EP0928246A1 - Druckersteuerung mit direktspeicherzugriff - Google Patents

Druckersteuerung mit direktspeicherzugriff

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EP0928246A1
EP0928246A1 EP97935460A EP97935460A EP0928246A1 EP 0928246 A1 EP0928246 A1 EP 0928246A1 EP 97935460 A EP97935460 A EP 97935460A EP 97935460 A EP97935460 A EP 97935460A EP 0928246 A1 EP0928246 A1 EP 0928246A1
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EP
European Patent Office
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access control
direct access
sequence
data words
mosaic
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EP97935460A
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EP0928246B1 (de
Inventor
Antonius Luettig
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Wincor Nixdorf International GmbH
Original Assignee
Siemens Nixdorf Informationssysteme AG
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Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J19/00—Character- or line-spacing mechanisms
    • B41J19/18—Character-spacing or back-spacing mechanisms; Carriage return or release devices therefor
    • B41J19/20—Positive-feed character-spacing mechanisms
    • B41J19/202—Drive control means for carriage movement

Definitions

  • the method relates to the control of printers in which a mosaic printhead is moved transversely to the paper transport direction by means of a stepping motor.
  • stepper motors are a preferred drive means in digitally controlled systems, because a precisely reproducible movement is achieved by switching the windings on and off.
  • the control of the mosaic print head anyway requires a digital signal with which the pixels are generated.
  • the time between two changes must not deviate arbitrarily from the previous one without a step loss occurring.
  • the movement must start with an acceleration phase and end with a braking phase. If at all the microprocessor works fast enough to be able to output the changes, it is at least done with fast movements the determination of the next change is used to such an extent that parallel work is not possible. In particular, no inputs or outputs, such as the control of the needles of a wire print head, can take place.
  • a special circuit is therefore designed, which is triggered by the microprocessor and then independently carries out the acceleration and braking phase. The microprocessor receives a signal that the braking phase has ended and can determine the step position via I / O accesses.
  • This solution requires a large amount of hardware due to the specialized computing circuits.
  • the advantage lies in the parallel work possible for the microprocessor during the movement. The disadvantage is in particular that it is only possible to influence it during the movement if the hardware is particularly expensive.
  • the object of the invention is to provide a simple possibility with which control of the print head can be achieved at high speed in a printer with a microprocessor.
  • the invention uses the observation that a known direct access control available as an integrated module can be used both for controlling the stepper motors and for transferring the pixel patterns for the mosaic print head.
  • the beginning of the sequence as a sequence of time intervals in the Data memory of a processor filed.
  • the address of this memory area is communicated to a control circuit.
  • This uses a method known as direct access (DMA, Direct Memory Access) to call up these data words stored in the memory independently of the processor as required and to use them as time intervals until the next step pulse.
  • DMA Direct Memory Access
  • the last value for the time interval can be used further, so that a uniform movement of the print head occurs.
  • the address of the mosaic pattern is transferred to the direct access control and this is started. This creates a pressure with uniform movement.
  • the address of the time intervals for the braking phase is then passed to the direct access control and this is started a third time.
  • Fig. 1 is a schematic diagram of the invention.
  • the control includes, in particular, a computing or central unit 10 and a working memory 11, which usually exchange data via a bus system.
  • a control unit 12 for direct memory access hereinafter referred to as "DMA" for short, is also connected to this bus system, as described under the name MK3883 by Mostek or 8089 can be supplied by Intel.
