CN112895732B - 一种加热逻辑控制热敏打印头的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，包括：单片机：其中包括，串行外设接口0的数据输出引脚，串行外设接口0的时钟输出引脚，串行外设接口1的数据输出引脚，串行外设接口2的数据输出引脚；热敏打印头加热模块：其中包括，由所述的串行外设接口0的数据输出引脚连接控制的数据引脚，由所述的串行外设接口0的时钟输出引脚连接控制的数据时钟引脚，由所述的串行外设接口1的数据输出引脚连接控制的数据锁存引脚，由所述的串行外设接口2的数据输出引脚连接控制的加热使能引脚；片上外设控制模块：实现加热时间的控制，使用片上外设的直接内存存取功能，自动把数据加载到串行外设接口，并最终判断加热流程完成。

Description

一种加热逻辑控制热敏打印头的系统
技术领域
本发明涉及打印技术领域，特别涉及一种加热逻辑控制热敏打印头的系统。
背景技术
随着社会的发展，人们对电子产品功能的多样性和丰富性提出了越来越高的需求。而随着集成电路设计和制造技术的进步，这一需求的实现变为了可能。作为电子产品的打印机也被广泛应用，其中，热敏打印机是现有打印机里面比较常用的打印机，特点是打印速度快，结构简单，不需要添加墨水，原理通过加热打印纸显示图像。广泛应用于餐饮，超市的收据打印。热敏打印机头是热敏打印机打印纸张的核心元件。
如图1所示，热敏打印头一般有两个核心模块，分别为加热模块和步进电机模块。其中，步进电机模块用来控制步进马达，让热敏纸走纸。
加热模块用来控制加热条加热热敏纸，热敏纸受热就会显示颜色。加热模块可以包括发热元器件、温度传感器和光电传感器。步进电机和加热模块需要协同工作，电机每走一行的长度，加热模块加热一行数据。
如图2所示，加热模块通常有四个接口引脚，分别为数据引脚，数据时钟引脚，数据锁存引脚，加热使能引脚。其工作流程是，一个时钟的上升沿发送一位数据，当发送完一行数据后下拉数据锁存引脚，把发送的数据锁存在加热逻辑里面，然后上拉加热引脚加热热敏纸。
由于数据引脚和数据时钟引脚的时序和串行外设接口的时序相同，所以通常使用单片机的用串行外设接口接数据引脚和数据时钟引脚，用通用输入输出引脚控制数据锁存引脚和加热使能引脚。
加热使能引脚对加热时间要求比较高，而现有的技术解决方案都是用通用输入输出引脚控制，这样会导致对处理器实时性有要求。
对应实时性要求，一般的实现有两种方法，第一种方法用阻塞方式，阻塞处理器等待加热时间来达到精确定时加热。
第二种方法，使用硬件定时器，定时产生中断方式来实现精确定时加热。
第一种方法占用处理器资源过多，在加热过程处理器无法响应其他事件，所以通常不在实际产品代码使用。
第二种方法，使用硬件定时器功能，定时产生硬件中断，在中断函数里面实现电平翻转，来现实控制加热时间。单片机驱动的情况下，单片微型计算机因为芯片设计时，更多考虑的都是实时性问题，所以一般情况下支持抢占式中断，这样可以把加热引脚的控制定时器优先级设置为最高，来确保精度，同时也需要注意不能被其他线程关闭中断。在应用处理器驱动的情况下，由于应用处理器考虑更多的是处理器的主频性能，而对实时性没有很高的要求，所以应用处理器通常没有可抢占式中断，没办法保证中断函数在第一时间下响应，再加上应用处理器一般都运行非实时性系统，需要运行很多驱动程序，很难确保中断功能不被临时关闭。所以应用处理器驱动热敏打印机使用方案通常是外加一个专门控制热敏头的单片机，把数据下发给单片机，由单片机实现对热敏头的控制。这种方案会增加一个额外的单片机的成本。
以上的技术方案存在一个弊端就是在热敏打印机头加热的过程都需要处理器的参与，导致对处理器的资源消耗过大，或对处理器有特殊需要，比如说需要抢占中断和不能关闭中断。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，实现了在热敏打印机加热过程中不需要处理器参与，可以使应用处理器在非实时性系统下直接驱动热敏打印机的加热模块。
具体地，本发明提供了一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，包括：
单片机：其中包括，串行外设接口0的数据输出引脚，串行外设接口0的时钟输出引脚，串行外设接口1的数据输出引脚，串行外设接口2的数据输出引脚；
