CN101691090A - 一种利用带spi接口的gsm模块实现热敏打印机控制的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子控制领域，尤其涉及一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法。本发明的控制装置，是利用所述的GSM模块的SPI接口传递数据和连接功能端口扩展连接存储器用于存储字模数据；利用所述的GSM模块的SPI接口传递数据和连接功能端口控制热敏打印机的数据锁存单元、纸张检测单元、加热单元；所述的热敏打印机的温度检测单元通过一电压比较器进入GSM模块的功能端口形成检测中断；所述的GSM模块的二功能端口通过一步进电机驱动器将二拍波形转换成四拍波形来驱动热敏打印机步进电机。因此，本发明在SIM300模块上可以得到理想的应用效果，同时也可很好的满足MMI人机界面的友好显示。
Description
技术领域
本发明涉及电子控制领域，尤其涉及一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法，特别适合于SIM300模块的扩展应用。
背景技术
随着GSM模块应用的普及，越来越多的场合需要在其上实现票据打印功能，比如：用SIM300模块开发的移动终端需要具备移动充值话单的打印、通话详单的打印、SIM卡远程写卡票据的打印、电力缴费票据的打印等；在一般场合下，可选择具有打印速度快、噪音低、可靠性高、字迹清晰、机头小而轻的微型热敏打印头作为执行机构。
SIM300模块是SIMCOM推出的GSM双频模块，主要为语音传输、短消息提供无线接口。SIM300模块集成了完整的射频电路和GSM的基带处理器，并提供了功能较为完备的系统接口，如：SIM卡接口、5*5键盘输入接口、基于硬件SPI的LCD控制接口、串行通讯接口、若干个中断IO口、若干个普通输入输出IO口、电池电压检测的ADC接口等等。适合于开发一些GSM的无线应用产品，如移动电话、PDA、无线公用电话、无线商务电话、监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位和导航等系统和产品，应用范围十分广泛。但是，如果要扩展热敏打印功能终端时，由于微型热敏打印头对打印时序和温度要求都较高，而基于嵌入式系统的SIM300模块的MMI运行优先级相对较低，用常规软件定时器的控制方法，其响应精度并不能满足对打印头的适时控制要求。另外，SIM300模块内部ROM空间也不足于存储较大点阵的汉字字库。
所以，目前基于GSM模块开发的移动打印终端均是通过外挂独立热敏打印机板来实现热敏打印功能。参阅图1所示，一般是在外挂热敏打印机板上集成了微型热敏打印头单元301、主控单片机单元101、扩展的RAM存储单元102、扩展的FLASH存储单元103、步进电机驱动单元302、热敏打印头温度过热保护单元302、热敏打印头缺纸检测单元304、通信转换单元104、电源转换单元201等。这种通过外挂热敏打印机板来实现热敏打印功能的方案，势必会增加系统的成本，也增加了生产工艺环节；同时，由于GSM模块与外挂的热敏打印机板通过串口进行通讯，这会占用极为宝贵的串口资源；而且，需要对打印数据及SIM300模块的配置数据进行分流设计(比如：通过串口复用的方法)，这增加了系统设计的难度。另外，这种外挂的热敏打印机板一般匹配大容量的RAM，打印时首先从串口不断接收需要打印的数据，之后逐行进行打印输出，其打印过程中并无打印状态及打印结果的反馈，属于开环式控制形式，所以，在GSM模块应用，尤其是SIM300模块的MMI应用中也无法实现适时、准确的打印进度显示，界面不够友好。
发明内容
因此，本实用新型针对GMS模块的应用中，尤其是对SIM300模块的软件定时器精度较差而无法直接控制热敏打印头的问题以及ROM空间不足的问题，提出一种采用电压比较器结合软件中断以及在程序中采用指令延时控制步进电机速度的方法，解决了SIM300模块的MMI定时器响应精度较差而无法做精确定时控制的问题；同时，系统采用硬件SPI复用的方法不但解决了SIM300模块ROM空间无法存储较大字库的问题，还有效的提高了字模芯片的读写速度、打印头数据的移位速度，从而使SIM300模块内置的资源得到充分的利用。
本发明的技术方案是：