  • a DMA controller 12 can operate independently of a central unit
  • the memory words read out by the DMA can be passed on to the mosaic printhead 30 via the connection 32 in order to generate characters or other characters on a sheet material by means not shown.
  • this connection can be activated for the sake of clarity, so that not every direct memory access leads to printing.
  • a time counter 13 is also connected to the DMA, which is loaded by the DMA via the connection 17 with a value which is then counted down continuously by a clock 0. If the level has been reached zero, a control circuit 14 is caused via the connection 18 to move the stepping motor 19 one step in a direction set in each case beforehand by means not shown. At the same time, the DMA 12 is caused to remove the next time value from the memory
  • a previously read value can also be provided in a buffer memory (not shown) and loaded into the time counter 13 by the signal 26.
  • the central unit therefore sets the time values for a stepper motor movement in an area of the memory 11, loads the address and length of this memory area into the DMA 12 and starts the DMA.
  • the motor then executes the programmed movement.
  • the DMA supplies an end signal 28 when the last value of the memory area has been read out. This last value is used repeatedly so that the motor continues to rotate in a uniform motion and after the previous acceleration phase moves the Mosik printhead evenly over the recording sheet.
  • the end signal 28 causes the control program in the central processing unit 10 to load the address of the patterns for the mosaic printhead, which can otherwise be completed during the acceleration phase, into the DMA and to start them.
  • the connection 17 is previously deactivated by known means, so that the mosaic data to be output do not interfere with the uniform movement. Even without the addition of a position sensor, which is still to be described, the time required for these few commands can be easily determined and a very precise starting point of the pressure can thus be determined.
  • the end signal 28 is generated again. Now the address of the table of the time values for the braking phase is transferred to the DMA, the connection 17 is activated and the DMA is started, so that braking takes place, in which the end signal 28 either via software or for reasons of clarity due to hardware not shown. Connections are used to suppress further step pulses for the control circuit and to switch on a holding current for the print head.
  • An improvement of the invention consists in providing a position counter 20 which receives the same step pulses as the control circuit 14 via the connection 18 and therefore carries the position of the step motor with it.
  • the central unit can load a comparison register 21 with a position value via the connection 25.
  • the position counter 20 and the comparison register 21 are connected to a comparator 22, the signal of which leads to the DMA 12, optionally activated or deactivated by the CPU 10 via the connection 24 and the switch 26.
  • the CPU 10 can also access the content via a connection (not shown) Read the position counter 20 and so easily determine the position, for example, at the end of a movement.
  • the position counter 20 with the comparison register 21 and the comparator 22 allow space-saving storage of the time values in the memory 11 with a uniform movement, as is expedient for printing.
  • the time counter 13 and the DMA 12 are operated such that, when the time and the step signal 18 expire, the previous time value is reloaded into the time counter so that the motor performs a uniform movement without the DMA circuit being activated got to. If the position specified in the comparison register 21 is reached, the DMA 12 is released via the connection 23, provided the switch 26 is activated, and thus initiates, for example, a braking phase in which the next time value is greater than the previous one.
  • the comparator 22 allows a particularly precise start of the mosaic print pattern.
  • the end signal 28 is used to transfer the address of the mosaic data to the DMA.
  • a maximum time can be determined beforehand, from which the target position is determined and set in the comparison register 21.
  • the end signal 28 becomes active again, so that the program in the processor 10 now preferably loads the address of the data for the braking curve into the DMA and then activates it, so that the print head stops.

