”来请求连接主机。接着电脑软件会依次发送？、$G、$$三条指令来获取基本信息。
解析这些指令也很简单，首先读取第一字符，判断是属于哪种指令，再解析下一字节的数字代表什么功能，接着提取坐标等数值，最后执行即可。
另外每读取到一条指令后均需要返回’ok’，电脑端软件以此判断队列中还有几条指令未执行，若未执行的指令过多软件就会等待（默认是等待50S），遇到无法解析的指令时则发送error: Expected command 来反馈无法解析此指令。
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