CN114701260A - 一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，包括一块中继板与五块墨盒加密板；其中，中继板由电源电路，主控电路，RS‑485隔离收发电路，IIC收发电路组成。每块墨盒加密板由电源电路和墨盒加密芯片最小系统电路组成；中继板的主控电路用于上承喷墨打印机主控板，通过RS‑485隔离收发电路与主控板进行半双工通讯；中继板的主控电路用于下接五块墨盒加密板，通过IIC收发电路与五块墨盒加密板组建通信网络，传递墨水余量信息。本发明在有限的喷墨打印机内部空间内，实现了墨盒ID查询和墨水余量记录、查询功能。

Description

一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置
技术领域
本发明属于喷墨打印机技术领域，特别涉及一种应用于喷墨打印及的墨水余量记录装置。
背景技术
大幅面压电式喷墨打印机是一种常见的喷墨打印机类型，现有的大幅面压电式喷墨打印机很少具有同时对墨盒进行ID识别及墨水余量记录的功能，客户在使用时，通常是根据浮球传感器来判读是否缺墨水，而这种方案并不适用于桌面式的大幅面压电式喷墨打印机，因为这种打印机墨盒体积小，浮球传感器的检测精度会极大地被降低，墨水余量检测的精度过低会影响打印工作，特别是在一些紧急打印工作情况下。另外，为保证打印质量和保证对打印机不造成损坏，严格来说，打印机要配备使用原厂墨盒，以避免用户使用劣质墨水从而损坏喷头。而现有的压电式喷墨打印机没有做到对墨盒进行严格监测。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种设计合理、数字化、小型化的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：包括一块中继板与五块墨盒加密板；其中，中继板由电源电路，主控电路，RS-485隔离收发电路，IIC收发电路组成；每块墨盒加密板由电源电路和墨盒加密芯片最小系统电路组成；中继板的主控电路用于上承喷墨打印机主控板，通过RS-485隔离收发电路与主控板进行半双工通讯；中继板的主控电路用于下接五块墨盒加密板，通过IIC收发电路与五块墨盒加密板组建通信网络，传递墨水余量信息。
进一步的：所述中继板的主控电路采用基于GD32E230G8U6主控芯片的最小系统电路，其包括复位电路，晶振电路，启动模式配置电路和烧录电路。
更进一步的：所述中继板的IIC收发电路采用从主控芯片GD32E230G8U6引出的5路IIC接口电路，用于中继板与5个墨盒加密板通信。
更进一步的：采用安全哈希算法SHA-256，对墨盒加密板进行安全认证，并进行主控板和墨盒加密板间的信息转换，完成读写墨量信息、检测墨盒存在状态、读取墨盒固件信息。
进一步的：所述中继板的RS-485隔离收发电路采用基于TD301M485的隔离收发模块及其外围电路。
进一步的：墨盒加密芯片最小系统电路采用RJGT102加密芯片及外围电路；5个RJGT102加密芯片分别装在五块墨盒加密板上，用来记录墨盒ID和墨水余量。
进一步的：所述中继板的电源电路和墨盒加密板的电源电路均采用3.3V稳压电路。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本发明采用国产数字芯片GD32E230G8U6作为主控芯片，配合国产加密芯片RJGT102实现墨盒ID检测，采用485半双工通信+IIC组网通信的方式，以加密传输的方式将墨水余量分别记录在5个墨盒加密板中，实现了墨水余量的记录，且可以通过主控板对5个墨盒的墨水余量进行查询，判断是否小于阈值。
2、本发明借助安装在墨盒上的墨盒加密板，可识别用户所用墨盒是否为原厂墨盒，避免用户使用劣质墨水从而损坏喷头。
综上，本发明在有限的喷墨打印机内部空间内，实现了墨盒ID查询和墨水余量记录、查询功能。
附图说明
图1是本发明的整体方案图；
图2是本发明的中继板电源电路图；
图3是本发明的中继板主控电路图；
图4是本发明的中继板RS-485隔离收发电路图；
图5是本发明的中继板IIC收发电路图；
图6是本发明的墨盒加密板电源电路图；
图7是本发明的墨盒加密板墨盒加密芯片最小系统电路图；
图8是本发明的中继板软件流程图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，请参见图1-8，包括一块中继板与五块墨盒加密板。其中，中继板由电源电路，主控电路，RS-485隔离收发电路，IIC收发电路组成。每块墨盒加密板由电源电路和墨盒加密芯片最小系统电路组成。
中继板的主控电路用于上承喷墨打印机主控板，通过RS-485隔离收发电路与主控板进行半双工通讯；中继板的主控电路用于下接五块墨盒加密板，通过IIC收发电路与五块墨盒加密板组建通信网络，传递墨水余量信息。
所述中继板的电源电路为3.3V稳压电路，其采用22uF/16V钽电容将主控板传来的3.3V电源进行稳压处理。
所述中继板的主控电路采用基于GD32E230G8U6主控芯片的最小系统电路，其包括复位电路，晶振电路，启动模式配置电路和烧录电路。由于电路板有小型化要求，因此烧录电路采用4线制SWD模式烧录方式。主要用到的片上资源为：10路GPIO(每2路GPIO用来模拟一组IIC接口，共模拟5路IIC接口，分别用来与5种墨盒通信)；1路串口(串口信号接入TD301M485用来与主控板进行485半双工通信。
