End Stop 電路介紹

End Stop 限位開關，對許多不熟悉電子電路的同好還說，是一團難以摸透的迷霧。控制板上明明有三個腳位，為什麼接兩隻腳就可以用？微動開關上，接點有分NC、NO，是什麼意思啊？控制板上的S腳位是作什麼用的？S腳位直接跟 "-" 腳位短接在一起，為什麼不會燒毀？Marlin設定裡面，X_MIN_ENDSTOP_INVERTING 到底要設成 "true"，還是"false"？

RAMPS控制板上的限位開關腳位

先來解釋RAMPS控制板上，關於限位開關的腳位。總共有六組限位開關腳位，分別定義給XYZ三軸的MAX/MIN位置。每組腳位各自有 "S"腳位、"-"腳位、"+"腳位。"+"腳位連結到RAMPS系統裡的5V電源供應系統；"-"腳位連結到接地線路；"S"腳位連結到Arduino的數位輸出/入腳位(IO)，在Arduino+Marlin系統內，是設定成以一根電阻拉到高電位的"數位輸入"腳位。

電路I/O腳位的秘密

Pull high 電路示意圖

上圖中，PIN12是CPU偵測電位高低的IO腳位。透過一支10K毆母的電阻，接到系統的電源供應線路(5V)。所以當S1按鈕放開的時候，PIN12腳位偵測的的電壓會非常接近5V，軟體系統偵測這支腳位的狀態時，會讀取到"1"的結果。這個狀態下，軟體系統會定義為"Triggered"。當S1按鈕被按下，這時PIN12會直接接地，軟體系統偵測這支腳位的狀態時，會讀取到"0"的結果，判定為"Open"。這時5V的電源，會透過10K的電阻再接到接地點，所以並不會發生電源直接短路到接地線而燒毀電源供應系統(5V穩壓IC)。註1

微動開關腳位的定義

微動開關一般有三支接腳，分別為 "C"共同接腳、"NO" Normal Open 通常開路接腳、"NC" Normal Close 通常短路接腳。顧名思義，"通常開路接腳"，在微動開關被放開的時候，跟"C"接腳是斷開的，被按壓後，跟"C"接腳才短路接在一起；"通常短路接腳"則是在放開時，跟"C"接腳短路接在一起，被按壓後才跟"C"接腳斷開不通電。所以透過不同的接線方法，可以選擇被按壓時，是要讓線路通電、或是要斷電。

Marlin內與限位器相關的設定

再來要了解Marlin Configuration.h裡，對於End-Stop腳位狀態的定義，要怎麼設定。一般軟體設計，都會定義IO腳位讀取值為1時，是為腳位驅動(Triggered)。Marlin裡也是這麼設計的。所以當RAMPS的S腳位浮接(不接任合線路)時，會視為Triggered。但是如果硬體線路必須要定義成S腳位為低電位時當作Triggered，這時可透過"ENDSTOP_INVERTING"的設定，改變Marlin對S腳位的定義。當設定值為"true"，S腳位接地會變成"Triggered"。

另外還有 "DISABLE_MAX_ENDSTOPS" 跟 "DISABLE_MIN_ENDSTOPS" 兩個設定值，是用來告訴Marlin，是否有接 "MAX_ENDSTOPS" 跟 "MIN_ENDSTOPS"。例如沒有接MAX End-Stop的話，可以把 "//#define DISABLE_MAX_ENDSTOPS" 最前面的 "//" 刪掉，這樣Marlin就不會去讀取MAX End-Stop的狀態了。

融會貫通

綜合上述的所有設計細節，就可以融會貫通的解答END STOP相關的問題了。

如果單純使用微動開關當作限位器，那一定要接RAMPS上的 "S" 跟 "-" 腳位。因為"S"腳位在控制板CPU內部已經被Pull-up到高電位了，所以想要讓"S"腳位的狀態改變，只有把他拉去接地一途。"S"接到"+"是沒有作用的。

"S"腳位在CPU內部已經內見Pull-up電阻了，所以直接連接到"-"接地腳位，是不會燒毀的。

"ENDSTOP_INVERTING"設定值要看End-stop硬體線路的接法而定，如果希望"S"腳位為高電位或浮接時，定義為"Triggered"，則"ENDSTOP_INVERTING"要設定成"false"；反之如果希望"S"腳位為低電位或接地時，定義為"Triggered"，則"ENDSTOP_INVERTING"要設定成"true"。

整個系統上有好幾個會改變狀態的變數，要全部融會貫通，才能設計出讓限位器正常工作的設定。如果不太確定自己能設計出對的設定，建議還是先依照i3組裝筆記內的說明進行安裝。而且務必檢查有沒有接錯，再開始做馬達的測試。

最後，祝大家列印愉快~


----
註1：ATmega-2560 的IO pin 有內建 Pull-Up 電阻在IC內部，不需要在外部電路另外安排 Pull-Up 電阻。ATmega-2560規格書第七頁。