CN102658733A - 一种用单芯片串行flash提高打印速度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法和装置，其步骤为：通信控制器控制数据通过通信接口存入主控芯片的打印缓冲区；输出流量控制信号等待数据处理；判断读取的数据是否为打印命令，是则执行该命令；否则判断打印数据是否是位图数据，是则将数据放入打印缓冲区进行排版；否则继续判断是否是内码数据，是则调用外扩FLASH的字库，在打印缓冲区中进行字库点阵读取、排版；执行走纸、打印、切纸，最终完成打印步骤。本发明的有益效果是实现全功能高速打印，并且具有高性能低功耗、体积小、制造成本大幅降低等优点。可以广泛使用在各个行业，比如超级市场、邮政、银行、公用事业抄表、移动警务系统、移动政务系统等。

Description

一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法和装置

技术领域

本发明属于微型打印控制领域，尤其是涉及一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法和装置。

背景技术

目前微型打印机广泛使用在各个行业，比如仪器仪表、超级市场、邮政、银行、烟草专卖、公用事业抄表、移动警务系统、移动政务系统等等。现在市面上有很多中微型打印机，各自都有自己的适用范围。微型打印机包含很多种，按打印方式分有针式微型打印机、热敏微型打印机、热转印微型打印机还有微型字模打印机。这些打印机的构造主要由放纸室、电源、传动装置、走纸装置、切纸装置、打印装置、控制装置组成。各装置的协调工作主要依赖于控制装置的协调操作，来保证正常运行。同时，控制装置也是提高微型打印机工作效率的重要部件。

国内使用的微型打印机控制装置主要使用的是国外品牌和国内其他厂商品牌。以热敏打印机为例：热敏打印机在工作时，功耗主要来自一下两个方面：

(1)打印功耗：进纸、打印头加热、切刀等行为产生的功耗称之为打印功耗。打印功耗的大小取决于打印机设定的打印深度、打印速度、打印内容等。在使用相同型号的打印头时，进口产品、国产产品和RTP产品几乎相同。

(2)待机功耗：打印机控制装置在待机状态下产生的功耗称之为待机功耗。待机功耗主要受打印机控制装置影响。

国外的品牌拥有质量好、功能全的优点，但是价格高、打印功耗与待机功耗高，造成用户的生产成本大幅增加。反观国内的品牌，虽然做到了价格适中，但是却又出现了打印速度慢、体积大、质量一般、功能少的缺点，使得用户的研发方面增加投入，同样导致用户的成本增加。

在现有技术中，一般在微型打印控制装置中使用主控芯片并行连接外扩FLASH存储器和多个并行SDRAM。存在电子原件数量多、执行速度慢、成本大幅增加且导致整个控制装置外形、体积较大等技术问题。

发明内容

微型打印机控制装置是用来实现与微型打印机的上位机的通信、协调微型打印机内的打印装置、走纸装置、切纸装置等各功能部件的协调工作，最终实现上位机的打印需求。本发明要解决的问题是提供一种功耗低、噪音低、速度快、可靠性高、打印字符清晰等优点的微型打印控制装置，尤其适合基于全指令集单芯片串行FLASH的微型打印机控制装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法和装置，其中方法的控制步骤为：

