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[導(dǎo)讀]1 引言   VHDL是一種面向設(shè)計(jì)、多層次的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化硬件描述語(yǔ)言,VHDL不需依賴馮·諾伊曼結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)時(shí)序和真正并行設(shè)計(jì),從而開(kāi)辟一種全新的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)途徑。使用VHDL語(yǔ)言更便于建立層次結(jié)構(gòu)

1 引言

  VHDL是一種面向設(shè)計(jì)、多層次的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化硬件描述語(yǔ)言,VHDL不需依賴馮·諾伊曼結(jié)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)時(shí)序和真正并行設(shè)計(jì),從而開(kāi)辟一種全新的數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)途徑。使用VHDL語(yǔ)言更便于建立層次結(jié)構(gòu)和元件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。VHDL編寫的電路模塊代碼可重復(fù)利用,故簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,提高工作效率。

  2 TP UP-SF微型打印機(jī)簡(jiǎn)介

  TP UP-SF系列的高速微型打印機(jī),采用針式撞擊點(diǎn)陣打印,是一類體積小、打印速度快的打印輸出設(shè)備。該系列打印機(jī)配有串行和并行接口,實(shí)現(xiàn)漢字的高速打印,可裝外徑70 mm大打印紙卷。此系列打印機(jī)比較小巧,攜帶方便,適用于小型收款機(jī)、小型計(jì)費(fèi)器、信用卡終端等各種應(yīng)用場(chǎng)合。

  TP UP-SF支持EPSON M一180、M—190和M一160系列的10種機(jī)頭打印;可配置的串行和并行接口,根據(jù)打印機(jī)型號(hào)不同,TP UP—SF的打印速度可達(dá)2.5行/s,打印密度最高為252點(diǎn)/行。

  微型打印機(jī)具有40個(gè)通用ESC/P打印控制命令和FS漢字打印控制命令。其中包括:字符、點(diǎn)陣圖形打印命令和漢字打印命令。對(duì)于前者ESC/P命令支持字符打印及放大,上、下劃線和點(diǎn)正圖形,用戶自定義字符打印,實(shí)現(xiàn)打印格式設(shè)置,十六進(jìn)制形式打印等功能。而后者,F(xiàn)S命令支持機(jī)內(nèi)國(guó)標(biāo)一、二級(jí)硬漢字庫(kù)打印漢字,羅馬字母(A6區(qū))和制表符(A9區(qū))。

  3 微型打印機(jī)的接口連接

  3.1 串口連接

  TP UP—SF系列打印機(jī)的S型機(jī)采用與RS-232C標(biāo)準(zhǔn)兼容的D一25串行接口,其接口插座則與IBM PC的RS一232C相配合。串行接口引腳排列如圖l所示,表l為串行接口引腳信號(hào)說(shuō)明。


有2種握手方式可供選用,一種是標(biāo)志控制方式,另一種是XON/XOFF協(xié)議方式。串行數(shù)據(jù)傳輸采用異步通訊格式,串行通訊的數(shù)據(jù)格式和波特率可由用戶自行設(shè)定。

  3.2 并口連接

  TP UP-SF系列打印機(jī)的P型機(jī)采用與Centmnics標(biāo)準(zhǔn)兼容的D一25并行接口,接口插座則與IBM PC的打印接口相配合。并行接口引腳排列如圖2所示,表2為并行接口引腳信號(hào)說(shuō)明。

  圖3為并行接口的時(shí)序,F(xiàn)PGA按照這些信號(hào)工作時(shí)序進(jìn)行正確控制。當(dāng)輸入信號(hào)進(jìn)入打印機(jī)時(shí),即可驅(qū)動(dòng)打印機(jī)完成打印工作。

  4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  按照從上至下的可編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想,利用Ahera公司的CYCL0N系列FPGA器件,通過(guò)QUARTUS II開(kāi)發(fā)工具,完成了FPGA所需的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)。采用模塊式設(shè)計(jì),從存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù),再送入至微型打印機(jī)打印。

  4.1 硬件電路設(shè)計(jì)

  硬件電路以FPGA為中心,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的接口電路設(shè)計(jì),以及對(duì)打印機(jī)的并口接口電路設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用Flash存儲(chǔ)器,它是一種可擦除、非易失性存儲(chǔ)器,可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能,便于數(shù)據(jù)傳輸。圖4為Flash存儲(chǔ)器的部分電路連接圖。

 4.2 基于狀態(tài)機(jī)的打印控制模塊設(shè)計(jì)

  微型打印機(jī)控制模塊主要控制打印機(jī)的工作時(shí)序,使其能夠正常工作??刂颇K主要是利用VHDL語(yǔ)言的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)時(shí)序圖并結(jié)合打印機(jī)特性,在編寫狀態(tài)機(jī)時(shí),分為3個(gè)狀態(tài),其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖5所示。

  這個(gè)控制模塊的主要信號(hào)目有:reset,ask,stb和busy。其中前3個(gè)信號(hào)是微型打印機(jī)的并行接口信號(hào)。而busy信號(hào)為高電平表示打印機(jī)正“忙”,不能接收數(shù)據(jù);ask信號(hào)是應(yīng)答脈沖,低電平表示數(shù)據(jù)已接收且打印機(jī)已準(zhǔn)備好接收下一個(gè)數(shù)據(jù);sth信號(hào)是數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖,下降沿時(shí)讀入數(shù)據(jù)。當(dāng)reset為‘0’時(shí),對(duì)所有輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)置并初始化狀態(tài)機(jī);busy為‘0’則進(jìn)入下一狀態(tài),輸入數(shù)據(jù),延時(shí)后,進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài),判斷ask是否為‘0’。若ask為‘0’則轉(zhuǎn)到初始狀態(tài),接下來(lái)進(jìn)行下一輪循環(huán)。

  5 結(jié)論

  設(shè)計(jì)的微型打印機(jī)的控制器已經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試,該控制器具有較強(qiáng)的移植性,打印機(jī)的輸入數(shù)據(jù)是系統(tǒng)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù),稍加改動(dòng)就可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的打印功能,能夠使用在任意一個(gè)由FPGA構(gòu)成的系統(tǒng)中使用,具有良好的應(yīng)用前景。

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