Klipper 固件指南 — 它是什么以及如何安装

Klipper 已成为任何想从现有 3D 打印机获得更快、更高质量打印的人的首选固件。与传统固件在打印机有限微控制器上运行所有内容不同，Klipper 将繁重计算转移到单独的主机计算机（通常是树莓派），这种架构改变解锁了标准固件无法实现的功能。

本指南解释 Klipper 是什么、为什么它很重要，并逐步详细介绍完整安装过程。

Klipper 是什么以及它如何工作

传统的 3D 打印机固件（如 Marlin）完全在打印机主板上运行，通常配备 8 位或 32 位微控制器。这些芯片处理所有工作：解析 G-code、计算运动路径、管理温度和驱动步进马达。处理能力有限制约了固件的功能。

Klipper 采用不同的方法。它在两个设备之间分担工作负载：

1. 主机计算机（树莓派或类似设备）：运行 Klipper 主机软件，处理 G-code 解析、运动规划和所有复杂计算。
2. 打印机微控制器（现有主板）：运行轻量级 Klipper MCU 固件，只是执行主机发送的精确定时步进马达命令。

这种架构意味着计算密集的部分运行在具有千兆字节 RAM 的强大 ARM 处理器上，而微控制器专注于它最擅长的工作 — 精确定时的硬件控制。

为什么切换到 Klipper

输入整形

这是头条功能。输入整形补偿导致鬼影和环纹伪影的机械振动（共振）。根据 Klipper 官方文档，输入整形应用过滤器来消除打印机框架的特定共振频率。

实际结果是你可以以更高的速度打印，而不会伴随通常来自高速的表面质量下降。据 The Tech Influencer 记录，正确配置的输入整形可以实现两倍速度打印，同时消除鬼影伪影。

要使用输入整形，你需要一个加速计（ADXL345 最常见）安装在打印头和热床上。Klipper 运行校准例程，测量共振频率，并自动配置整形器参数。

压力预测

压力预测补偿挤出机命令和实际灯丝流之间的滞后。当挤出机开始推送灯丝时，熔融区的压力积累会导致塑料实际流出喷嘴前有延迟。类似地，当挤出机停止时，残留压力继续推送灯丝。

Klipper 的压力预测算法预测这种行为并相应地调整挤出命令。结果是更锋利的角、更清洁的起点和终点，以及戏剧性地减少了断线和小球。

更高的步速率

Klipper 在 32 位板上可以实现超过 200,000 步/秒的步速率，相比之下 Marlin 的典型上限约为 100,000。更高的步速率意味着高速时运动更平滑，能够使用更高的微步进以实现更静音操作，而不会牺牲速度。

多 MCU 支持

Klipper 可以在单个打印机中协调多个微控制器。这对于具有主板和工具头分离板的打印机很有用，或用于添加额外板来控制额外的步进马达或传感器。每个 MCU 由主机精确同步。

无需重新编译的配置

使用 Marlin，更改设置需要编辑源代码和重新编译固件，这需要几分钟时间并且有引入错误的风险。Klipper 的配置是一个简单的文本文件（printer.cfg），你可以编辑并在几秒内重新加载。这使调优速度大幅提高。

你需要什么

硬件

• 主机计算机： 树莓派 4 配备至少 2 GB RAM 是标准建议。树莓派 3B+ 可行但余量较少。一些用户在旧笔记本电脑、Orange Pi 板或甚至改装的安卓手机上运行 Klipper。
• 你的 3D 打印机： Klipper 支持数百个主板。创意板（Ender 3、Ender 5、CR-10）、BTT SKR 板、MKS 板和大多数 32 位板都支持。查看 Klipper 配置参考 了解你的特定板。
• MicroSD 卡： 16 GB 或更大，Class 10 或更高。
• USB 电缆： 连接树莓派到打印机主板。
• 可选： ADXL345 加速计用于输入整形校准。

软件

• Klipper： 固件本身。
• Moonraker： 充当 Web 界面和 Klipper 之间通信层的 API 服务器。
• Web 界面： Mainsail 或 Fluidd（下面讨论）。
• KIAUH： Klipper 安装和更新助手 — 自动化所有组件安装的脚本。

Mainsail 与 Fluidd：选择你的 Web 界面

Mainsail 和 Fluidd 都是基于浏览器的前端，让你从网络上任何设备控制你的 Klipper 打印机。根据 Kingroon 的比较，两者都通过 Moonraker 连接到 Klipper 并提供相似的核心功能，但它们在哲学上有所不同。

Mainsail

Mainsail 是功能更丰富的选项。它包括具有语法高亮和错误检查的内置配置编辑器、包含常见任务的预构建脚本的宏存储、详细的打印历史跟踪，以及显示树莓派 CPU、内存和磁盘使用情况的系统资源监控。

最适合： 想要广泛自定义、详细分析和功能完整仪表板的用户。

Fluidd

Fluidd 是更轻、更快的选项。即使在树莓派 Zero W 等资源受限的设备上也能快速加载。其突出功能是无需重启 Klipper 服务即可热重新加载配置文件 — 你编辑 printer.cfg、保存，更改立即生效。