步骤一：通信控制器控制打印命令和/或打印数据通过通信接口存入主控芯片的打印缓冲区；

步骤二：判断缓冲区的数据是否写满，写满则输出流量控制信号等待数据处理；

步骤三：提取打印缓冲区的打印命令和打印数据；

步骤四：判断读取的数据是否为打印命令，如果是打印命令则执行打印命令；否则执行子步骤五；

步骤五：判断打印数据是否是位图数据，如果是位图数据则将点信息放入打印缓冲区然后进行排版；否则执行子步骤六；

步骤六：判断是否是内码数据，如果是内码数据则调用外扩FLASH的字库，在打印缓冲区中进行字库点阵读取、排版；否则执行步骤七；

步骤七：判断是否放弃打印，如果同意放弃则回到初始化状态，否则执行打印逻辑处理；

步骤八：打印逻辑处理依次控制电机控制器走纸、打印控制器打印、控制电机控制器切纸，最终完成打印步骤。

所述执行单芯片串行FLASH提高打印速度的控制方法的微型打印机控制装置，包括通信接口、主控芯片、外扩FLASH存储器、电机控制器、打印控制器，其中主控芯片包括用于接收或发送数据的通信控制器；设置有打印缓冲区的RAM存储器，是用于存储程序运行时变量、堆栈、打印数据的存储区；用于存放执行程序的FLASH存储器；FLASH控制器，FLASH控制器串行连接外扩FLASH存储器，FLASH控制器对外扩FLASH存储器进行读取和/或写入操作；通信控制器将数据通过通信接口读入RAM存储器；电机控制器与主控芯片连接，进行走纸和切纸控制；主控芯片对打印控制器进行打印控制。作用在于：通过主控芯片内部的程序实现高速串行通信，完成对外扩FLASH数据的读取功能。最大限度的减少了外部设备，提高集成度、节约成本、进一步降低功耗。

进一步，所述微型打印机控制装置还包括错误检测设备和人机交互控制器，其中人机交互控制器连接按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。通过人机交互控制器实现对按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。进行实时控制，使得使用者对打印机实时状态的直观可读，对于打印机产生的错误，通过声光报警的方式表现出来，实现友好的人机交互。作用在于：方便人为操作打印机和直观了解打印机状态。

进一步，所述主控芯片是基于Cortex-M3内核的高速芯片。所述主控芯片满足小体积、低功耗、技术方案简单的要求。同时还能满足大量打印数据处理功能，通过芯片程序最终实现高速打印。所述主控芯片只需串行外扩FLASH芯片，再加上相应的外围控制电路，就可以实现对通信、打印、故障检测的控制处理。实现了单芯片、串行FLASH的技术方案。其作用在于：相对于多芯片技术方案，提高了集成度，采用单芯片设计，减少外扩芯片，通过提高集成度，降低生产、研发成本，提高产品可靠性。

进一步，所述电机控制器使用薄膜控制芯片。作用在于：降低功耗和发热量。在打印控制中启用保护功能，能够有效的防止打印头电机因控制不当造成的损坏。

进一步，所述通信接口是串行接口、并行接口、USB接口、网络接口、红外接口或蓝牙接口中的一种或几种。

进一步，所述串行接口设置有带保护的电平转换芯片，无需再添加端口保护电路。

进一步，所述并行接口设置有隔离芯片作为端口保护，同时使用选通芯片构成选通总线的方式来实现对设定开关的状态读取，进一步提高方案的集成度。

进一步，所述网络接口直接连接网络隔离变压器。主控芯片内部集成以太网MAC层控制器和PHY层收发器，直接连接网络隔离变压器和网络接入端口。作用在于：可以简化以太网接口电路的设计，提高可靠性，降低功耗。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)集成度高、功耗低：在相同的供电电压的情况下，待机功耗为进口品牌的42％；

(2)节能环保、高性能：既有效的降低了打印头的损耗，又保证了良好的打印效果。从而降低了打印功耗并延长了打印机的使用寿命，降低了生产和维修成本；

(3)稳定性高于进口品牌的1倍；

(4)实现全功能高速打印：在供电电压、打印头、打印纸、打印环境均相同的前提下，进纸速度、串口打印速度、并口打印速度均达到了进口品牌的水平；

(5)方便携带、体积小：本发明适于对便携移动设备进行打印控制；技术方案中减少了电子元件数量、简化结构，制造成本大幅降低、维修方便等优点。

附图说明

图1是本发明以Cortex-M3内核的lm3s1b21芯片为例的结构示意图

图2是打印流程数据接收阶段步骤示意图

图3是打印流程数据处理阶段步骤示意图

图中：

1、主控芯片         2、通信接        3、人机交互控制器

4、外扩FLASH存储器  5、电机控制器    6、打印控制器

7、通信控制器       8、FLASH控制器   9、RAM存储器

10、FLASH存储器

具体实施方式

如图1所示，本发明提供一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的装置，包括通信接口2、主控芯片1、外扩FLASH存储器4、电机控制器5、打印控制器6，其中主控芯片1包括：

