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基于N32G020微型打印機解決方案

作者:時間:2019-06-17來源:收藏

熱敏式(又稱:、微打)是在淡色材料上(通常是紙)覆上一層透明膜,將膜加熱一段時間后變成深色(一般是黑色,也有藍色),圖像通過加熱,在膜中產生化學反應而生成的,當溫度為200℃時,這種反應會在幾微秒內完成。

本文引用地址:http://www.crmfjg.tw/article/201906/401584.htm

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圖一:熱敏式

熱敏式微型打印機的打印頭中帶有許多熱敏型電阻,主控芯片控制熱敏型電阻根據需要進行加熱,當熱敏打印機接收到打印字符/圖片/二維碼/一維碼后,主控芯片根據位圖數據控制打印頭中對應的熱敏電阻通電,從而加熱出有規則的深色點,同時,主控芯片控制步進電機進行精確的滾紙操作,多次加熱后,這些規則的深色點最后組成了有效字符/圖片。

一.微打部件構成

主要由以下三個部件構成:

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圖二:部件構成圖

APP/人機界面(上左):實現人機交互界面,如智能終端APP、打印工具軟件,用來輸入打印數據、排版等操作。

核心控制板(上中):實現打印控制、數據交互、系統控制等處理。

熱敏打印頭(上右):實現熱敏加熱、走紙、過熱信號輸出、缺紙信號輸出。

二.微打系統方案

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圖三:方案框圖

微打三個主要部件的工作方式:

首先,通過人機交互『APP/人機界面』將命令/數據通過通訊接口發送到『核心控制板』上。

再次,『核心控制板』通過對應的接口接收打印數據,如接收為命令,則進行相應的命令處理;如打印字體格式修改命令、換行命令、字體效果縮放命令等;如接收為打印字符數據,根據字符類型(英文字符/漢字/其他日文/韓文等字符),轉換為對應字符內碼,通過字符內碼從字庫數據中定位、讀取字符的字模點陣。之后,通過『核心控制板』上的將點陣數據通過SPI接口傳送給打印頭。

最后,打印頭接收到點陣數據后,結合控制的加熱使能信號進行加熱處理,在加熱期間,主控會對加熱時間、過熱檢測、缺紙檢測進行相應處理,同時由MCU控制電機進行走紙操作,最終實現邊打邊走紙的效果。

三.產品的核心控制板硬件參考設計

核心控制板的主要功能是接收上層下發的打印命令/數據,數據轉換、發送到打印頭、控制打印頭加熱&電機走紙、按鍵&LED控制。

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   圖四:核心控制板框圖

其中較為關注的技術,有以下幾點:

1、發送到打印頭的是字符的點陣數據,每一個點陣對應到打印頭的一個加熱點,相當于是打印紙上的像素點,如富士通FTP-628M打印頭,其一行像素點為384點,意思是每次可以同時處理384個像素點,每個像素點的寬度約為0.125mm,即一行寬度為0.125mm×384=48mm(實際有效寬度),一般打印紙兩邊邊緣有保留空白10mm,一行總寬為58mm,稱為58mm熱敏式微型打印機。

2、打印頭中的電機通常為4相步進電機,通過4個I/O口控制電機的四相八步,時序的實現是通過Timer定時器對I/O口進行翻轉操作,最終實現電機走紙。

3、打印頭中的發熱,是通過打印頭中的加熱線STB實現,通過I/O口拉高STB就使能加熱。

4、在加熱前會檢測是否缺紙,其原理是打印頭內帶有光電傳感器,是通過光電傳感器的光電轉化,其位置處于塑膠滾軸下的光電傳感器,當紙滾入滾軸后紙會擋住光電傳感器的入口孔,阻止光線進入,然后經過光電轉化后,打印頭最終輸出電平值,通過MCU的ADC模塊對電壓進行采樣,如電壓過低則缺紙,反之有紙(高低電壓還需參考周邊電路),過熱檢測,通過ADC采電平值,亦是同理。

以下是MCU對打印頭的主控制圖

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圖五:打印頭控制圖

四.主控MCU

微打方案采用K6/7/8,是基于ARM Cortex M0架構的32位低功耗、高性能處理器主控芯片。

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圖六:系列K8型號

其主要參數如下:

1)    高達80MHZ主頻,2KB 指令Cache

2)    內置64K/128K/256K可選FLASH,20K 片內SRAM,10萬次擦寫,10年數據保持能力

3)    具有豐富的外設接口,包含2個SPI、3個UART、2個I2C、1個ISO7816接口、1個無晶振全速USB2.0

4)    集成1個12bit ADC 1Mbps采樣率 最大10通道輸入、1個10bit 400Kbps DAC、2個模擬比較器、最大8通道PWM輸出、1個DMA 最大8通道

5)    配置5個32位Timer、1個32位RTC、1個看門狗、1個24bit Systick

6)    內嵌硬件高速加密算法引擎,AES、DES、RSA、ECC、SHA、CRC16及TRNG隨機數發生器

7)    支持SWD調試接口、通用的JLink仿真器下載、調試。

8)    支持多模式的低功耗,最低可保持0.1uA以下。

9)    提供完整的SDK和參考設計

該系列產品的SPI0支持4線模式,最大20M 時鐘,用于快速讀取外部SPI FLASH字庫數據,DMA可用于讀取USB接口、UART接口數據,減少CPU的干預,提高系統數據處理性能,直接提高打印機打印速度!

五.方案實物

基于N32G020產品的熱敏式微打方案,在鑒于同類微打方案的功能、性能對比之下,有更多特色與優勢!

方案實物圖,先睹為快:

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圖七:微打方案實物圖

N32G020系列通用MCU芯片,與常規的熱敏主控芯片相比,芯片集高性能、低功耗、安全特色(內置硬件存儲保護和加、解密算法加速引擎)于一身,在熱敏式微型打印機解決方案上,具有絕對優勢:

A. 特色:

a)    支持富士通FTP-628 58mm打印頭及國產精芯打印頭

b)    支持ASCII字符、GB2312漢字、條形碼、二維碼、圖片打印

c)    支持ESP/POS兼容ESC命令的票據打印

d)    支持UART、無驅USB有線打印

e)    支持藍牙、WIFI等無線打印

B. 優勢:

a)    業界高性能、低功耗且性價比高的ARM Cortex M0處理器芯片

b)    無MCU晶振、無USB晶振,節省BOM成本

c)    自帶內部可控LDO輸出,節省成本、降低功耗

d)    打印速度比其他同等打印頭方案快20%以上

e)    支持硬件安全級代碼保護,防抄板,保護方案

  將深耕物聯網MCU領域,以高、中、低全系列化的產品演進路線,為各行業提供高性價比的創新整體解決方案和技術支持服務。針對其他種類微型打印機,公司將陸續推出相應的解決方案和產品,以全覆蓋微型打印機市場為目標,為行業提供全方位方案保障。



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