一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，是利用所述的GSM模块的SPI接口传递数据和连接功能端口扩展连接存储器用于存储字模数据；利用所述的GSM模块的SPI接口传递数据和连接功能端口控制热敏打印机的数据锁存单元、纸张检测单元、加热单元；所述的热敏打印机的温度检测单元通过一电压比较器进入GSM模块的功能端口形成检测中断；所述的GSM模块的二功能端口通过一步进电机驱动器将二拍波形转换成四拍波形来驱动热敏打印机步进电机。
进一步完善的，还利用所述的GSM模块的SPI接口传递数据和连接功能端口扩展连接LCD显示模块用于显示；所述的GSM模块还连接有键盘单元和SIM卡单元。
最佳的，所述的GSM模块是SIM300模块，所述的热敏打印机是精芯JX-702-48R热敏打印头。
进一步的，利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于FLASH存储器的MOSI线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于FLASH存储器的读写时钟线端口，SIM300模块的SPI_RST端口连接于FLASH存储器的片选线端口。
进一步的，利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于热敏打印机的打印头移位数据线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于热敏打印机的移位时钟线端口，SIM300模块的Network LED端口连接于热敏打印机的数据锁存线端口；SIM300模块的DTR端口连接于热敏打印机的纸张检测单元线端口；SIM300模块的DCD端口连接于热敏打印机的加热单元线端口。
进一步的，所述的热敏打印机的温度检测单元通过LM393电压比较器将比较结果翻转输出进入SIM300模块的GPIO8端口形成检测中断。
所述检测中断的处理方法是：
步骤601：响应中断；
步骤602：关闭热敏打印机的加热单元；
步骤603：发送热敏打印机的加热单元已关闭的信号；
步骤604：完成中断处理，返回。
进一步的，通过SIM300模块的RTS端口和CTS端口输出2路PWM控制波形，再经由LB1836M的步进电机驱动器将2路PWM控制波形转换成4路PWM控制波形来驱动热敏打印机步进电机。
进一步的，利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于LCD显示模块的串行数据线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于LCD显示模块的串行数据线端口，SIM300模块的SPI_CS端口连接于LCD显示模块的片选线端口，SIM300模块的SPI_D/C端口连接于LCD显示模块的命令/数据选择线端口；利用SIM300模块的KBC0端口至KBC4端口作为阵列5×5的键盘单元的扫描输出口，KBR0端口至KBR4端口作为阵列5×5的键盘单元的扫描输入口。
一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法，包括如下步骤：
步骤502：处理窗口初始化；
步骤503：将打印数据存储到GSM模块的gbkBuf缓存区中；
步骤504：判断gbkBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则跳转至步骤512；
如果否，则进入
步骤505：从GSM模块的gbkBuf缓存区底部取出1行打印字符数据，然后读取存储器中存储的字模数据并按象素行输出的方式解析、组合象素数据，最后填充到dotsBuf缓存区；
步骤506：判断dotsBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则进入
步骤507：显示当前的打印进度，并返回步骤504；
如果否，则进入
步骤508：从dotsBuf缓存区中取出相应字节的数据并移位发送到热敏打印机的缓存；
步骤509：启动加热并等待加热单元被关闭的信号；
步骤510：控制步进电机走纸；
步骤511：进行指令延时，并返回步骤506；
步骤512：显示打印结束；
步骤513：退出处理窗口。
本发明解决了微型热敏打印头对打印时序和温度要求都较高，一般均需要由独立的MCU进行适时的控制的问题，从而节约了硬件资源。本发明还采用电压比较器结合软件中断的方法解决了SIM300模块无法适时控制温度的问题。同时，在程序中采用指令延时控制步进电机速度的方法，解决了SIM300模块的MMI定时器响应精度较差而无法做精确定时控制的问题。另外，系统采用硬件SPI复用的方法不但解决了SIM300模块ROM空间无法存储较大字库的问题，还有效的提高了字模芯片的读写速度、打印头数据的移位速度，从而使SIM300模块内置的资源得到充分的利用，很大程度的降低了成本。因此，本发明的技术方案在SIM300模块上可以得到理想的应用效果，同时，也可很好的满足MMI人机界面的友好显示。