(1)用于接收或发送数据的通信控制器7。

(2)设置有打印缓冲区的RAM存储器9，是用于存储程序运行时变量、堆栈、打印数据的存储区。

(3)用于存放执行程序的FLASH存储器10。

(4)用于对外扩FLASH存储器4进行读取和/或写入操作的FLASH控制器8。FLASH控制器8串行连接外扩FLASH存储器4。

其作用在于：需要永久储存的数据采用串行Flash设计，进一步降低生产、研发成本，很好的保障了单芯片设计。通信时采取了特殊的控制方式，用以实现数据的快速处理，确保高速打印功能的实现。

通信控制器7将数据通过通信接口2读入RAM存储器9；电机控制器5与主控芯片1连接，进行走纸和切纸控制；主控芯片1对打印控制器6进行打印控制。其作用在于：实现了微型打印机的全指令支持，功能齐全，使得产品的应用范围广，能够灵活的满足各个不同领域的要求。同时，也能实现多种打印设计方案。在本实例中主控芯片1是基于Cortex-M3内核的lm3s1b21高速芯片，所述lm3s1b21芯片满足小体积、低功耗、技术方案简单的要求。同时还能满足大量打印数据处理功能，通过芯片程序最终实现高速打印。所述主控芯片1只需串行外扩FLASH芯片，再加上相应的外围控制电路，就可以实现对通信、打印、故障检测的控制处理。实现了单芯片、串行FLASH的技术方案。其作用在于：相对于多芯片技术方案，提高了集成度，采用单芯片设计，减少外扩芯片，通过提高集成度，降低生产、研发成本，提高产品可靠性。作用在于：通过主控芯片1内部的程序实现高速串行通信，完成对外扩FLASH数据的读取功能。最大限度的减少了外部设备，提高集成度、节约成本、进一步降低功耗。

所述微型打印机控制装置还包括错误检测设备和人机交互控制器3，其中人机交互控制器3连接按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。通过人机交互控制器3实现对按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。进行实时控制，使得使用者对打印机实时状态的直观可读，对于打印机产生的错误，通过声光报警的方式表现出来，实现友好的人机交互。作用在于：方便人为操作打印机和直观了解打印机状态。主控芯片1通过实时的错误检测功能，错误检测采用主控芯片1内部逻辑控制，通过监控不同的传感器来识别打印机工作中的错误状态，并通过声光报警等方式表现出来。在选用双向通信类端口时，本方案控制装置可以将错误状态发送给打印发起设备，以供分析。人机交互控制器3连接按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。使得本发明在实际应用中更加方便、可靠。本发明既充分利用了主控芯片1自身的性能，又最大限度的减少了外扩单元，简化了电路的设计，提高了系统的可靠性，进一步降低功耗和成本。

所述电机控制器5使用薄膜控制芯片。作用在于：降低功耗和发热量。在打印控制中启用保护功能，能够有效的防止打印头电机因控制不当造成的损坏。

所述通信接口是串行接口、并行接口、USB接口、网络接口、红外接口或蓝牙接口中的一种或几种。

所述串行接口设置有带保护的电平转换芯片，无需再添加端口保护电路。

所述并行接口设置有隔离芯片作为端口保护，同时使用选通芯片构成选通总线的方式来实现对设定开关的状态读取，进一步提高方案的集成度。

所述网络接口直接连接网络隔离变压器。主控芯片1内部集成以太网MAC层控制器和PHY层收发器，直接连接网络隔离变压器和网络接入端口。作用在于：可以简化以太网接口电路的设计，提高可靠性，降低功耗。

如图2、图3所示，本发明提供一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法，其控制步骤为：

首先，进行数据接收阶段；

步骤一：当通信接口2接收到命令数据和打印数据后，通信控制器7控制打印命令和/或打印数据通过通信接口2存入主控芯片1的打印缓冲区。

步骤二：判断缓冲区的数据是否写满，写满则输出流控信号等待数据处理，所述流控信号为流量控制信号。

然后，对数据进行处理阶段；

步骤三：提取打印缓冲区的打印命令和打印数据；由于主控芯片1采用哈佛结构，可以采用独立的指令总线和数据总线，达到同时进行取指和数据读写操作可将程序和打印数据分开执行，提高了打印速度。