Landscapes

  • Character Spaces And Line Spaces In Printers (AREA)
  • Accessory Devices And Overall Control Thereof (AREA)
  • Control Of Stepping Motors (AREA)

Description

Druckersteuerung mit Direktspeicherzugriff
Technisches Gebiet
Das Verfahren betrifft die Steuerung von Druckern, bei denen ein Mosaikdruckkopf mittels eines Schrittmotors quer zur Papiertransportrichtung verfahren wird.
Stand der Technik
Zum Antrieb der bewegten Elemente eines Druckers mit Mo- saikdurckkopf sind Schrittmotoren ein bevorzugtes Antriebsmittel in digital gesteuerten Systemen, weil durch das Ein- und Ausschalten der Wicklungen eine genau reproduzierbare Bewegung erreicht wird. Die Ansteuerung des Mosaikdruckkopfes erfordert ohnehin ein digitales Signal, mit dem die Bildpunkte erzeugt werden.
Bei geringen Geschwindigkeiten des Druckkopfes ist es da- her sinnvoll, die jeweiligen Ein- und Ausschaltsignale in der digitalen Steuerung zu erzeugen und über beispielsweise eine einfache Ausgabezeile die Wicklungen ein- oder auszuschalten. Dabei ist die Zeit zwischen zwei Wechseln ohne Bedeutung für die erreichte Position, so daß die Realisierung durch ein Programm eines Mikroprozessors oder Mikrocontrollers einfach möglich ist.
Bei größeren Geschwindigkeiten jedoch darf die Zeit zwischen zwei Wechseln nicht beliebig von der vorherigen abweichen, ohne daß ein Schrittverlust auftritt. Die Bewe- gung muß mit einer Beschleunigungsphase beginnen und mit einer Bremsphase enden. Wenn überhaupt der Mikroprozessor schnell genug arbeitet, um die Wechsel ausgeben zu können, so ist er jedenfalls bei schnellen Bewegungen durch die Bestimmung des nächsten Wechsels derart ausgelastet, daß eine Parallelarbeit nicht möglich ist . Insbesondere können keine Ein- oder Ausgaben, wie beispielsweise die Ansteuerung der Nadeln eines Nadeldruckkopfes , erfolgen. In der Regel wird daher eine spezielle Schaltung entworfen, die von dem Mikroprozessor angestoßen wird und dann selbständig die Beεchleunigungs- und Bremsphase durchführt. Der Mikroprozesser erfährt durch ein Signal, daß die Bremsphaεe beendet ist und kann über E/A-Zugriffe die Schrittposition ermitteln. Diese Lösung erfordert einen großen Hardware-Aufwand durch die spezialisierten Rechenschaltungen. Der Vorteil liegt insbesondere in der dem Mikroprozessor während der Bewegung möglichen Parallelarbeit. Der Nachteil liegt insbeεondere darin, daß nur bei besonders hohem Hardware-Aufwand eine Beeinflusεung während der Bewegung möglich is .
In den Patent Abstracts of Japan, 08205589 A, wird gezeigt, daß ein Schrittmotor mit einer Direktzugriffssteuerung (DMA) angesteuert werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Möglichkeit anzugeben, mit der in einem Drucker mit einem Mikroprozessor eine Steuerung des Druckkopfes mit hoher Geschwindigkeit erreichbar ist.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung benutzt die Beobachtung, daß eine bekannte und als integrierter Baustein verfügbare Direktzugriffsteuerung sowohl zur Steuerung der Schrittmotoren als auch zur Übertragung der Pixelmuster für den Mosaikdruc - köpf verwendet werden kann.
Daher wird bei der erfindungsgemäßen Lösung zumindest der Beginn des Ablaufs als eine Folge von Zeitintervallen im Datenspeicher eines Prozessors abgelegt. Einer Steuerschaltung wird die Adresse dieses Speicherbereichs mitgeteilt. Diese verwendet einen als Direktzugriff (DMA, Direct Memory Access) bekanntes Verfahren dazu, diese im Speicher abgelegten Datenworte unabhängig vom Prozessor nach Bedarf abzurufen und als Zeitintervalle bis zum nächsten Schrittimpuls zu verwenden. Nach einer Beschleunigungsphase mit zunehmender Schrittfrequenz kann der letzte Wert für das Zeitintervall weiterverwendet werden, so daß eine gleichförmige Bewegung des Druckkopfes eintritt . Zu deren Beginn wird die Adresse der Mosaikmuster an die Direktzugriffssteuerung übergeben und diese gestartet. Dadurch erfolgt ein Druck bei gleichförmiger Bewegung. Nach Ende des Drucks wird dann die Adresse der Zeitintervalle für die Bremsphase an die Direktzugriffssteuerung übergeben und diese zum dritten Male gestartet .
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Es zeigt
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist eine Steuerung für einen Schrittmotor 19 dargestellt, der, punktiert angedeutet, zur Verschiebung eines Mosaikdruckkopfes 30 dient. Die Steuerung umfaßt insbesondere eine Rechen- oder Zentraleinheit 10 und ei- nen Arbeitsspeicher 11, die üblicherweise über ein Bussystem Daten austauschen. An dieses Bussystem ist zusätzlich zu anderen, nicht dargestellen, Peripheriegeräten auch eine Steuereinheit 12 für direkten Speicherzugriff, im folgenden kurz "DMA" genannt, angeschlossen, wie sie unter der Bezeichnung MK3883 von der Firma Mostek oder 8089 von der Firma Intel geliefert werden. Eine DMA- Steuerung 12 vermag unabhängig von einer Zentraleinheit