附图说明
图1是已有技术的外挂热敏打印机板的电路框图；
图2是本发明的控制电路原理框图；
图3是本发明的控制方法流程图；
图4是本发明的温度检测中断的处理方法流程图；
图5是本发明的步进电机的脉冲控制周期波形图；
图6是本发明的热敏打印头象素行数据的移位流程图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
参阅图2所示，本发明的装置，最佳实施例中，GSM模块是采用SIM300模块，热敏打印机是精芯JX-702-48R热敏打印头。本发明的方法适用于有带SPI接口的GSM模块和通用的热敏打印头。本发明的实施例仅以SIM300模块进行说明。本发明的原理是：
(1)利用所述的SIM300模块1的SPI接口18传递数据和连接功能端口扩展连接存储器5用于存储字模数据。进一步的，是利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于FLASH存储器的MOSI线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于FLASH存储器的读写时钟线端口，SIM300模块的SPI_RST端口11连接于FLASH存储器的片选线端口。所述的FLASH存储器可以选用AT26DF081A芯片。
(2)利用所述的SIM300模块1的SPI接口18传递数据和连接功能端口控制热敏打印机2的数据锁存单元21、纸张检测单元22、加热单元23。进一步的，利用SIM300模块1的SPI_DATA端口复用连接于热敏打印机2的打印头移位数据线端口，SIM300模块1的SPI_CLK端口复用连接于热敏打印机2的移位时钟线端口，SIM300模块1的Network LED端口13连接于热敏打印机2的数据锁存线端口；SIM300模块1的DTR端口14连接于热敏打印机2的纸张检测单元线端口；SIM300模块1的DCD端口15连接于热敏打印机2的加热单元线端口。
(3)所述的热敏打印机2的温度检测单元通过一电压比较器3进入GSM模块1的功能端口形成检测中断.进一步的，所述的热敏打印机2的温度检测单元24通过LM393电压比较器将比较结果翻转输出进入SIM300模块1的GPIO8端口16形成检测中断。
(4)所述的GSM模块1的二个功能端口通过一个步进电机驱动器4将二拍波形转换成四拍波形来驱动热敏打印机2步进电机。进一步的，通过SIM300模块1的RTS端口和CTS端口17输出2路PWM控制波形，再经由LB1836M的步进电机驱动器4将2路PWM控制波形转换成4路PWM控制波形来驱动热敏打印机2的步进电机。
(5)还利用所述的GSM模块1的SPI接口18传递数据和连接功能端口扩展连接LCD显示模块6用于显示；所述的GSM模块1还连接有键盘单元7和SIM卡单元8。进一步的，利用SIM300模块1的SPI_DATA端口复用连接于LCD显示模块6的串行数据线端口，SIM300模块1的SPI_CLK端口复用连接于LCD显示模块6的串行数据线端口，SIM300模块1的SPI_CS端口12连接于LCD显示模块6的片选线端口，SIM300模块1的SPI_D/C端口连接于LCD显示模块6的命令/数据选择线端口；利用SIM300模块1的KBC0端口至KBC4端口作为阵列5×5的键盘单元7的扫描输出口，KBR0端口至KBR4端口作为阵列5×5的键盘单元7的扫描输入口。利用SIM300模块1的SIM_VDD端口、SIM_I/O端口、SIM_CLK端口、SIM_PRESENCE端口、SIM_RST端口分别连接于SIM卡单元8的SIM卡电源线端、SIM数据线端、SIM时钟线端、SIM检测线端、SIM复位线端。
以下是SIM300模块1的相关管脚分配表：
| PIN名 | I/O特性 | 管脚分配描述 |
| KBC0～KBC4 | O | 键盘扫描输出口 |
| KBR0～KBR4 | I | 键盘扫描输入口 |
| SPI_DATA | I/O | 复用为打印头移位数据线、字模芯片MOSI线、LCD的串行数据线 |
| SPI_CLK | O | 复用为打印头移位时钟线、字模芯片读写时钟线、LCD的串行时钟线 |
| SPI_CS | O | 用作LCD片选 |
| SPI_D/C | O | 用作LCD命令或数据选择 |
