基于N32G020微型打印機(jī)解決方案
熱敏式微型打印機(jī)(又稱:微型打印機(jī)、微打)是在淡色材料上(通常是紙)覆上一層透明膜,將膜加熱一段時(shí)間后變成深色(一般是黑色,也有藍(lán)色),圖像通過(guò)加熱,在膜中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而生成的,當(dāng)溫度為200℃時(shí),這種反應(yīng)會(huì)在幾微秒內(nèi)完成。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201906/401584.htm圖一:熱敏式微型打印機(jī)
熱敏式微型打印機(jī)的打印頭中帶有許多熱敏型電阻,主控芯片控制熱敏型電阻根據(jù)需要進(jìn)行加熱,當(dāng)熱敏打印機(jī)接收到打印字符/圖片/二維碼/一維碼后,主控芯片根據(jù)位圖數(shù)據(jù)控制打印頭中對(duì)應(yīng)的熱敏電阻通電,從而加熱出有規(guī)則的深色點(diǎn),同時(shí),主控芯片控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行精確的滾紙操作,多次加熱后,這些規(guī)則的深色點(diǎn)最后組成了有效字符/圖片。
一.微打部件構(gòu)成
主要由以下三個(gè)部件構(gòu)成:
圖二:部件構(gòu)成圖
APP/人機(jī)界面(上左):實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面,如智能終端APP、打印工具軟件,用來(lái)輸入打印數(shù)據(jù)、排版等操作。
核心控制板(上中):實(shí)現(xiàn)打印控制、數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)控制等處理。
熱敏打印頭(上右):實(shí)現(xiàn)熱敏加熱、走紙、過(guò)熱信號(hào)輸出、缺紙信號(hào)輸出。
二.微打系統(tǒng)方案
圖三:方案框圖
微打三個(gè)主要部件的工作方式:
首先,通過(guò)人機(jī)交互『APP/人機(jī)界面』將命令/數(shù)據(jù)通過(guò)通訊接口發(fā)送到『核心控制板』上。
再次,『核心控制板』通過(guò)對(duì)應(yīng)的接口接收打印數(shù)據(jù),如接收為命令,則進(jìn)行相應(yīng)的命令處理;如打印字體格式修改命令、換行命令、字體效果縮放命令等;如接收為打印字符數(shù)據(jù),根據(jù)字符類型(英文字符/漢字/其他日文/韓文等字符),轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)字符內(nèi)碼,通過(guò)字符內(nèi)碼從字庫(kù)數(shù)據(jù)中定位、讀取字符的字模點(diǎn)陣。之后,通過(guò)『核心控制板』上的MCU將點(diǎn)陣數(shù)據(jù)通過(guò)SPI接口傳送給打印頭。
最后,打印頭接收到點(diǎn)陣數(shù)據(jù)后,結(jié)合MCU控制的加熱使能信號(hào)進(jìn)行加熱處理,在加熱期間,主控MCU會(huì)對(duì)加熱時(shí)間、過(guò)熱檢測(cè)、缺紙檢測(cè)進(jìn)行相應(yīng)處理,同時(shí)由MCU控制電機(jī)進(jìn)行走紙操作,最終實(shí)現(xiàn)邊打邊走紙的效果。
三.N32G020產(chǎn)品的核心控制板硬件參考設(shè)計(jì)
核心控制板的主要功能是接收上層下發(fā)的打印命令/數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、發(fā)送到打印頭、控制打印頭加熱&電機(jī)走紙、按鍵&LED控制。
圖四:核心控制板框圖
其中較為關(guān)注的技術(shù),有以下幾點(diǎn):
1、發(fā)送到打印頭的是字符的點(diǎn)陣數(shù)據(jù),每一個(gè)點(diǎn)陣對(duì)應(yīng)到打印頭的一個(gè)加熱點(diǎn),相當(dāng)于是打印紙上的像素點(diǎn),如富士通FTP-628M打印頭,其一行像素點(diǎn)為384點(diǎn),意思是每次可以同時(shí)處理384個(gè)像素點(diǎn),每個(gè)像素點(diǎn)的寬度約為0.125mm,即一行寬度為0.125mm×384=48mm(實(shí)際有效寬度),一般打印紙兩邊邊緣有保留空白10mm,一行總寬為58mm,稱為58mm熱敏式微型打印機(jī)。
2、打印頭中的電機(jī)通常為4相步進(jìn)電機(jī),通過(guò)4個(gè)I/O口控制電機(jī)的四相八步,時(shí)序的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)Timer定時(shí)器對(duì)I/O口進(jìn)行翻轉(zhuǎn)操作,最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)走紙。
