基于開源軟件的嵌入式網絡打印服務器

引 言
目前常用的打印機有兩種接口形式：USB口和Eth-ernet網口。由于價格相對較低，USB口的打印機更為普遍。USB口打印機不能獨立工作，必須依附于一臺主機。為了在一個局域網環境中共享使用一臺USB口打印機，需要為該打印機配備一臺服務器，然后通過共享設置實現打印機的網絡共享。這種方式有幾個方面的缺陷：需要占用一臺服務器資源；耗電；容易中毒導致無法正常打印；由于長時間不間斷運行，出現故障的概率高，導致無法打印；占用辦公空間。
隨著嵌入式處理器主頻的不斷提高，設計專門的嵌入式網絡打印服務器已經成為共識。HP等很少的幾家打印機公司在幾年以前就推出了這樣的嵌入式設備，但基本上都只針對本公司特定的幾種打印機，無法做到通用。很多文獻，如參考文獻[1]、[2]中提到的設計方案不夠具體。基于這些情況，設計并實現了一款基于Linux的嵌入式網絡打印服務器，硬件設計簡單，軟件完全開源，只要有Linux下的打印驅動，就可以支持。

1 總體方案設計
要把USB口打印機連人網絡，有兩種設計方案，一種是使用USB／以太網協議轉換器，另一種是設計一個帶有USB口和以太網網口(包含操作系統)的嵌入式設備。盡管協議轉換器軟硬件簡單，但不支持多用戶同時并發打印，也就無法實現共享打印的要求。
1．1 硬件設計
筆者是在中科院計算所自主研制基于龍芯1號核的“聚芯SoC”1000C上實驗的，主頻266 MHz。作為產品，只需要提供電源接口、USB口和以太網口。調試階段，增加串口和JTAG調試接口。考慮到多用戶并發打印的負載和實際測試效果，因為移植的開源軟件有很多依賴庫，所占空間較大，故選用的是1 GB容量的Flash。打印過程中，打印文件在內存中緩存，為了應對較大的打印文件和提高運行速度，建議選擇256 MB以上的SDRAM。嵌入式網絡打印服務器硬件結構框圖如圖1所示。

1．2 軟件設計
軟件設計是整個系統設計的重點，也是難點。在設計思想上，強調盡可能使用開源軟件，主要是為了縮短研發周期并能保證打印系統的可靠性和穩定性。操作系統選擇目前主流的Linux操作系統。Linux操作系統下的打印控制系統根據打印機的命令方式，分為文本打印機、Post-Script打印機和其他種類。文本打印機不需要驅動程序，就可以直接用cat命令驅動打印機，但只能打印英文，已很少使用。PostScript(簡稱PS)是一種繪圖能力很強的解釋性腳本語言，由Adobe公司制定。它因占用系統資源少，處理過程標準化與設備無關而被廣泛應用。直接支持PostScript的打印機通常都是比較高級的辦公打印機，對于這類打印機來說，PS語言是它們和計算機之間溝通的最簡便的方式，應用程序可以將生成的PS文檔直接發給打印機打印。但大多數情況下使用的是各種比較低檔的，不能直接支持PostScript的打印機，這類打印機只能識別各廠家自己的指令集。