10 Datenwörter aus dem Arbeitsspeicher 11, meistens von aufsteigenden Adressen, zu lesen. Dieses ist durch die gestrichelte Verbindung 16 angedeute .
Die von der DMA ausgelesenen Speicherworte können über die Verbindung 32 an den Mosaikdruckkopf 30 weitergegeben werden, um Schrift- oder andere Zeichen auf einem durch nicht dargestellte Mittel Blattmaterial zu erzeugen. Die- se Verbindung ist über der Ubersichlichkeit halber nicht dargestellte Mittel aktivierbar, so daß nicht jeder direkte Speicherzugriff zu einem Druck führt.
An die DMA ist ferner ein Zeitzähler 13 angeschlosεen, der von der DMA über die Verbindung 17 mit einem Wert ge- laden wird, welcher dann durch einen Takt 0 kontinuierlich heruntergezählt wird. Ist der Stand Null errreicht, so wird über die Verbindung 18 eine Ansteuerschaltung 14 veranlaßt, den Schrittmotor 19 um einen Schritt in eine jeweils vorab über nicht dargestellte Einrichtungen ein- gestellte Richtung zu bewegen. Gleichzeitig wird die DMA 12 dazu veranlaßt, den nächsten Zeitwert aus dem Speicher
11 zu lesen und in den Zeitzähler 13 zu übertragen. Gegebenenfalls kann auch ein vorab gelesener Wert in einem nicht gezeigten Pufferspeicher bereitgestellt und durch das Signal 26 in den Zeitzähler 13 geladen werden.
Die Zentraleinheit stellt also in einem Bereich des Speichers 11 die Zeitwerte für eine Schrittmotorbewegung ab, lädt die Adresse und Länge dieses Speicherbereichs in die DMA 12 und startet die DMA. Der Motor führt dann die pro- grammierte Bewegung aus. Die DMA liefert ein Ende-Signal 28, wenn der letzte Wert des Speicherbereichs ausgelesen wurde. Dieser letzte Wert wird wiederholt weiterverwendet, so daß der Motor in einer gleichförmigen Bewegung weiterdreht und nach der vorhergehenden Beschleunigungs- phase den Mosikdruckkopf gleichmäßig über das Aufzeichnungsblatt verschiebt.
Das Ende-Signal 28 veranlaßt das Steuerprogramm in der Zentraleinheit 10, die Adresse der Muster für den Mosaik- druckkopf , die im übrigen während der Beschleunigugnspha- se fertiggestellt werden können, in die DMA zu laden und diese zu starten. Zuvor wird durch bekannt Mittel die Verbindung 17 deaktiviert, so daß die auszugebenden Mosaikdaten nicht die gleichförmige Bewegung stören. Auch ohne die noch zu beschreibende Erweiterung durch einen Positionssensor ist der Zeitbedarf dieser wenigen Befehle gut ermittelbar und so ein recht genauer Anfangspunkt des Drucks bestimmbar.
Sind die Mosaikdaten übertragen, so wird wieder das Ende- Signal 28 erzeugt. Nunmehr wird die Adresse der Tabelle der Zeitwerte für die Bremsphase in die DMA übertragen, die Verbindung 17 aktiviert und die DMA gestartet, so daß eine Abbremsung erfolgt, bei der das Ende-Signal 28 entweder über Softeware oder über der Ubersichlichkeit wegen nicht dargestellte Hardware-Verbindungen dazu verwendet wird, weitere Schrittimpulse für die Ansteuerschaltung zu unterdrücken und einen Haltestrom für den Druckkopf einzuschalten.
Eine Verbesserung der Erfindung besteht darin, einen Po- sitionszähler 20 vorzusehen, der über die Verbindung 18 dieselben Schrittimpulse wie die Ansteuerschaltung 14 erhält und daher die Position des Schrittmotors mitführt. Die Zentraleinheit kann über die Verbindung 25 ein Vergleichsregister 21 mit einem Positionswert laden. Der Po- sitionszähler 20 und das Vergleichsregister 21 sind mit einem Vergleicher 22 verbunden, dessen Signal zu der DMA 12 führt, wahlweise von der CPU 10 über die Verbindung 24 und den Schalter 26 aktiviert oder deaktiviert. Über eine nicht gezeigte Verbindung kann auch die CPU 10 den Inhalt des Positionszählers 20 auslesen und so z.B. am Ende einer Bewegung auf einfache Art die Position ermitteln.
Der Postionszähler 20 mit dem Vergleichsregister 21 und dem Vergleicher 22 erlauben eine platzsparende Speiche- rung der Zeitwerte in dem Speicher 11 bei einer gleichförmigen Bewegung, wie sie für einen Druck zweckmäßig ist. Hierbei werden der Zeitzähler 13 und die DMA 12 so betrieben, daß beim Ablauf der Zeit und dem Schrittsignal 18 der vorherige Zeitwert erneut in den Zeitzähler gela- den wird, so daß der Motor eine gleichförmige Bewegung vollführt, ohne daß die DMA-Schaltung tätig werden muß. Ist die in dem Vergleichsregister 21 vorgegebene Stellung erreicht, wird über die Verbindung 23, sofern der Schalter 26 aktiviert ist, die DMA 12 freigegeben und so zum Beispiel eine Bremsphase einleiten, bei der der jeweils nächste Zeitwert größer als der vorhergehende ist .
