S698-Mil處理器在針式打印機中的應用

　　1. S698-MIL芯片簡介

　　S698-MIL 是珠海歐比特控制工程股份有限公司為了滿足嵌入式應用而開發的32 位RISC 高性能嵌入式微處理器，它遵循SPARC V8 構架。S698-MIL 內部配置了32 位整數處理單元(IU)，32/64 位浮點處理單元(FPU)。片內采用32 位AMBA 2.0 標準總線作為系統架構總線，外部總線支持8 位、16 位、32 位。

　　AMBA 總線配置了80 個GPIO 口、3路通用UART 接口、1 路16550 兼容UART 接口，4 個24 位定時器(TIMERS)、1 個實時時鐘(RTC)、1 個看門狗、1 個PS/2 接口、1 個I2C 總線接口、1 個SPI 總線接口、1個三磁道磁卡接口，3 個智能卡接口等大量外設;豐富的片上外設資源使得S698-MIL 的集成度和功能得到了大幅度的提高。另外，S698-MIL 還內嵌了64KBytes 的SRAM。

 

圖1 S698-Mil處理器內部框圖

　　2. S698-MIL主要特征

　　內核:

　　32 位RISC 處理系統，采用SPARC V8 內核;

　　基于AMBA 總線的可裁減系統結構;

　　符合SPARC V8 標準的32 位整數運算單元，具備五級流水線;

　　內嵌硬件乘法器/除法器;

　　內嵌硬件浮點處理器;

　　支持2 條DSP 指令(MAC & UMAC);

　　IEEE-754 標準32/64 位浮點處理單元，支持單/雙精度浮點計算;

　　4kB 指令cache;

　　4kB 數據cache;

　　工作頻率及運算能力:

　　主頻(IUCLK)不高于120MHz，外頻(SYSCLK) 不高于60MHz;

　　運算性能優于80MIPS/30MFLOPS(double precision) @120MHz;

　　片內外設：

　　調試支持單元：無需仿真器即可支持硬件直接可實現對內部資源的操作;

　　中斷控制器：支持15 個中斷源，其中包括5 路可軟件配置的外部中斷輸入，支持二級中斷。軟件可配置外部中斷電平和邊沿觸發模式;

　　外部存儲器控制器：支持外部SRAM、ROM 以及IO 等存儲器;數據總線的寬度可以通過軟件配置成32/16/8 位三種模式;存取時間參數可配置;

　　片內SRAM：容量為64KByte，可配置為32/16/8 位三種數據總線寬度。

　　GPIO 口：最大80 路;GPIO 方向可以軟件配置;

　　UART 接口: 3 個通用串口;1 個UART16550 串口;

　　定時器:4 個通用24-bit 定時器;1 個24-bit 看門狗定時器;

　　PS/2 控制器;

　　I2C 總線控制器;

　　SPI 總線控制器;

　　磁卡控制器：3路ISO7811標準的磁條卡控制器;;

　　智能卡控制器：3路ISO7816標準的智能卡控制器;

　　實時時鐘控制器;

　　工作溫度：

　　商業級：0℃～+70℃;

　　工業級：-40℃～+85℃。

　　電源電壓：

　　I/O 電壓：3.3V;

　　內核電壓：1.8V;

　　RTC 電壓：1.8V～3.3V。

　　功耗:<1W@120MHz。

　　嵌入式操作系統與集成開發環境支持:

　　RTEMS 嵌入式操作系統;

　　uClinux 嵌入式操作系統;

　　VxWorks 嵌入式操作系統;

　　ORION IDE集成開發環境。

　　3. 針式打印機的設計

　　S698-MIL 處理器可應用于包括稅控收款機、銀行POS 機，電力系統等工業控制、消費電子以及高可靠應用領域。打印機的打印方式有多種多樣，有噴墨打印機、激光打印機、針式打印機等等，本文將介紹以S698-MIL處理在針式打印機中的應用。針式打印機整機由三大部分組成,主要有控制電路、機芯或機械、機殼。在這我們主要介紹控制電路的構造和原理。

　　3.1. 設計框圖

　　圖2 打印機框圖

　　3.2. 打印機原理

　　打印機在聯機狀態下，通過打印機的通訊接口接收計算機主機發送打印控制命令、字符打印命令或圖形打印命令。主機發送來的命令通過打印機的S698-Mil處理器進行處理，首先從主控電路板的字庫中(本電路中的字庫信息都放在FLASH內部)尋找與該字符或圖形相對應的圖像編碼首列地址(用于正向打印時)或末列地址(用于反向打印時)。然后按順序一列一列地找出字符或圖形編碼，送往打印控制與驅動電路，并激勵打印頭出針打印。

　　3.3. 硬件電路說明

　　3.3.1. 鍵盤電路

　　鍵盤電路主要實現進紙、退紙、打印/暫停若干按鍵組成。

　　3.3.2. 處理器S698-Mil

　　S698-Mil在整個系統中主要是打印機的控制中心，它通過接口電路接收來自主機的數據和控制信息，檢測打印機錯誤狀態并發出報警信號，控制打印機字車機構和輸紙機構以及打印頭的出針操作。同時檢測、處理機芯傳感器的狀態，如打印紙狀態、原點位置、打印頭溫度等。

　　圖3 處理器電路

　　3.3.3. FLASH

　　FLASH電路主要是存儲系統的程序和字庫信息。

　　圖4 FLASH電路

　　3.3.4. SRAM

　　SRAM電路主要是存儲處理器接收到來自主機的數據和處理器上電后解壓的程序并運行。

　　圖5 SRAM電路

　　3.3.5. CPLD

　　CPLD電路功能是同步需要控制輸出出針的數據，在出針時間在出現打印異常時，CPLD硬件定時比較控制出針脈寬，防止燒毀打印頭。另外在使用并口時，模擬并口通信。

　　圖6 CPLD電路

　　3.3.6. 電機驅動器

　　電機驅動器主要是驅動字車電機和走紙電機。

　　字車電機主要是驅動字車電機做左右往復移動，從而帶動字車組件在導軌上左右橫向運動。

　　走紙電機主要用于驅動輸紙電機作縱向前后轉動，以實現自動進紙。

　　圖7 處理器電路

　　3.3.7. 通信接口

　　通信接口是打印機與計算機進行數據傳輸的通道。打印機通過串口、并口或USB插座與主機相連，實現接口信號的輸入和輸出。打印機和計算機接口通過電纜相連，采用并口或USB連接電纜的長度一般不要超過3米。

　　圖8 RS485接口電路

　　4. 結束語

　　本系統為針式打印機的典型應用。S698-MIL處理器目前在很多工業控制、打印機系統中廣泛被使用，其低功耗、工作頻率高、性能穩定、內部資源豐富，無需增加太多外部器件及可很好的完成整個系統的設計，在以后的電子設備應用設計當中的應用將會更加普遍。