早期的3D列印機採用8位元或32位元的微控板，執行Marlin（「槍魚」的英文）韌體，沒有作業系統，像我在2016年購入，基於Prusa i3系列的開源列印機，即是一例（開發板是8位元的Arduino Mega 2560相容板）。
Marlin韌體的主要功能是將切片軟體（如：Cura和Orca Slicer）產生的G-Code（控制指令）轉換成具體的硬體動作，例如，移動列印頭座標、控制擠出機、加熱噴頭與熱床等，也是目前最廣泛使用的3D列印機韌體之一。以「槍魚」命名，因為牠是海洋中泳速最快的魚類之一，藉此象徵速度和敏捷，比之前的“Grbl”韌體計算更快速、操控更流暢；Grbl韌體普遍用在Arduino開源CNC加工機，像入門級小型3018 Pro。
下圖右代表3D列印機主控板。
在中高階、高速列印、DIY和改機用戶群體中，Klipper韌體（或廠商的客製化版本）是普遍的選擇。Klipper也是開源專案，用Python和C語言寫成，而執行Klipper的3D列印機控制板通常有兩個（或更多）處理器，或者一個單板電腦，加上微控制器子板。
Klipper的Python程式在Linux單板電腦執行，負責解析G-Code指令、處理複雜的機械運動模型（如：CoreXY架構），確保馬達運動平滑、減少震動、提升模型細節精度…等。C語言程式則是在微控器執行，負責驅動馬達等週邊，這種分工方式突破了Marlin的算力限制。
在K1 SE列印機安裝Moonraker、nginx和Fluidd
創想三維K1系列3D列印機的控制軟體（Creality OS）是基於Klipper的客製化版本。3D列印機的Linux系統內建HTTP伺服器、網頁介面和API服務（如：透過WebSocket存取列印機的狀態）。上一篇文章提到，用瀏覽器連結3D列印機的IP位址，即可開啟它的網頁介面，讓沒有安裝列印軟體的設備也能遠端操控它。
但是，創想三維並沒有公開API，如果你打算用自製網頁或ESP32開發板操控它，只能自行探索。
另一個辦法是取得K1 SE列印機root權限後，安裝開源Moonraker，替代既有的API服務，並選擇性地安裝與之搭配的Fluidd網頁前端介面。題外話，”Moonraker”和007「太空城」電影同名，但原作者Arksine (Eric) 並未說明兩者命名是否相關。
因為Moonraker有詳盡的文件說明3D列印機的各項控制功能，以及感測器的API名稱和格式，所以本文示範用它取得列印機的狀態。以ssh連線進入K1 SE列印機之後，進入如下的第三方程式安裝畫面（參閱「取得root權限、安裝第三方USB攝影機驅動程式」貼文），選擇1和2（或3），安裝Moonraker, nginx網頁伺服器和Fluidd（或Mainsail）網頁介面。
Moonraker是用Python語言開發而成的，所以在安裝過程，你會在終端機看到它自動安裝了Python 3.8。安裝完畢後，K1 SE便有兩套網頁操控介面和API服務，但位於底層，實際操控硬體的Klipper仍是原廠的那一個。
K1 SE列印機同時執行了兩個網站伺服器和兩個API服務，雖然稱不上從從容容，但可說游刃有餘。若要減輕列印機主控板的負擔，可把Moonraker, nginx和Fluidd安裝在其他設備，例如，Raspberry Pi（樹莓派）、香橙派（Orange Pi）甚至Android手機。
用瀏覽器連結K1 SE列印機IP位址的7125埠，可看到如下的畫面，代表Moonraker已經啟用。Moonraker沒有使用者操控介面，你可以自己編寫網頁或ESP32程式透過它操控3D列印機。
最方便的是用Fluidd網頁介面操作，連結K1 SE列印機IP位址的4408埠，可看到如下的Fluidd畫面，它會在背地裡連到Moonraker，提供比原廠更多設定選項。
用Python程式取得3D列印機狀態資訊
上一篇貼文示範使用HTML網頁讀取K1 SE列印機的即時狀態，既然Moonraker是用Python寫成的，那前端我們也就用Python試試吧！
根據Moonraker線上文件的“Get Klippy host information（取得Klipper主機資訊）”單元，以GET方法向3D列印機傳送“/printer/info”請求：
GET /printer/info
或者在WebSocket連線中，傳送底下的訊息給它：
{
"jsonrpc": "2.0",
"method": "printer.info",
"id": 5445
}
即可取得如下的JSON格式回應內容：
{
"state": "ready",
"state_message": "Printer is ready",
"hostname": "pi-debugger",
"klipper_path": "/home/pi/klipper",
"python_path": "/home/pi/klipper/venv/bin/python",
"process_id": 275124,
"user_id": 1000,
"group_id": 1000,
"log_file": "/home/pi/printer_data/logs/klippy.log",
"config_file": "/home/pi/printer_data/config/printer.cfg",
"software_version": "v0.12.0-85-gd785b396",
"cpu_info": "4 core ?"
