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[導讀]1 引言   VHDL是一種面向設計、多層次的數(shù)字系統(tǒng)設計的標準化硬件描述語言,VHDL不需依賴馮·諾伊曼結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)時序和真正并行設計,從而開辟一種全新的數(shù)字系統(tǒng)的設計途徑。使用VHDL語言更便于建立層次結(jié)構(gòu)

1 引言

  VHDL是一種面向設計、多層次的數(shù)字系統(tǒng)設計的標準化硬件描述語言,VHDL不需依賴馮·諾伊曼結(jié)構(gòu),可實現(xiàn)時序和真正并行設計,從而開辟一種全新的數(shù)字系統(tǒng)的設計途徑。使用VHDL語言更便于建立層次結(jié)構(gòu)和元件結(jié)構(gòu)設計。VHDL編寫的電路模塊代碼可重復利用,故簡化設計,縮短設計時間,提高工作效率。

  2 TP UP-SF微型打印機簡介

  TP UP-SF系列的高速微型打印機,采用針式撞擊點陣打印,是一類體積小、打印速度快的打印輸出設備。該系列打印機配有串行和并行接口,實現(xiàn)漢字的高速打印,可裝外徑70 mm大打印紙卷。此系列打印機比較小巧,攜帶方便,適用于小型收款機、小型計費器、信用卡終端等各種應用場合。

  TP UP-SF支持EPSON M一180、M—190和M一160系列的10種機頭打?。豢膳渲玫拇泻筒⑿薪涌?,根據(jù)打印機型號不同,TP UP—SF的打印速度可達2.5行/s,打印密度最高為252點/行。

  微型打印機具有40個通用ESC/P打印控制命令和FS漢字打印控制命令。其中包括:字符、點陣圖形打印命令和漢字打印命令。對于前者ESC/P命令支持字符打印及放大,上、下劃線和點正圖形,用戶自定義字符打印,實現(xiàn)打印格式設置,十六進制形式打印等功能。而后者,F(xiàn)S命令支持機內(nèi)國標一、二級硬漢字庫打印漢字,羅馬字母(A6區(qū))和制表符(A9區(qū))。

  3 微型打印機的接口連接

  3.1 串口連接

  TP UP—SF系列打印機的S型機采用與RS-232C標準兼容的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說明。


有2種握手方式可供選用,一種是標志控制方式,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定。

  3.2 并口連接

  TP UP-SF系列打印機的P型機采用與Centmnics標準兼容的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說明。

  圖3為并行接口的時序,F(xiàn)PGA按照這些信號工作時序進行正確控制。當輸入信號進入打印機時,即可驅(qū)動打印機完成打印工作。

  4 系統(tǒng)設計

  按照從上至下的可編程系統(tǒng)設計思想,利用Ahera公司的CYCL0N系列FPGA器件,通過QUARTUS II開發(fā)工具,完成了FPGA所需的硬件系統(tǒng)的設計和軟件開發(fā)。采用模塊式設計,從存儲器讀取數(shù)據(jù),再送入至微型打印機打印。

  4.1 硬件電路設計

  硬件電路以FPGA為中心,實現(xiàn)存儲器的接口電路設計,以及對打印機的并口接口電路設計。該系統(tǒng)設計采用Flash存儲器,它是一種可擦除、非易失性存儲器,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲功能,便于數(shù)據(jù)傳輸。圖4為Flash存儲器的部分電路連接圖。

 4.2 基于狀態(tài)機的打印控制模塊設計

  微型打印機控制模塊主要控制打印機的工作時序,使其能夠正常工作。控制模塊主要是利用VHDL語言的狀態(tài)機實現(xiàn)。根據(jù)時序圖并結(jié)合打印機特性,在編寫狀態(tài)機時,分為3個狀態(tài),其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖5所示。

  這個控制模塊的主要信號目有:reset,ask,stb和busy。其中前3個信號是微型打印機的并行接口信號。而busy信號為高電平表示打印機正“忙”,不能接收數(shù)據(jù);ask信號是應答脈沖,低電平表示數(shù)據(jù)已接收且打印機已準備好接收下一個數(shù)據(jù);sth信號是數(shù)據(jù)選通觸發(fā)脈沖,下降沿時讀入數(shù)據(jù)。當reset為‘0’時,對所有輸入數(shù)據(jù)進行預置并初始化狀態(tài)機;busy為‘0’則進入下一狀態(tài),輸入數(shù)據(jù),延時后,進入下一個狀態(tài),判斷ask是否為‘0’。若ask為‘0’則轉(zhuǎn)到初始狀態(tài),接下來進行下一輪循環(huán)。

  5 結(jié)論

  設計的微型打印機的控制器已經(jīng)系統(tǒng)調(diào)試,該控制器具有較強的移植性,打印機的輸入數(shù)據(jù)是系統(tǒng)存儲器數(shù)據(jù),稍加改動就可實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的打印功能,能夠使用在任意一個由FPGA構(gòu)成的系統(tǒng)中使用,具有良好的應用前景。

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