S698-Mil處理器在針式打印機中的應用

　　1. S698-MIL芯片簡(jiǎn)介

　　S698-MIL 是珠海歐比特控制工程股份有限公司為了滿(mǎn)足嵌入式應用而開(kāi)發(fā)的32 位RISC 高性能嵌入式微處理器，它遵循SPARC V8 構架。S698-MIL 內部配置了32 位整數處理單元(IU)，32/64 位浮點(diǎn)處理單元(FPU)。片內采用32 位AMBA 2.0 標準總線(xiàn)作為系統架構總線(xiàn)，外部總線(xiàn)支持8 位、16 位、32 位。

　　AMBA 總線(xiàn)配置了80 個(gè)GPIO 口、3路通用UART 接口、1 路16550 兼容UART 接口，4 個(gè)24 位定時(shí)器(TIMERS)、1 個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、1 個(gè)看門(mén)狗、1 個(gè)PS/2 接口、1 個(gè)I2C 總線(xiàn)接口、1 個(gè)SPI 總線(xiàn)接口、1個(gè)三磁道磁卡接口，3 個(gè)智能卡接口等大量外設;豐富的片上外設資源使得S698-MIL 的集成度和功能得到了大幅度的提高。另外，S698-MIL 還內嵌了64KBytes 的SRAM。

 

圖1 S698-Mil處理器內部框圖

　　2. S698-MIL主要特征

　　內核:

　　32 位RISC 處理系統，采用SPARC V8 內核;

　　基于A(yíng)MBA 總線(xiàn)的可裁減系統結構;

　　符合SPARC V8 標準的32 位整數運算單元，具備五級流水線(xiàn);

　　內嵌硬件乘法器/除法器;

　　內嵌硬件浮點(diǎn)處理器;

　　支持2 條DSP 指令(MAC & UMAC);

　　IEEE-754 標準32/64 位浮點(diǎn)處理單元，支持單/雙精度浮點(diǎn)計算;

　　4kB 指令cache;

　　4kB 數據cache;

　　工作頻率及運算能力:

　　主頻(IUCLK)不高于120MHz，外頻(SYSCLK) 不高于60MHz;

　　運算性能優(yōu)于80MIPS/30MFLOPS(double precision) @120MHz;

　　片內外設：

　　調試支持單元：無(wú)需仿真器即可支持硬件直接可實(shí)現對內部資源的操作;

　　中斷控制器：支持15 個(gè)中斷源，其中包括5 路可軟件配置的外部中斷輸入，支持二級中斷。軟件可配置外部中斷電平和邊沿觸發(fā)模式;

　　外部存儲器控制器：支持外部SRAM、ROM 以及IO 等存儲器;數據總線(xiàn)的寬度可以通過(guò)軟件配置成32/16/8 位三種模式;存取時(shí)間參數可配置;

　　片內SRAM：容量為64KByte，可配置為32/16/8 位三種數據總線(xiàn)寬度。

　　GPIO 口：最大80 路;GPIO 方向可以軟件配置;

　　UART 接口: 3 個(gè)通用串口;1 個(gè)UART16550 串口;

　　定時(shí)器:4 個(gè)通用24-bit 定時(shí)器;1 個(gè)24-bit 看門(mén)狗定時(shí)器;

　　PS/2 控制器;

　　I2C 總線(xiàn)控制器;

　　SPI 總線(xiàn)控制器;

　　磁卡控制器：3路ISO7811標準的磁條卡控制器;;

　　智能卡控制器：3路ISO7816標準的智能卡控制器;

　　實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器;

　　工作溫度：

　　商業(yè)級：0℃～+70℃;

　　工業(yè)級：-40℃～+85℃。

　　電源電壓：

　　I/O 電壓：3.3V;

　　內核電壓：1.8V;

　　RTC 電壓：1.8V～3.3V。

　　功耗:<1W@120MHz。

　　嵌入式操作系統與集成開(kāi)發(fā)環(huán)境支持:

　　RTEMS 嵌入式操作系統;

　　uClinux 嵌入式操作系統;