}fv
實際的JSON回應是不易閱讀的長字串，Python的標準函式庫有個pprint（意指”pretty print”，美化輸出）函式，可以自動格式化輸出訊息，以執行上述GET方法為例，Python程式碼如下：
from pprint import pprint # 美化輸出的函式
import requests as req # 「連線請求」物件
PRINTER_IP = "192.168.1.204" # K1SE的IP位址
# 取得3D列印機的資訊
resp = req.get(f"http://{PRINTER_IP}:7125/printer/info")
info = resp.json() # 把JSON資料轉成字典（dict）
pprint(info) # 美化輸出JSON格式字串
實際在電腦上的執行結果：
向列印機發出“/printer/objects/query”請求，並附加指定物件名稱的查詢字串，即可取得該物件的狀態。例如，噴嘴頭的溫度值位於printer物件的extruder（擠出機）裡的“temperature”參數，底下的Python程式：
from pprint import pprint # 美化輸出的函式
import requests as req # 「連線請求」物件
PRINTER_IP = "192.168.1.204" # K1SE的IP位址
# 請求「擠出機」物件資訊
resp = req.get(f"http://{PRINTER_IP}:7125/printer/objects/query?extruder")
temp = resp.json()
pprint(temp) # 美化輸出JSON格式字串
傳回的” temperature”參數顯示噴嘴頭的溫度是23.36°C。
僅取出“'temperature'”欄位資料的敘述：
temp = resp.json()['result']['status']['extruder']['temperature']
print(f"噴嘴溫度：{temp}°C")
實際執行結果：
底下是取得噴嘴溫度、熱床溫度和列印進度資訊的例子：
import requests as req
PRINTER_IP = "192.168.1.204" # 3d列印機的IP地址
# 請求不同的物件資料，用&符號連接。
req_data = "extruder&heater_bed&print_stats&virtual_sdcard"
def get_printer_data():
try:
# 向Moonraker API發送請求
url = f"http://{PRINTER_IP}:7125/printer/objects/query?{req_data}"
resp = req.get(url, timeout=5) # 設定5秒超時
data = resp.json()['result']['status'] # 解析JSON回應
hotend = data['extruder']['temperature'] # 噴嘴溫度
bed = data['heater_bed']['temperature'] # 熱床溫度
state = data['print_stats']['state'] # 狀態
progress = data['virtual_sdcard']['progress'] * 100 # 列印進度百分比
print(f"當前狀態：{state.capitalize()}")
print(f"噴嘴溫度：{hotend:.1f}°C")
print(f"熱床溫度：{bed:.1f}°C")
print(f"列印進度：{progress:.1f}%")
except Exception as e:
print(f"連不上Moonraker：{e}")
if __name__ == "__main__":
get_printer_data()
執行結果：