最适合： 优先考虑速度、简洁和清洁界面的用户。

好消息是你不必永久做出选择。使用 KIAUH，你可以在同一树莓派上安装两者并在它们之间切换。它们在不同端口上运行并且可以共存。

安装：逐步指南

本演练使用树莓派 4 上的 KIAUH，以 Creality Ender 3 作为示例打印机。其他打印机的过程类似 — 只有 printer.cfg 文件不同。

步骤 1：刷写树莓派

下载 树莓派成像工具 并将树莓派 OS Lite（64 位）刷写到你的 microSD 卡。在成像工具的高级设置中，启用 SSH，设置用户名和密码，并配置你的 WiFi 网络。将卡插入 Pi 并启动。

步骤 2：SSH 进入 Pi

从你的计算机通过 SSH 连接到 Pi：

ssh your-username@your-pi-ip-address

更新系统：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

步骤 3：安装 KIAUH

克隆并运行 KIAUH：

cd ~ && git clone https://github.com/dw-0/kiauh.git
cd kiauh && ./kiauh.sh

KIAUH 呈现菜单驱动界面。选择选项 1（安装）然后按顺序安装以下内容：

1. Klipper — 固件本身
2. Moonraker — API 层
3. Mainsail 或 Fluidd — 你选择的 Web 界面

每个安装需要几分钟。KIAUH 自动处理所有依赖。

步骤 4：构建和刷写打印机固件

从 KIAUH 菜单中选择固件构建选项，或手动运行：

cd ~/klipper
make menuconfig

在配置菜单中，选择你的打印机微控制器类型。对于 Creality Ender 3 V2 及其常见的 STM32F103 板，如 Creality Klipper 指南 所述：

• 微控制器架构：STMicroelectronics STM32
• 处理器型号：STM32F103
• 引导程序偏移：28KiB
• 通信接口：Serial（USART1 PA10/PA9）

构建固件：

make clean && make

编译的固件文件（klipper.bin）需要复制到 microSD 卡，重命名为引导程序期望的名称（通常 firmware.bin），并插入打印机。电源循环打印机进行刷写。

步骤 5：配置 printer.cfg

这是你告诉 Klipper 关于你特定打印机硬件的地方。Klipper 提供 示例配置文件 用于数百台打印机。找到你的型号，复制配置，并将其粘贴到你的 Mainsail 或 Fluidd 界面中的 printer.cfg 编辑器。

验证关键部分：

• [stepper_x], [stepper_y], [stepper_z]： 步距、方向引脚、限位引脚和位置限制。
• [extruder]： 喷嘴尺寸、灯丝直径、PID 值、压力预测（开始为 0 并稍后调整）。
• [heater_bed]： 热床 PID 值。
• [mcu]： 打印机主板的串口路径（通常 /dev/serial/by-id/...）。

步骤 6：首次连接

保存 printer.cfg 文件。Klipper 将尝试连接到打印机的 MCU。如果串口路径正确且固件刷写正确，仪表板将显示连接状态和温度读数。

运行以下初始校准：

1. PID 调整 热端和热床（Klipper 有内置 PID_CALIBRATE 命令）
2. 探针校准 如果使用床探针
3. 热床网格调平
4. 挤出机旋转距离校准

调整输入整形

一旦打印机运行，输入整形校准是你可以进行的最高影响优化。

没有加速计

以增加速度打印环纹测试模型并直观识别环纹频率。这不太精确但在紧急情况下有效。Klipper 的文档提供测试模型和测量说明。

使用 ADXL345 加速计

将 ADXL345 连接到树莓派的 SPI 接口（或到打印机工具头板，如果它有 SPI 端口）。将加速计配置添加到 printer.cfg，然后运行：

SHAPER_CALIBRATE

Klipper 以各种频率振动打印机，用加速计测量响应，并为每个轴推荐最优整形器类型和频率。将推荐值应用到 printer.cfg，完成。

如 Obico 指南 详细说明，实际差异是显著的 — 在 Marlin 中以 60 mm/s 可见的环纹伪影在 Klipper 输入整形中即使以 150 mm/s 或更高速度也被消除。

调整压力预测

Klipper 包括压力预测调整塔。打印它，测量最好看的层，并计算相应的压力预测值。典型值对于直驱挤出机范围是 0.03 到 0.10，对于 Bowden 设置范围是 0.30 到 1.00。

寻找 Klipper 配置文件和宏

Klipper 社区在各种平台上分享配置文件、宏和调整文件。使用 3DSearch 在 Printables、Thingiverse 和 MakerWorld 中一次搜索查找可打印校准工具，如环纹测试塔、压力预测测试打印和热床调平模型。

Klipper 是否值得

如果你拥有预算或中端打印机并想获得更高速度下的更好打印质量，Klipper 是你可以进行的最单一最好升级。除了树莓派（许多制造商已经拥有）和几小时设置时间外，它没有成本。它启用的功能 — 输入整形、压力预测和更快的步速率 — 其他方式只在 Bambu Lab 或 Prusa Research 等高端打印机中可用，成本要高出几倍。

对于 Ender 3 所有者来说，Klipper 将 $200 打印机转变为与价格三倍的打印机竞争的机器。社区支持很好，配置文件方法意味着你可以轻松分享和复制设置。

最后想法

Klipper 不仅仅是固件 — 它是运行 3D 打印机的根本不同架构。强大的主机计算机和精确定时微控制器之间的分割使得传统固件无法匹配的功能成为可能。安装需要一个下午，调整需要一个周末，结果在你拥有打印机的期间持续。

从 KIAUH 开始以实现无痛安装，根据你对功能与简洁的偏好选择 Mainsail 或 Fluidd，并优先考虑输入整形校准作为你的首个调整步骤。你的打印 — 和你的打印速度 — 会感谢你。