Der Vergleicher 22 erlaubt einen besonders genauen Start der Mosaikdruckmuster. Hierzu wird das Ende-Signal 28 dazu verwendet, die Adresse der Mosaikdaten an die DMA zu übergeben. Für diese Operation kann eine Maximalzeit zuvor bestimmt werden, aus der die Sollposition ermittelt und in dem Vergleichsregister 21 eingestellt wird. Durch Schließen des Schalters 27 wird bei Erreichen der durch das Vergleichsregister 21 bestimmten Position die DMA ak- tiviert und so der Mosaikausdruck an genau bestimmter Position gestartet.
Mit Ende der Mosaikdaten wird erneut das Ende-Signal 28 aktiv, so daß das Programm im Prozesεor 10 nunmehr bevorzugt die Adresse der Daten für die Bremskurve in die DMA lädt und diese dann aktiviert, so daß der Druckkopf anhält.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Steuerung eines Mosaikdruckkopfs (30), der durch einen Schrittmotor (19) bewegt wird, wobei die Steuerung eine Zentraleinheit (CPU, 10) , einen Arbeitsspeicher (RAM, 11) und eine Direktzugriffs- steuerung (DMA, 12) umfaßt, mit der Merkmalen, daß
- ein erstes Mittel vorhanden ist, das eine erste Folge von Datenwörtern in dem Arbeitsspeicher (11) bereitstellt, - die Direktzugriffssteuerung (12) mit einem Zeitgeber (13) derart verbindbar ist, daß die Werte der ersten Folge von Datenwörtern durch die Direktzugriffssteuerung (12) aus dem Speicher (11) an den Zeitgeber (13) übertragen werden und von dem Zeit- geber in durch die Datenworte bestimmten Zeitabständen Schrittimpulse für den Schrittmotor (19) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Kopplung von Direktzugriffssteuerung (12) und Zeitgeber (13) derart gestaltet ist, daß der letzte
Wert der ersten Folge von Datenwörtern wiederholt verwendet wird,
- die Direktzugriffssteuerung (12) mit dem Druckkopf
(30) derart verbindbar ist, daß eine zweite Folge von Datenwörtern an den Druckkopf (30) übertragbar ist,
- ein zweites Mittel vorhanden ist, das eine zweite Folge von Datenwörtern in dem Arbeitsspeicher (11) bereitstellt, - Mittel vorhanden sind, die die Übertragung der zweiten Folge von Datenwörtern an den Druckkopf anstoßen, nachdem die erste Folge übertragen wurde und der letzte Wert der ersten Folge wiederholt verwendet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Schrittimpulse
(18) zusätzlich an einen Positionszähler (20) gelegt sind, dessen ein den Zählerinhalt darstellender Ausgang mit einem Vergleicher (22) verbunden ist, der den Positionszahler (20) mit einem Vergleichsregister (21) vergleicht und mittels dessen Ausgang (23) die Direktzugriffssteuerung (12) zur Übertragung der zweiten Folge von Datenwörtern an den Druckkopf aktivierbar ist.
3. Verfahren zur Steuerung eines Mosaikdruckkopfs (30), der durch einen Schrittmotor (19) bewegt wird, wobei die Steuerung eine Zentraleinheit (CPU, 10) , einen Arbeitsspeicher (RAM, 11) und eine Direktzugriffs- steuerung (DMA, 12) umfaßt, mit der Merkmalen, daß
- ein Programm in der Zentraleinheit (10) die Zeitabstände berechnet, in denen Schrittimpulse (18) für eine Bewegung des Schrittmotors erzeugt werden sol- len, um eine beschleunigende Bewegung durchzuführen, und diese aufeinanderfolgend in einer ersten Tabelle in einem ersten Speicherbereich speichert, sowie die Mosaikdaten für den Mosaikdruckkopf (30) berechnet und in einer zweiten Tabelle in einem zweiten Speicherbereich speichert,
- das Programm die Adresse des ersten Speicherbereichs an die Direktzugriffssteuerung (12) übergibt und diese startet,
- das Programm von der DirektzugriffSteuerung (12) ein Ende-Signal (28) erhält, wenn die erste Tabelle abgearbeitet ist, und sodann die Adresse der zweiten Tabelle an die Direktzugriffssteuerung (12) übergibt und Mittel zum Starten derselben aktiviert .
EP97935460A 1996-09-25 1997-07-22 Druckersteuerung mit direktspeicherzugriff Expired - Lifetime EP0928246B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19639392 1996-09-25
DE19639392 1996-09-25
PCT/DE1997/001548 WO1998013208A1 (de) 1996-09-25 1997-07-22 Druckersteuerung mit direktspeicherzugriff

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Publication Number Publication Date
EP0928246A1 true EP0928246A1 (de) 1999-07-14
EP0928246B1 EP0928246B1 (de) 2002-06-12

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DE (1) DE59707520D1 (de)
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