本书是一本从工程实践角度介绍Grbl技术的书籍，以3D打印机为应用对象，以Grbl为控制核心，全面介绍基于Grbl、proteus、MCD等软件平台的三坐标设备全软件运动控制仿真，特别是在虚拟机电系统仿真软件MCD的不同通信方法、Grbl上位机开发和Thor开源机器人的应用方面具有重要的参考价值。本书主要内容包括CNC基础知识、Grbl的基本原理、AVR-LIBC基础、解析Grbl代码、上位机编程、基于MCD的虚拟CNC仿真、Grbl在机器人上的应用等。本书旨在帮助读者快速熟悉Grbl的使用、程序代码和HMI开发，掌握机电设备的虚拟调试和开发过程。本书适合CNC、机器人和数控设备等领域的科研人员，高等院校机电类相关专业本科生、研究生，以及相关技术爱好者和工程技术人员参考学习。

第一章 CNC技术基础
1.1 CNC结构
1.2 速度控制
1.2.1 加速/减速
1.2.2 程序块之间连接
1.2.3 拐点速度
1.3 速度前瞻规划
1.4 插值
第二章 Grbl工作原理
2.1 Grbl的状态和操作
2.2 环缓存区
2.3 规划及插补
2.4 驻车、回参考点（回零）和探测
2.5 系统命令
2.6 错误代码
2.7 报警代码
第三章 AVR-LIBC基础
3.1 AVR端口变化中断
3.1.1 I/O端口
3.1.2 I/O端口变化中断
3.2 AVR定时器/计数器
3.2.1 定时器模式
3.2.2 定时器0
3.2.3 定时器1
3.3 EEPROM
3.4 Flash
3.5 USART
第四章 代码解析
4.1 Main
4.2 protocol
4.2.1 protocol
4.2.2 protocol
4.3 planner
4.3.1 planner
4.3.2 planner
4.4 gcode
4.4.1 gcode
4.4.2 gcode
4.5 stepper
4.5.1 stepper
4.5.2 stepper
4.6 system
4.6.1 system
4.6.2 system
4.7 motion
4.7.1 motion
4.7.2 motion
4.8 settings
4.8.1 settings
4.8.2 settings
4.9 cpu-map
4.10 default
4.11 config
4.12 jog
4.13 limit
4.14 spindle_control
4.14.1 .spindle_control
4.14.2 spindle_control
4.15 coolant_control
4.15.1 coolant_control
4.15.2 coolant_control
4.16 probe
4.16.1 probe
4.16.2 probe
4.17 serial
4.17.1 serial
4.17.2 serial
第五章 上位机编程
5.1 简单通信
5.2 流控制通信
5.3 上位机程序示例
5.3.1 开源及商业程序
5.3.2 自开发程序实例
第六章 基于MCD的虚拟CNC仿真
6.1 Grbl引脚和编译
6.2 Proteus模型
6.3 MCD机械模型
6.4 MCD通信
6.4.1 OPC DA通信
6.4.2 OPC UA通信
6.4.3 TCP/IP通信接口
6.4.4 Modbus TCP通信接口
6.5 Grbl与MCD机械模型的联合仿真
6.5.1 基于简单MCD机械模型的联合仿真
6.5.2 基于复杂MCD机械模型的联合仿真
第七章 Grbl应用
7.1 Grbl的编译与烧录
7.2 Grbl硬件连接
7.3 上位机控制软件
7.4 Thor开源机器人
参考文献