S698-Mil处理器在针式打印机中的应用

　　1. S698-MIL芯片简介

　　S698-MIL 是珠海欧比特控制工程股份有限公司为了满足嵌入式应用而开发的32 位RISC 高性能嵌入式微处理器，它遵循SPARC V8 构架。S698-MIL 内部配置了32 位整数处理单元(IU)，32/64 位浮点处理单元(FPU)。片内采用32 位AMBA 2.0 标准总线作为系统架构总线，外部总线支持8 位、16 位、32 位。

　　AMBA 总线配置了80 个GPIO 口、3路通用UART 接口、1 路16550 兼容UART 接口，4 个24 位定时器(TIMERS)、1 个实时时钟(RTC)、1 个看门狗、1 个PS/2 接口、1 个I2C 总线接口、1 个SPI 总线接口、1个三磁道磁卡接口，3 个智能卡接口等大量外设;丰富的片上外设资源使得S698-MIL 的集成度和功能得到了大幅度的提高。另外，S698-MIL 还内嵌了64KBytes 的SRAM。

 

图1 S698-Mil处理器内部框图

　　2. S698-MIL主要特征

　　内核:

　　32 位RISC 处理系统，采用SPARC V8 内核;

　　基于AMBA 总线的可裁减系统结构;

　　符合SPARC V8 标准的32 位整数运算单元，具备五级流水线;

　　内嵌硬件乘法器/除法器;

　　内嵌硬件浮点处理器;

　　支持2 条DSP 指令(MAC & UMAC);

　　IEEE-754 标准32/64 位浮点处理单元，支持单/双精度浮点计算;

　　4kB 指令cache;

　　4kB 数据cache;

　　工作频率及运算能力:

　　主频(IUCLK)不高于120MHz，外频(SYSCLK) 不高于60MHz;

　　运算性能优于80MIPS/30MFLOPS(double precision) @120MHz;

　　片内外设：

　　调试支持单元：无需仿真器即可支持硬件直接可实现对内部资源的操作;

　　中断控制器：支持15 个中断源，其中包括5 路可软件配置的外部中断输入，支持二级中断。软件可配置外部中断电平和边沿触发模式;

　　外部存储器控制器：支持外部SRAM、ROM 以及IO 等存储器;数据总线的宽度可以通过软件配置成32/16/8 位三种模式;存取时间参数可配置;

　　片内SRAM：容量为64KByte，可配置为32/16/8 位三种数据总线宽度。

　　GPIO 口：最大80 路;GPIO 方向可以软件配置;

　　UART 接口: 3 个通用串口;1 个UART16550 串口;

　　定时器:4 个通用24-bit 定时器;1 个24-bit 看门狗定时器;

　　PS/2 控制器;

　　I2C 总线控制器;

　　SPI 总线控制器;

　　磁卡控制器：3路ISO7811标准的磁条卡控制器;;

　　智能卡控制器：3路ISO7816标准的智能卡控制器;

　　实时时钟控制器;

　　工作温度：

　　商业级：0℃～+70℃;

　　工业级：-40℃～+85℃。

　　电源电压：

　　I/O 电压：3.3V;

　　内核电压：1.8V;

　　RTC 电压：1.8V～3.3V。

　　功耗:<1W@120MHz。

　　嵌入式操作系统与集成开发环境支持:

　　RTEMS 嵌入式操作系统;

　　uClinux 嵌入式操作系统;

　　VxWorks 嵌入式操作系统;

　　ORION IDE集成开发环境。

　　3. 针式打印机的设计

　　S698-MIL 处理器可应用于包括税控收款机、银行POS 机，电力系统等工业控制、消费电子以及高可靠应用领域。打印机的打印方式有多种多样，有喷墨打印机、激光打印机、针式打印机等等，本文将介绍以S698-MIL处理在针式打印机中的应用。针式打印机整机由三大部分组成,主要有控制电路、机芯或机械、机壳。在这我们主要介绍控制电路的构造和原理。

　　3.1. 设计框图

　　图2 打印机框图

　　3.2. 打印机原理

　　打印机在联机状态下，通过打印机的通讯接口接收计算机主机发送打印控制命令、字符打印命令或图形打印命令。主机发送来的命令通过打印机的S698-Mil处理器进行处理，首先从主控电路板的字库中(本电路中的字库信息都放在FLASH内部)寻找与该字符或图形相对应的图像编码首列地址(用于正向打印时)或末列地址(用于反向打印时)。然后按顺序一列一列地找出字符或图形编码，送往打印控制与驱动电路，并激励打印头出针打印。

　　3.3. 硬件电路说明

　　3.3.1. 键盘电路

　　键盘电路主要实现进纸、退纸、打印/暂停若干按键组成。

　　3.3.2. 处理器S698-Mil

　　S698-Mil在整个系统中主要是打印机的控制中心，它通过接口电路接收来自主机的数据和控制信息，检测打印机错误状态并发出报警信号，控制打印机字车机构和输纸机构以及打印头的出针操作。同时检测、处理机芯传感器的状态，如打印纸状态、原点位置、打印头温度等。

　　图3 处理器电路

　　3.3.3. FLASH

　　FLASH电路主要是存储系统的程序和字库信息。

　　图4 FLASH电路

　　3.3.4. SRAM

　　SRAM电路主要是存储处理器接收到来自主机的数据和处理器上电后解压的程序并运行。

　　图5 SRAM电路

　　3.3.5. CPLD

　　CPLD电路功能是同步需要控制输出出针的数据，在出针时间在出现打印异常时，CPLD硬件定时比较控制出针脉宽，防止烧毁打印头。另外在使用并口时，模拟并口通信。

　　图6 CPLD电路

　　3.3.6. 电机驱动器

　　电机驱动器主要是驱动字车电机和走纸电机。

　　字车电机主要是驱动字车电机做左右往复移动，从而带动字车组件在导轨上左右横向运动。

　　走纸电机主要用于驱动输纸电机作纵向前后转动，以实现自动进纸。

　　图7 处理器电路

　　3.3.7. 通信接口

　　通信接口是打印机与计算机进行数据传输的通道。打印机通过串口、并口或USB插座与主机相连，实现接口信号的输入和输出。打印机和计算机接口通过电缆相连，采用并口或USB连接电缆的长度一般不要超过3米。

　　图8 RS485接口电路

　　4. 结束语

　　本系统为针式打印机的典型应用。S698-MIL处理器目前在很多工业控制、打印机系统中广泛被使用，其低功耗、工作频率高、性能稳定、内部资源丰富，无需增加太多外部器件及可很好的完成整个系统的设计，在以后的电子设备应用设计当中的应用将会更加普遍。