　　VxWorks 嵌入式操作系統;

　　ORION IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。

　　3. 針式打印機的設計

　　S698-MIL 處理器可應用于包括稅控收款機、銀行POS 機，電力系統等工業(yè)控制、消費電子以及高可靠應用領(lǐng)域。打印機的打印方式有多種多樣，有噴墨打印機、激光打印機、針式打印機等等，本文將介紹以S698-MIL處理在針式打印機中的應用。針式打印機整機由三大部分組成,主要有控制電路、機芯或機械、機殼。在這我們主要介紹控制電路的構造和原理。

　　3.1. 設計框圖

　　圖2 打印機框圖

　　3.2. 打印機原理

　　打印機在聯(lián)機狀態(tài)下，通過(guò)打印機的通訊接口接收計算機主機發(fā)送打印控制命令、字符打印命令或圖形打印命令。主機發(fā)送來(lái)的命令通過(guò)打印機的S698-Mil處理器進(jìn)行處理，首先從主控電路板的字庫中(本電路中的字庫信息都放在FLASH內部)尋找與該字符或圖形相對應的圖像編碼首列地址(用于正向打印時(shí))或末列地址(用于反向打印時(shí))。然后按順序一列一列地找出字符或圖形編碼，送往打印控制與驅動(dòng)電路，并激勵打印頭出針打印。

　　3.3. 硬件電路說(shuō)明

　　3.3.1. 鍵盤(pán)電路

　　鍵盤(pán)電路主要實(shí)現進(jìn)紙、退紙、打印/暫停若干按鍵組成。

　　3.3.2. 處理器S698-Mil

　　S698-Mil在整個(gè)系統中主要是打印機的控制中心，它通過(guò)接口電路接收來(lái)自主機的數據和控制信息，檢測打印機錯誤狀態(tài)并發(fā)出報警信號，控制打印機字車(chē)機構和輸紙機構以及打印頭的出針操作。同時(shí)檢測、處理機芯傳感器的狀態(tài)，如打印紙狀態(tài)、原點(diǎn)位置、打印頭溫度等。

　　圖3 處理器電路

　　3.3.3. FLASH

　　FLASH電路主要是存儲系統的程序和字庫信息。

　　圖4 FLASH電路

　　3.3.4. SRAM

　　SRAM電路主要是存儲處理器接收到來(lái)自主機的數據和處理器上電后解壓的程序并運行。

　　圖5 SRAM電路

　　3.3.5. CPLD

　　CPLD電路功能是同步需要控制輸出出針的數據，在出針時(shí)間在出現打印異常時(shí)，CPLD硬件定時(shí)比較控制出針脈寬，防止燒毀打印頭。另外在使用并口時(shí)，模擬并口通信。

　　圖6 CPLD電路

　　3.3.6. 電機驅動(dòng)器

　　電機驅動(dòng)器主要是驅動(dòng)字車(chē)電機和走紙電機。

　　字車(chē)電機主要是驅動(dòng)字車(chē)電機做左右往復移動(dòng)，從而帶動(dòng)字車(chē)組件在導軌上左右橫向運動(dòng)。

　　走紙電機主要用于驅動(dòng)輸紙電機作縱向前后轉動(dòng)，以實(shí)現自動(dòng)進(jìn)紙。

　　圖7 處理器電路

　　3.3.7. 通信接口

　　通信接口是打印機與計算機進(jìn)行數據傳輸的通道。打印機通過(guò)串口、并口或USB插座與主機相連，實(shí)現接口信號的輸入和輸出。打印機和計算機接口通過(guò)電纜相連，采用并口或USB連接電纜的長(cháng)度一般不要超過(guò)3米。

　　圖8 RS485接口電路

　　4. 結束語(yǔ)

　　本系統為針式打印機的典型應用。S698-MIL處理器目前在很多工業(yè)控制、打印機系統中廣泛被使用，其低功耗、工作頻率高、性能穩定、內部資源豐富，無(wú)需增加太多外部器件及可很好的完成整個(gè)系統的設計，在以后的電子設備應用設計當中的應用將會(huì )更加普遍。