S698-Mil處理器在針式打印機中的應用

　　1. S698-MIL芯片簡介

　　S698-MIL 是珠海歐比特控制工程股份有限公司為了滿足嵌入式應用而開發(fā)的32 位RISC 高性能嵌入式微處理器，它遵循SPARC V8 構(gòu)架。S698-MIL 內(nèi)部配置了32 位整數(shù)處理單元(IU)，32/64 位浮點處理單元(FPU)。片內(nèi)采用32 位AMBA 2.0 標準總線作為系統(tǒng)架構(gòu)總線，外部總線支持8 位、16 位、32 位。

　　AMBA 總線配置了80 個GPIO 口、3路通用UART 接口、1 路16550 兼容UART 接口，4 個24 位定時器(TIMERS)、1 個實時時鐘(RTC)、1 個看門狗、1 個PS/2 接口、1 個I2C 總線接口、1 個SPI 總線接口、1個三磁道磁卡接口，3 個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(nèi)嵌了64KBytes 的SRAM。

 

圖1 S698-Mil處理器內(nèi)部框圖

　　2. S698-MIL主要特征

　　內(nèi)核:

　　32 位RISC 處理系統(tǒng)，采用SPARC V8 內(nèi)核;

　　基于AMBA 總線的可裁減系統(tǒng)結(jié)構(gòu);

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

　　內(nèi)嵌硬件乘法器/除法器;

　　內(nèi)嵌硬件浮點處理器;

　　支持2 條DSP 指令(MAC & UMAC);

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

　　4kB 指令cache;

　　4kB 數(shù)據(jù)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(nèi)外設：

　　調(diào)試支持單元：無需仿真器即可支持硬件直接可實現(xiàn)對內(nèi)部資源的操作;

　　中斷控制器：支持15 個中斷源，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(shù)據(jù)總線的寬度可以通過軟件配置成32/16/8 位三種模式;存取時間參數(shù)可配置;

　　片內(nèi)SRAM：容量為64KByte，可配置為32/16/8 位三種數(shù)據(jù)總線寬度。

　　GPIO 口：最大80 路;GPIO 方向可以軟件配置;

　　UART 接口: 3 個通用串口;1 個UART16550 串口;

　　定時器:4 個通用24-bit 定時器;1 個24-bit 看門狗定時器;

　　PS/2 控制器;

　　I2C 總線控制器;

　　SPI 總線控制器;

　　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;

　　實時時鐘控制器;

　　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(nèi)核電壓：1.8V;

　　RTC 電壓：1.8V～3.3V。

　　功耗:<1W@120MHz。

　　嵌入式操作系統(tǒng)與集成開發(fā)環(huán)境支持:

　　RTEMS 嵌入式操作系統(tǒng);

　　uClinux 嵌入式操作系統(tǒng);

　　VxWorks 嵌入式操作系統(tǒng);

　　ORION IDE集成開發(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(tǒng)等工業(yè)控制、消費電子以及高可靠應用領域。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(gòu)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)送來的命令通過打印機的S698-Mil處理器進行處理，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(nèi)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)或末列地址(用于反向打印時)。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(qū)動電路，并激勵打印頭出針打印。

　　3.3. 硬件電路說明

　　3.3.1. 鍵盤電路

　　鍵盤電路主要實現(xiàn)進紙、退紙、打印/暫停若干按鍵組成。

　　3.3.2. 處理器S698-Mil

　　S698-Mil在整個系統(tǒng)中主要是打印機的控制中心，它通過接口電路接收來自主機的數(shù)據(jù)和控制信息，檢測打印機錯誤狀態(tài)并發(fā)出報警信號，控制打印機字車機構(gòu)和輸紙機構(gòu)以及打印頭的出針操作。同時檢測、處理機芯傳感器的狀態(tài)，如打印紙狀態(tài)、原點位置、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(tǒng)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自主機的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，在出針時間在出現(xiàn)打印異常時，CPLD硬件定時比較控制出針脈寬，防止燒毀打印頭。另外在使用并口時，模擬并口通信。

　　圖6 CPLD電路

　　3.3.6. 電機驅(qū)動器

　　電機驅(qū)動器主要是驅(qū)動字車電機和走紙電機。

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

　　走紙電機主要用于驅(qū)動輸紙電機作縱向前后轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)自動進紙。

　　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行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。打印機通過串口、并口或USB插座與主機相連，實現(xiàn)接口信號的輸入和輸出。打印機和計算機接口通過電纜相連，采用并口或USB連接電纜的長度一般不要超過3米。

　　圖8 RS485接口電路

　　4. 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)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(tǒng)中廣泛被使用，其低功耗、工作頻率高、性能穩(wěn)定、內(nèi)部資源豐富，無需增加太多外部器件及可很好的完成整個系統(tǒng)的設計，在以后的電子設備應用設計當中的應用將會更加普遍。