步骤四：判断读取的数据是否为ESC/POS指令的打印命令，如果是ESC/POS指令的打印命令则执行打印命令；否则执行子步骤五；

步骤五：判断打印数据是否是位图数据，如果是位图数据则将点信息放入打印缓冲区然后进行排版；否则执行子步骤六；

步骤六：判断是否是内码数据，如果是内码数据则调用外扩FLASH的字库，在打印缓冲区中进行字库点阵读取、排版；否则执行步骤七。执行FLASH存储器10中的程序，主控芯片1通过FLASH控制器8与外扩FLASH存储器4实现高速串行通信，完成对需要永久储存的数据的提取功能，也就是对外扩FLASH存储器4中的字库进行提取的功能，从而进一步提高了打印速度。完成打印点阵的转译的步骤，和将打印数据结合打印字库的点阵进行排版的步骤，将排版结果存入打印缓冲区最后确认是否进行打印操作。

步骤七：判断是否放弃打印，如果同意放弃则回到初始化状态，否则执行打印逻辑处理。

步骤八：打印逻辑处理依次控制电机控制器5走纸、打印控制器6打印、控制电机控制器5切纸，最终完成打印步骤。如果进行打印操作则FLASH存储器10中的打印程序对电机控制器5进行走纸和打印控制模块进行打印的控制。完成打印后，FLASH存储器10中的打印程序对控制电机控制器5进行切纸，最终完成打印的全过程。其作用在于：在保证打印效果的前提下，通过特殊的控制方式，实现了真正的高速打印。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种用单芯片串行FLASH提高打印速度的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：通信控制器控制打印命令和/或打印数据通过通信接口存入主控芯片的打印缓冲区；

步骤二：判断缓冲区的数据是否写满，写满则输出流量控制信号等待数据处理；

步骤三：提取打印缓冲区的打印命令和打印数据；

步骤四：判断读取的数据是否为打印命令，如果是打印命令则执行打印命令；否则执行子步骤五；

步骤五：判断打印数据是否是位图数据，如果是位图数据则将点信息放入打印缓冲区然后进行排版；否则执行子步骤六；

步骤六：判断是否是内码数据，如果是内码数据则调用外扩FLASH的字库，在打印缓冲区中进行字库点阵读取、排版；否则执行子步骤七；

步骤七：判断是否放弃打印，如果同意放弃则回到初始化状态，否则执行打印逻辑处理步骤；

步骤八：打印逻辑处理步骤控制电机控制器走纸、打印控制器打印、控制电机控制器切纸，最终完成打印步骤。

2.一种执行权利要求1所述方法的微型打印机控制装置，包括通信接口、主控芯片、外扩FLASH存储器、电机控制器、打印控制器，其中主控芯片包括通信控制器、RAM存储器、FLASH存储器，其特征在于：主控芯片还包括FLASH控制器，FLASH控制器串行连接外扩FLASH存储器，FLASH控制器对外扩FLASH存储器进行读取和/或写入操作；通信控制器将数据通过通信接口读入RAM存储器；电机控制器与主控芯片连接，进行走纸和切纸控制；主控芯片对打印控制器进行打印控制。

3.根据权利要求2所述的微型打印机控制装置，其特征在于：主控芯片是基于Cortex-M3内核的高速芯片。

4.根据权利要求2所述的微型打印机控制装置，其特征在于：电机控制器使用薄膜控制芯片。

5.根据权利要求2所述的微型打印机控制装置，其特征在于：还包括错误检测设备和人机交互控制器，其中人机交互控制器连接按键、功能指示灯、蜂鸣器和面板按键接口。

6.根据权利要求2所述的微型打印机控制装置，其特征在于：通信接口是串行接口、并行接口、USB接口、网络接口、红外接口或蓝牙接口中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的微型打印机控制装置，其特征在于：串行接口设置有带保护的电平转换芯片。

8.根据权利要求6所述的微型打印机控制装置，其特征在于：并行接口设置有隔离芯片。

9.根据权利要求6所述的微型打印机控制装置，其特征在于：网络接口直接连接网络隔离变压器。

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