热敏打印头加热模块：其中包括，由所述的串行外设接口0的数据输出引脚连接控制的数据引脚，由所述的串行外设接口0的时钟输出引脚连接控制的数据时钟引脚，由所述的串行外设接口1的数据输出引脚连接控制的数据锁存引脚，由所述的串行外设接口2的数据输出引脚连接控制的加热使能引脚；
片上外设控制模块：实现加热时间的控制，使用片上外设的直接内存存取功能，自动把数据加载到串行外设接口，并最终判断加热流程完成。
用所述的串行外设接口1和串行外设接口2的数据输出引脚替换单片机上原有的通用输入输出引脚，引脚控制从原有的处理器控制更改为串行外设接口的所述片上外设控制模块来控制，以此实现对热敏打印头加热时间的控制。
还包括：
片上外设的内存，用于存储准备好需要使用串行外设接口的打印数据；
以及，用于存储准备好数据锁存的串行外设接口数据，其中，以x位的二进制数表示，前面数值显示为n位个1，所述的前面数值的111由加热数据发送的时间决定，中间数值显示为m位个0，所述的中间数值的000由热敏打印头数据锁存的时间决定，后面数值显示为1，所述的后面数值1让数据锁存引脚电平拉高；以及，用于存储准备好加热使能的串行外设接口数据，其中，数据以二进制表示，前面数值显示为n位个0，所述前面数值的000由加热数据发送时间和数据锁存时间决定，中间数值显示为m位个1，所述中间数值的111由热敏打印头加热时间决定，后面数值显示为0，所述的后面数值0让加热使能引脚电平拉低。
所述的二进制以19位表示。
所述的n＝15,m＝3。
所述的串行外设接口0,串行外设接口1,串行外设接口2的直接内存存取功能被顺序使能，让所述的直接内存存取外设自动搬取数据到串行外设接口以实现模拟时序。
由所述的串行外设接口2的直接内存存取外设完成中断。
所述的串行外设接口为外挂单片机的串行外设接口。
本发明也可以用其他片上外设功能，只要能模拟出对应时序都可以实现。不过对比串行外设接口外设，简易性和外设的通用性都没串行外设接口方便。
本申请的优势在于：本发明涉及的热敏加热头在加热过程不需要cpu的参与，减少cpu的资源的占用，并且不会过多消耗处理器资源。在应用级别处理器也可以现实对加热头的直接控制，不需要外挂额外的单片机来控制，降低硬件成本，具有很高的实用价值。改造了原有单片机上的接口和利用了直接内存存取功能，使用片上外设模拟有实时性要求的特殊时序。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。
图1是本发明涉及的现有技术的热敏打印机的示意框图。
图2是本发明涉及的现有技术的单片机和加热模块工作的示意框图。
图3是本发明涉及的方法中使用串行外设接口的数据输出引脚替换通用输入输出引脚的示意框图。
图4是本发明涉及的方法中数据锁存引脚、加热使能引脚由串行外设接口的数据输出引脚控制的示意框图。
图5是本发明涉及的方法的串行外设接口控制时钟、数据、数据锁存、加热使能显示的波形示意图。
图6是本发明涉及的系统的示意框图。
具体实施方式
解决加热时间不需要处理器参与问题，首先加热时间的控制在数字电路中只是一个可变长度的高电平。所以解决问题的思路都是用片上外设模拟对需要的电平，并且加热过程不需要处理器参与。
首先，分析片上外设的接口，确认用串行外设接口的数据输出引脚来控制打印机加热头的加热时间。因为串行外设接口数据格式简单，时序也简单方便模拟出需要的电平时序。串行外设接口的通讯频率决定了加热时间的最小单位，由串行外设接口的输出高电平数据量决定加热的时间。并且需要在处理器不参与的状态下完成时序，所以还需要使用片上外设的直接内存存取功能，自动把数据加载到串行外设接口。以上实现了加热时间的控制，并且对处理器的实时性响应没有需求。
如图3所示，用串行外设接口的数据输出引脚替换通用输入输出引脚，引脚控制从处理器控制修改为串行外设接口的片上外设控制。
第二步，如图4和图5所示，扩展把热敏打印机头的加热流程都交由片上外设处理。接线方法：
时钟和数据引脚由串行外设接口0的时钟输出引脚和数据输出引脚控制，数据锁存引脚由串行外设接口1的数据输出引脚控制，加热使能引脚由串行外设接口2的数据输出引脚控制。
其具体地控制流程，如下：
1：在内存准备好需要串行外设接口的打印数据
2：在内存准备好数据锁存的串行外设接口数据，
二进制数据示例1111111111111110001
前面的111由加热数据发送的时间决定
中间的000由热敏打印头数据锁存的时间决定
后面的1让数据锁存引脚电平拉高
3：在内存准备好加热使能的串行外设接口数据
二进制数据示例0000000000000001110
