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        一種基于可靠組通訊技術(shù)的分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2021-04-12 01:44:36安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與人工智能學(xué)院朱先遠(yuǎn)
        電子世界 2021年5期
        關(guān)鍵詞:打印機(jī)通訊分布式

        安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與人工智能學(xué)院 朱先遠(yuǎn)

        隨著無(wú)線接入技術(shù)的普及,越來(lái)越多的電子設(shè)備都增加了無(wú)線WIFi通訊模塊。在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的打印機(jī)節(jié)點(diǎn)之間的區(qū)域關(guān)聯(lián)性和功能關(guān)聯(lián)性較大,Http協(xié)議應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上顯得過(guò)于龐大,基于此IETF的CORE工作組提出了一種基于REST架構(gòu)的CoAP(Constrained Application Protocol)協(xié)議。本文針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)任務(wù)下發(fā)、數(shù)據(jù)可靠傳輸和網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)硬件設(shè)計(jì)等問(wèn)題,基于可靠組通訊技術(shù)CoAP協(xié)議設(shè)計(jì)了一款小巧可用于票券、標(biāo)簽、條形碼等打印用途分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)軟硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為主控芯片,與用戶端建立可靠組通訊,用戶端手機(jī)APP下發(fā)打印任務(wù),通過(guò)WIFi模塊CC2541傳輸數(shù)據(jù)給單片機(jī),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)處理主要是把接收到的數(shù)據(jù)放入一定的緩沖區(qū),最后通過(guò)STM32單片機(jī)的SPI口發(fā)送給打印機(jī)頭。打印控制主要是結(jié)合處理的數(shù)據(jù)及打印頭上的溫度等確定打印加熱時(shí)間,并準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)走紙,完成一次打印。系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)例表明基于可靠組通訊技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)連接穩(wěn)定可靠,可以正常完成數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和實(shí)時(shí)打印。

        1 打印機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        基于可靠組通訊技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)采用STM32作為主控芯片,打印機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,系統(tǒng)主要包括WIFi通訊模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、溫度檢測(cè)模塊、缺紙檢測(cè)模塊、過(guò)熱保護(hù)模塊組成,打印頭機(jī)芯選擇熱敏機(jī)芯。

        在熱敏打印頭缺紙檢測(cè)方面選擇了一個(gè)光電檢測(cè)傳感器。熱敏打印頭機(jī)芯采用一個(gè)反射型光電通斷傳感器,當(dāng)熱敏打印頭缺紙時(shí),發(fā)光二極管發(fā)出的光無(wú)法被紙張反射,光敏三極管截止,此時(shí)PRN_PS端輸出低電平(低于0.54V);當(dāng)熱敏打印頭紙張正常時(shí),發(fā)光二極管發(fā)出的光被紙張反射到光敏三極管上而導(dǎo)通,此時(shí)PRN_PS端輸出高電平。因此,主控單片機(jī)STM32檢測(cè)PRN_PS引腳是高電平還是低電平,就可判斷熱敏打印頭是否缺紙。當(dāng)缺紙時(shí)禁止啟動(dòng)打印頭加熱。

        熱敏打印技術(shù)的關(guān)鍵在于控制加熱元件。加熱是由熱敏材料相接觸的打印頭上的一個(gè)微小電子加熱器提供。加熱器排成方點(diǎn)的形式由打印機(jī)進(jìn)行邏輯控制。當(dāng)加熱器被驅(qū)動(dòng)時(shí),就在熱敏紙張上產(chǎn)生一個(gè)與加熱元素相應(yīng)的圖形??刂萍訜嵩氐耐贿壿嬰娐罚瑫r(shí)也控制著進(jìn)紙,因而可在整個(gè)紙張上印出圖形、文字符號(hào)。

        當(dāng)熱敏打印頭工作時(shí),其打印頭溫度較高,為了對(duì)溫度進(jìn)行控制,需要定時(shí)檢測(cè)熱敏打印頭溫度,主控芯片通過(guò)熱敏打印頭溫度熱敏電阻實(shí)時(shí)檢測(cè)熱敏打印頭溫度,控制熱敏打印頭的加熱時(shí)間。

        圖1 打印機(jī)硬件結(jié)構(gòu)框圖

        圖2 打印機(jī)工作流程圖

        2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)主要包括上位機(jī)無(wú)線打印機(jī)APP開(kāi)發(fā)和下位機(jī)的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。其中無(wú)線打印機(jī)APP需要完成APP與打印機(jī)的wifi連接,及用戶打印功能。下位機(jī)的打印機(jī)驅(qū)動(dòng)程序主要是一方面負(fù)責(zé)與上位機(jī)建立穩(wěn)定可靠的組通信,并根據(jù)用戶發(fā)出的打印指令進(jìn)行打印任務(wù)等。

        圖2打印機(jī)工作流程圖,上電系統(tǒng)初始化,然后打印機(jī)功能自檢,然后進(jìn)入主體任務(wù)循環(huán)。主體任務(wù)循環(huán)流程如下:

        (1)若串口1接收到數(shù)據(jù),解析數(shù)據(jù)命令,若命令為字庫(kù)下載,則執(zhí)行字下載程序;若命令為打印命令,則執(zhí)行打印程序。進(jìn)入打印程序中,系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)打印機(jī)是否缺紙,如果缺紙則警告提醒,否則就控制熱敏頭打印。

        (2)若串口1未接收到數(shù)據(jù),則進(jìn)入wifi連接處理進(jìn)程。

        主體任務(wù)一直在1和2之間根據(jù)串口接收情況循環(huán)切換執(zhí)行。

        系統(tǒng)整體軟件流程圖如圖3所示。

        3 系統(tǒng)測(cè)試

        為了檢驗(yàn)本文給出的分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性,在完成的Android端APP中進(jìn)行如下操作:進(jìn)入APP主界面,APP主界面如圖3所示,首先點(diǎn)擊右上角設(shè)置按鈕,進(jìn)入打印機(jī)連接設(shè)置界面,打印機(jī)連接設(shè)置界面如圖4所示,搜索網(wǎng)絡(luò)中打印機(jī)設(shè)備,手動(dòng)選擇與打印機(jī)進(jìn)行連接;然后返回主界面點(diǎn)擊“打印文本”按鈕,然后輸入要打印的文本,傳輸給打印機(jī)實(shí)現(xiàn)文本打印。本文設(shè)計(jì)的打印機(jī)可以把手機(jī)發(fā)送來(lái)的信息完整、無(wú)誤的在熱敏打印機(jī)上打印出來(lái)。

        結(jié)束語(yǔ):本文圍繞可靠組通訊技術(shù)的分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題,給出了分布式網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并完成了對(duì)應(yīng)的上位機(jī)和下位機(jī)的程序開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)APP連接到wifi打印機(jī)進(jìn)行打印。下一步,系統(tǒng)可以考慮APP打印任務(wù)多機(jī)協(xié)作完成中的打印任務(wù)的智能調(diào)度問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)打印任務(wù)在各個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)中保持負(fù)載均衡。

        圖3 智能打印機(jī)APP主界面

        圖4 打印機(jī)連接設(shè)置界面

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