便携式微型打印机在电子皮带秤中的应用

庞苏娟， 张根宝

(陕西科技大学电气与信息工程学院， 陕西 西安 710021)

0 引 言

电子皮带秤是对散装物料进行连续称重计量的装置，具有动态测量和自动测量等优点，被广泛应用于定量包装和工业配料等场合.显示控制仪表是电子皮带秤中的核心部分，它实现了称重显示、参数输入、数据运算、自动控制等功能.此外，为完成报表和单据的打印，显示控制仪表还必须具备打印输出功能.

微型打印机是各种智能仪器、仪表和嵌入式设备的重要输出设备，它具有体积小、便于安装等优点，适用于像电子皮带秤这种打印任务比较固定的场合.但是，微型打印机在嵌入式设备应用的时候，需要为其设计通信接口，并编写相应的驱动程序.本文在设计了以DSP为控制器的电子皮带秤与微型打印机的硬件接口电路后，开发了UCOS-Ⅱ平台下的驱动程序.

1 系统构成

为了能够快速、准确地完成称重，并提供良好的人机界面，高速度、低功耗的DSP芯片已被应用在了电子皮带秤显示控制仪表的设计中.本文以TMS320LF240x系列DSP和JPM112系列微型打印机为例设计了二者的串行通信接口电路.

表1 DSP与打印机的连接方式

TMS320LF240x系列DSP是美国TI公司于1982年推出的一类低功耗、16位定点DSP.该系列DSP有一个可编程的半双工或全双工的串行通信接口，对应的引脚分别是SCIRXD引脚(SCI接收数据引脚)和SCITXD引脚(SCI发送数据引脚).TMS320LF240x系列DSP内部SCI串行口的输入、输出均为3.3 V的TTL电平，这种以TTL电平串行传输数据的方式抗干扰性差、传输距离短.为了提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离，一般都采用标准串行接口，如RS-232C、RS-485等.

JPM112打印机支持RS-232C等多种通信接口，并且该型打印机为串行通信提供了两种流控制方式：硬件流控制和软件流控制.本文采用软件流控制，软件流控制采用XON/XOFF方式，当采用软件流控制方式时，应按表1方式连接DSP与打印机.系统硬件组成见图1.

图1 系统硬件组成

图1中通过MAX232实现了TTL电平到EIA电平的转换，解决了DSP与微型打印机之间的电平不匹配问题，使两者之间的通信得以实现.

图2 基于RS-422A、RS-485的串行通信连接框图

但是RS-232进行数据传输有其局限性，它的最高传输速率为20 kbit/s，通信距离最长为15 m.为了克服这些缺点，提高串行通信的可靠性，增大串行通信的距离，可采用RS-422A、RS-485等标准来实现打印机与DSP之间的通信.RS-422A、RS-485的最大传输速率可达10 Mbit/s，最大传输距离为1 200 m.基于RS-422 A、RS-485的串行通信连接框图如图2所示.

RS-485与RS-232的转换电路如图3所示.DSP通过其串口与RS-485电平转换器的A、B口进行通信，将DSP的TTL电平转换为RS-485电平，再通过RS-232/RS-485转换器把RS-485信号转换成RS-232信号与微型打印机进行通信.

2 打印机与DSP的通信模式

JPM112打印机串行接口要求为：波特率从9 600 bps、19 200 bps、38 400 bps、57 600 bps、115 200 bps中选择；8位数据位；无校验位；1位停止位；5PIN MINI-USB插座(1号引脚为RXD，2号引脚为TXD，3号引脚为RTS，4号引脚保留，5号引脚为GND).

图3 RS-485与RS-232转换电路图

DSP的SCI异步通信格式可使用半双工或全双工通信.在任一种模式下，一个帧包括一个起始位、1～8个数据位、一个可选的奇偶校验位以及一个或两个停止位.如图4所示，每个数据占8个SCICLK周期.

接收器在接收到一个有效的起始位后便开始工作.一个有效的起始位由4个连续的内部SCICLK周期的零位来识别，如果任何一个位都不为0，则处理器重新启动并开始寻找另一个起始位.对于起始位后的位，处理器通过在其中间进行3次采样来判断其位值.采样点位于第4,5,6个SCICLK周期.位值的判定是基于多数原则的，如果3次采样有2次为某值，则判定为该值.

综合微型打印机和DSP的接口要求，选择串口通信的数据格式为8位数据位、无校验位、1位停止位，波特率为19 200 bps.

图4 SCI异步通信模式

3 驱动程序设计

由于系统比较复杂，需要同时实现电子皮带秤的显示、运算、打印等各项功能，并且还要保证皮带秤在控制和数据采集的实时性要求，因此在DSP上移植实时操作系统.使用操作系统保证了各种功能的实现，并且方便程序的编写、维护与扩展.本文以移植了UCOS-Ⅱ操作系统的DSP为平台，编写了微型打印机的驱动程序.

图5 打印驱动软件流程图

打印机资源是一个独占设备，因此要采取适当的办法保证同一时间只能有一个任务使用打印机.解决的办法就是使用信号量，使需要打印机的任务等待该信号量.信号量初始为0，进入打印驱动程序时，信号量加1；退出打印程序时，信号量减1.任务在调用打印驱动程序时要检测信号量是否为0，如果不为0则要等待.

由于使用了软件流控制，DSP需要检测自身SCIRXD的数据以判断打印机数据缓冲区是否满.开始打印时，DSP向打印机发送数据，同时监测串行口接收的数据，当接收到XOFF(0x13)时，停止向打印机发送数据；当接收到XON(0x11)时，重新开始发送数据；再次接收到XOFF时，再停止向打印机发送数据；等待再次接收XON(0x11)时，再重新开始发送数据.如此循环，直到发送完打印数据.根据前面的分析，可以得到打印驱动程序的软件流程图如图5所示.

4 结束语

本文以TMS320LF240x系列DSP和JPM112系列微型打印机为例设计了二者的串行通信接口电路，并以移植了UCOS-Ⅱ操作系统的DSP为平台，编写了微型打印机的驱动程序.所设计的接口系统除了应用在电子皮带秤系统中打印称重结果，还可以经简单修改移植到其他以DSP作为微处理器需要进行结构打印的系统中.

参考文献

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