前面的000由加热数据发送时间和数据锁存时间决定
中间的111由热敏打印头加热时间决定
后面0让加热使能引脚电平拉低
4：顺序使能串行外设接口0,1,2的直接内存存取功能，让直接内存存取外设自动搬与数据道串行外设接口实现模拟时序。
5：由串行外设接口2的直接内存存取外设完成中断，判断加热流程完成。
使用片上外设模拟有实时性要求的特殊时序。通过本发明的热敏打印机的驱动方式，使用串行外设接口实现在应用处理器的非实时系统下直接驱动热敏打印机的加热模块。
如图6所示，本发明涉及的系统，包括：
单片机：其中包括，串行外设接口0的数据输出引脚，串行外设接口0的时钟输出引脚，串行外设接口1的数据输出引脚，串行外设接口2的数据输出引脚；
热敏打印头加热模块：其中包括，由所述的串行外设接口0的数据输出引脚连接控制的数据引脚，由所述的串行外设接口0的时钟输出引脚连接控制的数据时钟引脚，由所述的串行外设接口1的数据输出引脚连接控制的数据锁存引脚，由所述的串行外设接口2的数据输出引脚连接控制的加热使能引脚；
片上外设控制模块：实现加热时间的控制，使用片上外设的直接内存存取功能，自动把数据加载到串行外设接口，并最终判断加热流程完成。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，包括：
单片机：其中包括，串行外设接口0的数据输出引脚，串行外设接口0的时钟输出引脚，串行外设接口1的数据输出引脚，串行外设接口2的数据输出引脚；
热敏打印头加热模块：其中包括，由所述的串行外设接口0的数据输出引脚连接控制的数据引脚，由所述的串行外设接口0的时钟输出引脚连接控制的数据时钟引脚，由所述的串行外设接口1的数据输出引脚连接控制的数据锁存引脚，由所述的串行外设接口2的数据输出引脚连接控制的加热使能引脚；
片上外设控制模块：实现加热时间的控制，使用片上外设的直接内存存取功能，自动把数据加载到串行外设接口，并最终判断加热流程完成。
2.根据权利要求1所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，用所述的串行外设接口1和串行外设接口2的数据输出引脚替换单片机上原有的通用输入输出引脚，引脚控制从原有的处理器控制更改为串行外设接口的所述片上外设控制模块来控制，以此实现对热敏打印头加热时间的控制。
3.根据权利要求1所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，还包括：
片上外设的内存，用于存储准备好需要使用串行外设接口的打印数据；
以及，用于存储准备好数据锁存的串行外设接口数据，其中，以x位的二进制数表示，前面数值显示为n位个1，所述的前面数值的111由加热数据发送的时间决定，中间数值显示为m位个0，所述的中间数值的000由热敏打印头数据锁存的时间决定，后面数值显示为1，所述的后面数值1让数据锁存引脚电平拉高；
以及，用于存储准备好加热使能的串行外设接口数据，其中，数据以二进制表示，前面数值显示为n位个0，所述前面数值的000由加热数据发送时间和数据锁存时间决定，中间数值显示为m位个1，所述中间数值的111由热敏打印头加热时间决定，后面数值显示为0，所述的后面数值0让加热使能引脚电平拉低。
4.根据权利要求3所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，所述的二进制以19位表示。
5.根据权利要求3所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，所述的n＝15,m＝3。
6.根据权利要求1所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，所述的串行外设接口0,串行外设接口1,串行外设接口2的直接内存存取功能被顺序使能，让所述的直接内存存取外设自动搬取数据到串行外设接口以实现模拟时序。
7.根据权利要求1所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，由所述的串行外设接口2的直接内存存取外设完成中断。
8.根据权利要求1所述的一种加热逻辑控制热敏打印头的系统，其特征在于，所述的串行外设接口为外挂单片机的串行外设接口。
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