3、打印頭中的發(fā)熱,是通過(guò)打印頭中的加熱線STB實(shí)現(xiàn),通過(guò)I/O口拉高STB就使能加熱。
4、在加熱前會(huì)檢測(cè)是否缺紙,其原理是打印頭內(nèi)帶有光電傳感器,是通過(guò)光電傳感器的光電轉(zhuǎn)化,其位置處于塑膠滾軸下的光電傳感器,當(dāng)紙滾入滾軸后紙會(huì)擋住光電傳感器的入口孔,阻止光線進(jìn)入,然后經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)化后,打印頭最終輸出電平值,通過(guò)MCU的ADC模塊對(duì)電壓進(jìn)行采樣,如電壓過(guò)低則缺紙,反之有紙(高低電壓還需參考周邊電路),過(guò)熱檢測(cè),通過(guò)ADC采電平值,亦是同理。
以下是MCU對(duì)打印頭的主控制圖
圖五:打印頭控制圖
四.主控MCU
微打方案采用N32G020K6/7/8,是國(guó)民技術(shù)基于ARM Cortex M0架構(gòu)的32位低功耗、高性能處理器主控芯片。
圖六:N32G020系列K8型號(hào)
其主要參數(shù)如下:
1) 高達(dá)80MHZ主頻,2KB 指令Cache
2) 內(nèi)置64K/128K/256K可選FLASH,20K 片內(nèi)SRAM,10萬(wàn)次擦寫,10年數(shù)據(jù)保持能力
3) 具有豐富的外設(shè)接口,包含2個(gè)SPI、3個(gè)UART、2個(gè)I2C、1個(gè)ISO7816接口、1個(gè)無(wú)晶振全速USB2.0
4) 集成1個(gè)12bit ADC 1Mbps采樣率 最大10通道輸入、1個(gè)10bit 400Kbps DAC、2個(gè)模擬比較器、最大8通道PWM輸出、1個(gè)DMA 最大8通道
5) 配置5個(gè)32位Timer、1個(gè)32位RTC、1個(gè)看門狗、1個(gè)24bit Systick
6) 內(nèi)嵌硬件高速加密算法引擎,AES、DES、RSA、ECC、SHA、CRC16及TRNG隨機(jī)數(shù)發(fā)生器
7) 支持SWD調(diào)試接口、通用的JLink仿真器下載、調(diào)試。
8) 支持多模式的低功耗,最低可保持0.1uA以下。
9) 提供完整的SDK和參考設(shè)計(jì)
該系列產(chǎn)品的SPI0支持4線模式,最大20M 時(shí)鐘,用于快速讀取外部SPI FLASH字庫(kù)數(shù)據(jù),DMA可用于讀取USB接口、UART接口數(shù)據(jù),減少CPU的干預(yù),提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理性能,直接提高打印機(jī)打印速度!
五.方案實(shí)物
基于N32G020產(chǎn)品的熱敏式微打方案,在鑒于同類微打方案的功能、性能對(duì)比之下,有更多特色與優(yōu)勢(shì)!
方案實(shí)物圖,先睹為快:
圖七:微打方案實(shí)物圖
N32G020系列通用MCU芯片,與常規(guī)的熱敏主控芯片相比,芯片集高性能、低功耗、安全特色(內(nèi)置硬件存儲(chǔ)保護(hù)和加、解密算法加速引擎)于一身,在熱敏式微型打印機(jī)解決方案上,具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì):
A. 特色:
a) 支持富士通FTP-628 58mm打印頭及國(guó)產(chǎn)精芯打印頭
b) 支持ASCII字符、GB2312漢字、條形碼、二維碼、圖片打印
c) 支持ESP/POS兼容ESC命令的票據(jù)打印
d) 支持UART、無(wú)驅(qū)USB有線打印
e) 支持藍(lán)牙、WIFI等無(wú)線打印
B. 優(yōu)勢(shì):
a) 業(yè)界高性能、低功耗且性價(jià)比高的ARM Cortex M0處理器芯片
b) 無(wú)MCU晶振、無(wú)USB晶振,節(jié)省BOM成本
c) 自帶內(nèi)部可控LDO輸出,節(jié)省成本、降低功耗
d) 打印速度比其他同等打印頭方案快20%以上
e) 支持硬件安全級(jí)代碼保護(hù),防抄板,保護(hù)方案
國(guó)民技術(shù)將深耕物聯(lián)網(wǎng)MCU領(lǐng)域,以高、中、低全系列化的產(chǎn)品演進(jìn)路線,為各行業(yè)提供高性價(jià)比的創(chuàng)新整體解決方案和技術(shù)支持服務(wù)。針對(duì)其他種類微型打印機(jī),公司將陸續(xù)推出相應(yīng)的解決方案和產(chǎn)品,以全覆蓋微型打印機(jī)市場(chǎng)為目標(biāo),為行業(yè)提供全方位方案保障。
評(píng)論