ARM9和Linux的嵌入式列印終端系統

2021-09-30 10:49:14 字數 3498 閱讀 1354

1 嵌入式列印終端系統的設計原理

圖1 列印終端原理圖

嵌入式列印終端原理連線圖如圖1所示。主要由開發板、主機、印表機和掃瞄器四部分組成。主機是一台pc機。開發板採用的是三星公司s3c2410開發板,arm9的核,跑的是2.4核心版本的嵌入式linux作業系統。掃瞄器為超市等用的手持掃瞄器。再加一台微型印表機接在開發板的gpio口上。

工作流程為:開發板將掃瞄器的資料從串列埠讀出,然後通過網口將資料傳送給主機進行檢索處理。開發板等待直至接收到主機處理完畢的資料後**給印表機,將資訊列印出來。

2 嵌入式列印終端系統的硬體設計

2.1硬體開發平台s3c2410結構

三星公司的s3c2410開發板用的是32位risc架構基於arm920t核,其增強的mmu單元、amba匯流排,可以支援wince、linux等實時作業系統。片上資源豐富介面眾多,包含lcd控制器、usb host、cs9800a網路晶元、sd卡、3個uart通用非同步序列口等裝置介面。[1]

2.2印表機與開發板介面電路的設計

我們使用的微型印表機使用的是並行介面。由於開發板上沒有提供並口,所以必須自己設計乙個板卡介面電路,以連線印表機的並口和我們的嵌入式開發板。檢視s3c2410的電路原理圖,由於此系統不需要用到lcd屏,可以將板子上用於lcd連線的gpio口進行改造,根據arm9core的lcd電路引腳和板上的lcd插槽定義,如圖2,找到了14根空閒的gpio口:

gpio_c8~gpio_d15,gpi0_d0~gpio_d4。用這14根通用輸入輸出口連線微型印表機的並口。

圖2 核心core的lcd引腳和板上lcd引腳原理圖

同時檢視印表機的電路手冊和管腳定義,選用其stb選通線、ack回答脈衝線、busy線、data0-data7資料線來與開發板的gpio口相連,並初始化高低電平值。為了避免接線過緊互相干擾,製作乙個介面板定義各引腳連線如圖3所示。

至此,硬體的電路設計及連線基本完成。

圖3 印表機並口與開發板gpio口介面板設計圖

3嵌入式列印終端系統的軟體設計

軟體平台採用的是基於2.4核心的嵌入式linux系統。採用的交叉編譯器工具包為cross2.95.3.tgz(包含arm-linux-gcc等)。

3.1 印表機驅動的編寫

linux的裝置分為塊裝置,字元裝置和網路裝置,該系統使用到的微型印表機屬於字元裝置,下面將具體說明如何設計印表機驅動。

3.1.1  定義裝置名

#define device_name weida_printer

3.1.2  模組函式設計

在該系統中,採用模組化載入驅動程式的方法,因此必須實現模組的初始化函式和解除安裝函式。採用devfs方式註冊印表機。

初始化函式weida_init通過devfs_register函式向系統註冊裝置。

函式原型devfs_register(null, device_name, devfs_fl_default, 0, 0, s_ifchr | s_irusr | s_iwusr,  &weida_printer_fops, null);

其中,device_name為主裝置名,weida_printer_fops為定義的乙個資料結構,用來實現的檔案操作,包括open、close、write等。

3.1.3  初始化列印埠

初始化印表機第乙個要做的事情就是要對gpio口進行初始化,初始化函式如下:

static void weida_init(void)

其中,weida_stb為連線印表機選通口初始化為高電平,gpio_pull_dis是設定是否需要上拉電阻,gpio_mode_out 設定gpio口為輸出口。最後使用module_init(weida_printer_init);採用模組方式載入驅動。[2]

設定串列埠速率函式:set_speed(int fd, int speed),其中fd 為開啟的裝置檔案,speed為速率。

設定串列埠引數:set_parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity),databits為有多少個資料位,stopbit為設定多少個停止位,parity為奇偶校驗位設定。設定串列埠波特率為9600,資料位為8位,一位停止位,沒有校驗位。

3.2.2  編寫讀取掃瞄器資料函式

首先開啟裝置檔案,該系統中使用的串列埠為串列埠2,因此開啟函式為:

open(「/dev/ttys1」,o_rdwr|o_nonblock|o_ndelay);其中,o_rdwr表示可讀可寫,o_nonblock表示非堵塞模式,o_ndelay表示沒有延遲,立即發出去。

3.2.3 客戶端和伺服器的socket編寫

嵌入式列印終端採用c/s的模式,把pc機作為伺服器,開發板作為客戶端,通過乙太網連線。客戶端建立乙個socket連線去尋找pc機上的服務程式。pc機上同時也執行乙個socket用來listen請求和繫結。採用的是tcp的連線方式。

3.4 主應用程式的設計

開發板上的應用程式main函式註冊兩個執行緒p1和p2,兩個全域性陣列c1和c2。

執行緒p1將從串列埠讀到的資料放入c1中,然後sent socket直接從c1中取走資料傳送給伺服器。執行緒p2負責將received socket資料放入c2陣列中,然後直接從c2取走資料交給印表機去列印。

這裡對執行緒使用了兩個訊號量,並初始化為:sem_init(&sem1,0,1); sem_init(&sem2,0,0);

[4]兩個執行緒的核心**如下:

void thread1(void)  

}void thread2(void) 

}如此可以使兩個執行緒得以同步執行,並可以執行多次掃瞄和列印任務。

本文作者創新點及其經濟效益:本系統具有移動性強,功耗低等特點,而且與以往傳統的用pc機實現的列印終端相比,還具有低成本優勢。能廣泛地應用於超市收銀系統,銀行自動訪問款機,等各種工業領域。筆者試驗了一下把802.11g的無線網絡卡移植到開發板上,並成功實現了和主機的無線通訊,使得該系統更加便攜。根據對南京各大學校區內超市的研究調查,此系統估計可產生50萬元的經濟效益。

參考文獻:

[1]  samsung. s3c2410a 200mhz&266mhz 32-bit risc microprocessor user』s manual [eb/ol]. 2004-03. 35,367-408

[2]  corbet j, rubini a. linux裝置驅動程式(第三版)[m]. 中國電力出版社, 2006. 46-74 tp316.81

[3]  孫瓊. 嵌入式linux應用程式開發詳解[m]. 人民郵電出版社, 2006. 184-191 tp316.89

[4]  田家林,陳利學,寇向輝. linux嵌入式作業系統在arm上的移植[j]. 微計算機資訊, 2007,4-2:p60-62.

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