微型打印機與FPGA的硬件接口及軟件設計

摘要：為了實(shí)現便攜式、實(shí)時(shí)打印數據的目的，在分析EP3C25型FPGA和RD-E型微型打印機性能特點(diǎn)的基礎上，基于嵌入式技術(shù)設計了 FPGA與微型打印機的硬件接口電路、軟件流程及控制程序。利用FPGA控制微型打印機正常工作，對功能模塊進(jìn)行了仿真，實(shí)際應用中運行穩定。利用 FPGA的穩定性與高速數據處理能力，實(shí)現實(shí)時(shí)打印。整個(gè)系統集成于一塊電路板，并由微型打印機輸出，體積小，攜帶方便。
關(guān)鍵詞：FPGA；微型打印機；硬件接口；軟件設計

0 引言
FPGA的超大規模集成度優(yōu)勢和內部邏輯單元具有可重復配置能力的特點(diǎn)，使得其在芯片控制和接口設計中成為一種頗具吸引力的高性?xún)r(jià)控制器件。在此，設計了一種基于FPGA控制RD-E微型打印機工作的控制模塊。在QuartusⅡ9．0 FPGA開(kāi)發(fā)平臺上通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程控制微型打印機打印數據，在實(shí)際應用中具有一定的實(shí)用價(jià)值。

1 硬件系統
設計中采用Altera公司的CycloneⅢ系列FPGA芯片EP3C25和榮達創(chuàng )新科技有限公司生產(chǎn)的RD-E微型打印機組成硬件系統。
1．1 RD-E微型打印機簡(jiǎn)介
RD-E系列打印機是微型熱敏加熱點(diǎn)陣打印機，它專(zhuān)為儀器儀表面板安裝而設計，采用獨特的面板式嵌入結構，便可將整個(gè)打印機固定在儀表面板上。RD-E系列打印機內嵌448個(gè)字符及圖塊，32個(gè)用戶(hù)自定義字符，國標一、二級漢字庫中全部漢字和西文字、圖符共8 178個(gè)。采用模塊化驅動(dòng)控制電路，有效地保護了打印頭的絕對安全；打印機內置專(zhuān)門(mén)的復位控制電路、電源監測電路以及近乎完美的軟硬件看門(mén)狗控制電路，以確保打印機不死機、不亂打?？刂齐娐诽峁囟葯z測、電壓檢測、過(guò)熱檢測、缺紙檢測等功能，有效延長(cháng)了打印頭的使用壽命，同時(shí)保證了打印機在不同的工作場(chǎng)合，打印出的效果更加清晰美觀(guān)、更加高速流暢，也能降低打印噪音，輸出完整數據。備有39個(gè)ESC／P兼容的打印命令，支持字符、漢字、圖形的正向、反向、左右旋轉打印、反白、上下劃線(xiàn)、左右劃線(xiàn)打印以及任意變高、變寬、行間距、字間距調整、水平制表、垂直制表、曲線(xiàn)打印、條形碼打印等功能以及以上功能的混合打印。RD-E打印機分標準并行接口，標準串行接口2類(lèi)，串行接口與RS232C標準兼容，可直接由微機串口或單片機控制。設計中采用并口打印機，其接口與CENTRONICS標準并口兼容，其外形及從RD-E打印機的26芯插座的方向看插座的引腳序號如圖1所示。并行接口各引腳信號的定義如表1所示，信號的邏輯電平為T(mén)TL電平。


1．2 微型打印機與FPGA的接口設計
為滿(mǎn)足FPGA的工作條件，必須完成FPGA外圍電路的設計，如外部存儲器、工作電源以及外部輸入時(shí)鐘即晶振電路的設計。EP3C25E144I7 N是CycloneⅢ系列工業(yè)級FPGA芯片，其供電電源分數字電壓和模擬電壓兩類(lèi)，其中模擬電壓有A1．2 V和A2．5 V，分別對其內部鎖相環(huán)PLL和模擬電壓端供電，數字電壓有D1．2 V和D3．3 V，分別對內部數字邏輯單元和輸入／輸出管腳供電。電源地同樣分為模擬地與數字地兩類(lèi)，與模擬電源和數字電源對應。系統時(shí)鐘由外部晶振提供，配置方式由外圍電路撥碼開(kāi)關(guān)選擇。