所述中继板的RS-485隔离收发电路采用基于TD301M485的隔离收发模块及其外围电路。采用电磁隔离方式将GD32E230G8U6主控芯片的3.3VTTL信号与外部485电平信号进行有效隔离，并在差分传输线上并联D1,D2,D3 TVS保护二极管，能有效避免信号传输过程中外部的电磁干扰，传输距离可达2km。其将GD32E230G8U6的3.3VTTL信号转化成RS-485电平标准的信号进行数据发送；将外部RS-485电平标准的信号转化为3.3VTTL信号传递至主控芯片GD32E230G8U6进行数据接收。
所述中继板的IIC收发电路采用从主控芯片GD32E230G8U6引出的5路IIC接口电路，用于中继板与5个墨盒加密板通信，其中每一路IIC信号都进行了3.3V上拉处理，增强信号驱动能力。
墨盒加密板电源电路为3.3V稳压电路，使用22uF/16V钽电容将中继板传来的3.3V电源进行稳压处理。
墨盒加密芯片最小系统电路：采用RJGT102加密芯片，该芯片集成度较高，外围电路简单，内部集成加密算法。5个RJGT102加密芯片分别装在五块墨盒加密板上，用来记录墨盒ID，墨水余量等信息，供喷墨打印机主控板进行查询和存储操作，每次查询或存储前，喷墨打印机主控板需按加密算法与相应墨盒加密板进行握手通信，验证通过后方可进行后续操作。
本装置安全认证采用安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)——SHA-256加密模式。SHA-256加密模式输入包括8字节密钥、32字节PAGE数据、8字节UID、8字节随机数、8字节关键常数，并经计算后输出32字节的报文摘要(MAC)。墨盒加密芯片内嵌SHA-256硬件电路，根据主控板发来的输入参数，可产生一个256位的消息摘要。主控板通过中继板获取加密卡产生的MAC值后，与主控板计算得到的MAC值进行比较，若一致，则认证通过，可进行之后的读写墨量信息、检测墨盒存在状态、读取墨盒固件信息等操作。
中继板对串口及5路IIC接口进行初始化后，等待接收主控板通过串口发送的操作指令。主控板发送的指令主要包括6项，通过不同的功能代码进行区分。系统启动后，主控板一般首先发送随机数给墨量检测系统，中继板通过IIC接口将随机数发送给5个加密板。随后主控板发送查询运算结果指令，中继板通过IIC接口读取5个加密板的运算结果(MAC)，若读取成功，则中继板通过串口将5个MAC值反馈给主控板；若读取失败，则反馈错误代码。主控板获取5个MAC值后，与自身的计算结果进行比对，若不一致，则认证不通过，无法使用打印服务；若一致，则认证通过，继续执行所需功能，向中继板发送获取当前墨量、剩余墨量信息写入墨量检测系统、墨盒存在状态检测、获取墨盒固件信息等指令，中继板根据功能执行状态向主控板反馈相应数据或错误代码。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：包括一块中继板与五块墨盒加密板；其中，中继板由电源电路，主控电路，RS-485隔离收发电路，IIC收发电路组成；每块墨盒加密板由电源电路和墨盒加密芯片最小系统电路组成；中继板的主控电路用于上承喷墨打印机主控板，通过RS-485隔离收发电路与主控板进行半双工通讯；中继板的主控电路用于下接五块墨盒加密板，通过IIC收发电路与五块墨盒加密板组建通信网络，传递墨水余量信息。
2.根据权利要求1所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：所述中继板的主控电路采用基于GD32E230G8U6主控芯片的最小系统电路，其包括复位电路，晶振电路，启动模式配置电路和烧录电路。
3.根据权利要求2所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：所述中继板的IIC收发电路采用从主控芯片GD32E230G8U6引出的5路IIC接口电路，用于中继板与5个墨盒加密板通信。
4.根据权利要求3所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：采用安全哈希算法SHA-256，对墨盒加密板进行安全认证，并进行主控板和墨盒加密板间的信息转换，完成读写墨量信息、检测墨盒存在状态、读取墨盒固件信息。
5.根据权利要求1所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：所述中继板的RS-485隔离收发电路采用基于TD301M485的隔离收发模块及其外围电路。
6.根据权利要求1所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：墨盒加密芯片最小系统电路采用RJGT102加密芯片及外围电路；5个RJGT102加密芯片分别装在五块墨盒加密板上，用来记录墨盒ID和墨水余量。
7.根据权利要求1所述的应用于喷墨打印机的墨水余量记录装置，其特征在于：所述中继板的电源电路和墨盒加密板的电源电路均采用3.3V稳压电路。
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