| SPI_RST | O | 用作字模存储芯片的片选线FLASH_CS |
| Network LED | O | 用做打印头的数据锁存线DATA_LAT |
| GPIO8 | I/O | 用作温度检测中断 |
| DTR | I | 用作缺纸检测 |
| RXD | I | 串口数据接收 |
| TXD | O | 串口数据发送 |
| RTS | I | 电机控制线A |
| CTS | O | 电机控制线B |
| RI | O | 空闲 |
| DCD | O | 用作加热控制线STB_CTRL |
| SIM_VDD | O | SIM卡电源 |
| SIM_I/O | I/O | SIM数据 |
| SIM_CLK | O | SIM时钟 |
| PIN名 | I/O特性 | 管脚分配描述 |
| SIM_PRESENCE | I | SIM检测 |
| SIM_RST | O | SIM复位 |
参阅图3所示，一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法，包括如下步骤：
步骤501：开始；
步骤502：处理窗口初始化；
步骤503：将打印数据存储到GSM模块的gbkBuf缓存区中；
步骤504：判断gbkBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则跳转至步骤512；
如果否，则进入
步骤505：从GSM模块的gbkBuf缓存区底部取出1行打印字符数据，然后读取存储器中存储的字模数据并按象素行输出的方式解析、组合象素数据，最后填充到dotsBuf缓存区；后填充到dotsBuf缓存区；
步骤506：判断dotsBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则进入
步骤507：显示当前的打印进度，并返回步骤504；
如果否，则进入
步骤508：从dotsBuf缓存区中取出相应字节(本发明实施例为48字节)的数据并移位发送到热敏打印机的缓存；
步骤509：启动加热并等待加热单元被关闭的信号；
步骤510：控制步进电机走纸；
步骤511：进行指令延时，并返回步骤506；
步骤512：显示打印结束；
步骤513：退出处理窗口；
步骤514：结束。
本发明是通过电压比较器LM393实现加热时间的控制。首先，设置LM393的参考电压为打印头温度为55度时对应的电压(该值可根据打印浓度的需要做一定的调整)，当打印头的加热器加热并达到预定温度时，电压比较器LM393比较结果将发生翻转输出，由此触发SIM300模块的中断流程，并由程序适时对加热器进行关断操作，如图4所示：关于所述检测中断的处理方法是：
步骤601：响应中断；
步骤602：关闭热敏打印机的加热单元；
步骤603：发送热敏打印机的加热单元已关闭的信号；
步骤604：完成中断处理，返回。
本发明的热敏打印头内部有1个二相四拍步进电机，用来控制走纸及走纸速度。SIM300模块通过其2路输出口模拟2路PWM输出，再经过LB1836M驱动，将输出的2路模拟PWM波形转换为4路，最后输出驱动步进电机。步进电机的走纸速度通过打印流程中的指令延时T1来控制。步进电机的脉冲控制周期如图5所示。
本发明的热敏打印头象素行数据的移位流程是：SIM300模块通过SPI接口将象素行数据输出到热敏打印头的移位寄存器中，当1象素行的数据(48字节)全部移位到寄存器后，才开始启动加热印字，如图6所示：
步骤701：开始；
步骤702：片选热敏打印头的数据锁存线；
步骤703：通过SPI接口发送48字节象素行数据；
步骤704：取消片选数据锁存线；
步骤705：完成，并返回。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：利用所述的GSM模块(1)的SPI接口(18)传递数据和连接功能端口扩展连接存储器(5)用于存储字模数据；利用所述的GSM模块(1)的SPI接口(18)传递数据和连接功能端口控制热敏打印机(2)的数据锁存单元(21)、纸张检测单元(22)、加热单元(23)；所述的热敏打印机(2)的温度检测单元通过一电压比较器(3)进入GSM模块(1)的功能端口形成检测中断；所述的GSM模块(1)的二功能端口通过一步进电机驱动器(4)将二拍波形转换成四拍波形来驱动热敏打印机(2)步进电机。
2.根据权利要求1所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：还利用所述的GSM模块(1)的SPI接口(18)传递数据和连接功能端口扩展连接LCD显示模块(6)用于显示；所述的GSM模块(1)还连接有键盘单元(7)和SIM卡单元(8)。
