基于FPGA模块的针式打印机控制电路

1.一种基于FPGA模块的针式打印机控制电路，其特征在于：包括数据总线、译码模块、辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、同步串口模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块、打印头模块、电源控制模块、CPU，所述数据总线、译码模块、辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、同步串口模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块、打印头模块、电源控制模块集成于FPGA模块EP2C5Q208C8芯片内，辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块及打印头模块的一端接译码模块，另一端接数据总线，CPU分别与译码模块、数据总线相连，电源控制模块与译码模块相连，同步串口模块分别与打印头模块、CPU相连。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA模块的针式打印机控制电路，其特征在于：所述进纸电机模块由斩波模块、存储模块、脉宽调制模块、状态机模块组成，状态机模块与存储模块相连，存储模块分别与斩波模块、脉宽调制模块相连。

基于FPGA模块的针式打印机控制电路\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种基于FPGA模块的针式打印机控制电路。\n背景技术\n[0002] 针式打印机作为一个在金融和证券领域应用很广泛的产品，已经越来越多的得到市场的重视。但是由于中国的针式打印机行业起步较晚，目前大多数针式打印机生产厂是通过直接采购国外针式打印机的部件进行组装，这些针式打印机控制电路结构复杂、成本高，不利于推广使用。\n发明内容\n[0003] 为了解决现有针式打印机控制电路存在的上述技术问题，本发明提供一种结构简单、可能性高、成本低的基于FPGA模块的针式打印机控制电路。\n[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案是：包括数据总线、译码模块、辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、同步串口模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块、打印头模块、电源控制模块、CPU，所述数据总线、译码模块、辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、同步串口模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块、打印头模块、电源控制模块集成于FPGA模块EP2C5Q208C8芯片内，所述辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块及打印头模块的一端接译码模块，另一端接数据总线，CPU分别与译码模块、数据总线相连，电源控制模块与译码模块相连，同步串口模块分别与打印头模块、CPU相连。\n[0005] 本发明的技术效果在于：本发明除了CPU之外，其它的模块都集成在一块FPGA模块内，这样其结构比较简单、节约了成本，并且提高了效率及可靠性。\n[0006] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。\n附图说明\n[0007] 图1为本发明的结构示意图。\n[0008] 图2为本发明进纸电机模块的结构示意图。\n[0009] 图3为本发明中模块打印头模块的结构示意图。\n具体实施方式\n[0010] 参见图1，本发明包括数据总线、译码模块、辅助电机模块、脉宽调制控制模块、中断模块、同步串口模块、面板控制模块、字车电机模块、进纸电机模块、打印头模块、电源控制模块、CPU，除了CPU之外，其它的模块都集成在一块FPGA模块内，它采用Cyclone II系列的EP2C5Q208C8芯片。其中译码模块的主要功能是为其他各个功能模块提供必要的使能信号(enable信号)，此模块的外部输入信号主要为CPU的地址线，然后地址线经过各种译码电路转换为控制其他功能模块的使能信号。这些使能信号大体可以分为两类，一类为读有效使能信号，当CPU使FPGA的读控制端有效时，这些使能信号有效，这些使能信号一般使用在中断模块中，通过使能这些信号，将中断的信息传送给CPU。另一类信号，则为写有效使能信号，当CPU使FPGA的写控制端有效时，这些使能信号有效。数据总线，FPGA和CPU的数据传输依靠的是数据总线，此模块仅仅是针对总线的特性做成一个输入，输出(高阻)模块。\n通过读写信号的选择，从而选择数据流的方向。中断模块的主要功能为集中处理其他各个功能模块的中断信号。各个功能模块将各自的中断信号传送给中断模块。中断模块将这些中断信号组合成两个中断源传递给CPU。CPU可以通过这两个中断源的变化来了解各个功能模块的运行情况。此模块的主要端口主要分为CPU的输入端口，数据输入输出端口，使能端口和内部各个功能模块的中断请求信号端口。中断信号主要包括进纸电机模块，字车电机模块，电源控制模块和打印头模块的中断。进纸电机模块的主要功能是控制进纸电机的运动，整个模块由以下四个小的模块组成，他们分别是状态机模块、斩波模块、脉宽调制模块、及存储模块，如图2所示。进纸电机模块从数据总线得到CPU传送过来的相关电机参数，并存放到存储模块中，状态机模块则根据此时打印机的状态将存储模块中的参数有选择的传递给斩波模块和脉宽调整模块，从而驱动外围电机控制电路按照CPU的指令转动。其中状态机模块包含了4个状态分别是复位，无纸，读相位，读取速度状态。根据这四个不同的状态，斩波模块和脉宽调整模块选择是否读取存储模块中的数据及读取存储模块中哪一段的数据。斩波模块的输出是控制电机转动的相位信号，产生的这个相位信号是根据从存储模块中读取的有效数据计算出来的。斩波模块的输入则反映了电机线圈中电流大小的。脉宽调制模块控制参考电流信号(此信号与斩波模块的输入相比较判断电机线圈中的电流是否超过了额定值)。如果电机线圈中的电流超过了额定值，斩波模块就会调整其输出，使得电机线圈中的电流值低于额定电流值。面板控制模块控制的外围部件是打印机的人机交互的操作界面(控制面板)，操作者通过控制面板上的按键来操作打印机，并可以根据LED灯的亮，灭或闪来判断打印机目前的状态。所以此电路的输入部分是按键，输出则是LED灯的亮，灭及闪烁。我们可以通过控制面板上的LED灯的状态来判断FPGA中各个功能模块是否正常，处于何种模式或状态。此模块主要功能是将程序中对LED灯的控制信号位传递给此模块，然后此模块接收到的按键信息和开关盖信息传送给CPU交由程序处理。打印头模块其主要功能是控制打印头按照程序设定的出针顺序打印字符或汉字。参见图3，打印头模块由打印点阵生成模块和寄存器及缓存存储模块组成。整个打印头模块的运行流程如下：\nCPU通过数据总线将打印机的时间常数，模式参数等信息传递给打印头模块中的寄存器中。\nCPU通过DMA方式将需要打印的字符或汉字的点阵信息传递给打印头模块中的缓存存储模块中。CPU通过同步串口模块将打印头的配置信息传递给打印头模块中的相关寄存器。打印头模块将之前接收到的这些数据信息传递给内部的打印点阵生成模块。\n[0011] 当这些信息都已经存储在打印头模块中，且打印头移动到了需要打印的位置时，打印点阵生成模块就根据CPU传送的数据信息控制外围打印针驱动电路开始打印。字车电机模块的主要功能是控制字车电机的运动，整个模块的功能和实现方式和进纸电机模块几乎完全一样。脉宽调制控制模块的功能是对打印机光敏器和光敏管上的发光二极管进行控制及产生用于打印的80V电源。发光二极管的控制，通过脉宽调制模块使得发光二极管的亮度级别有256种可选，精确选择最合适的电流档位达到最合适的亮度差。从而更准确的判断有纸还是无纸及检测纸边界和黑标等。电源控制模块的功能主要是对5V的电源和38V的电源进行监控，当38V电源或5V电压不稳进，会发送一个中断信号并关断各个功能模块的使能信号。辅助电机模块的主要功能将CPU的控制马达信号传送给马达，这个可以作为伺服电机芯片的控制信号。同步串口模块的功能通过对打印头功能模块中一些信号的判断来决定是否传送打印信息到打印功能模块中。