3.根据权利要求1或2所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法，其特征在于：所述的GSM模块(1)是SIM300模块，所述的热敏打印机(2)是精芯JX-702-48R热敏打印头。
4.根据权利要求1所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于FLASH存储器的MOSI线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于FLASH存储器的读写时钟线端口，SIM300模块的SPI_RST端口(11)连接于FLASH存储器的片选线端口。
5.根据权利要求1所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于热敏打印机的打印头移位数据线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于热敏打印机的移位时钟线端口，SIM300模块的Network LED端口(13)连接于热敏打印机的数据锁存线端口；SIM300模块的DTR端口(14)连接于热敏打印机的纸张检测单元线端口；SIM300模块的DCD端口(15)连接于热敏打印机的加热单元线端口。
6.根据权利要求1所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：所述的热敏打印机的温度检测单元通过LM393电压比较器将比较结果翻转输出进入SIM300模块的GPIO8端口(16)形成检测中断。
7.根据权利要求6所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：所述检测中断的处理方法是：
步骤601：响应中断；
步骤602：关闭热敏打印机的加热单元；
步骤603：发送热敏打印机的加热单元已关闭的信号；
步骤604：完成中断处理，返回。
8.根据权利要求1所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：通过SIM300模块的RTS端口和CTS端口(17)输出2路PWM控制波形，再经由LB1836M的步进电机驱动器将2路PWM控制波形转换成4路PWM控制波形来驱动热敏打印机(2)步进电机。
9.根据权利要求2所述的利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的装置，其特征在于：利用SIM300模块的SPI_DATA端口复用连接于LCD显示模块(6)的串行数据线端口，SIM300模块的SPI_CLK端口复用连接于LCD显示模块(6)的串行数据线端口，SIM300模块的SPI_CS端口(12)连接于LCD显示模块(6)的片选线端口，SIM300模块的SPI_D/C端口连接于LCD显示模块(6)的命令/数据选择线端口；利用SIM300模块的KBC0端口至KBC4端口作为阵列5×5的键盘单元(7)的扫描输出口，KBR0端口至KBR4端口作为阵列5×5的键盘单元(7)的扫描输入口。
10.一种利用带SPI接口的GSM模块实现热敏打印机控制的方法，其特征在于，所述的控制方法包括如下步骤：
步骤502：处理窗口初始化；
步骤503：将打印数据存储到GSM模块的gbkBuf缓存区中；
步骤504：判断gbkBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则跳转至步骤512；
如果否，则进入
步骤505：从GSM模块的gbkBuf缓存区底部取出1行打印字符数据，然后读取存储器中存储的字模数据并按象素行输出的方式解析、组合象素数据，最后填充到dotsBuf缓存区；
步骤506：判断dotsBuf缓存区的数据是否已取空；
如果是，则进入
步骤507：显示当前的打印进度，并返回步骤504；
如果否，则进入
步骤508：从dotsBuf缓存区中取出相应字节的数据并移位发送到热敏打印机的缓存；
步骤509：启动加热并等待加热单元被关闭的信号；
步骤510：控制步进电机走纸；
步骤511：进行指令延时，并返回步骤506；
步骤512：显示打印结束；
步骤513：退出处理窗口。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100407 |