基于ARM9和Linux的嵌入式打印终端系统

1 嵌入式打印终端系统 的设计原理

嵌入式打印终端原理连接图如图1所示。主要由开发板、主机、打印机和扫描仪四部分组成。主机是一台PC机。开发板采用的是三星公司S3C2410开发板，ARM9的核，跑的是2.4内核版本的嵌入式Linux操作系统。扫描仪为超市等用的手持扫描仪。再加一台微型打印机接在开发板的GPIO口上。

工作流程为：开发板将扫描仪的数据从串口读出，然后通过网口将数据发送给主机进行检索处理。开发板等待直至接收到主机处理完毕的数据后转发给打印机，将信息打印出来。

2 嵌入式打印终端系统的硬件设计

2.1硬件开发平台S3C2410结构

三星公司的S3C2410开发板用的是32位RISC架构基于ARM920T核，其增强的MMU单元、AMBA总线，可以支持WinCE、 Linux等实时操作系统。片上资源丰富接口众多，包含LCD控制器、USB Host、CS9800A网络芯片、SD卡、3个UART通用异步串行口等设备接口。[1]

2.2打印机与开发板接口电路的设计

我们使用的微型打印机使用的是并行接口。由于开发板上没有提供并口，所以必须自己设计一个板卡接口电路，以连接打印机的并口和我们的嵌入式开发板。查看S3C2410的电路原理图，由于此系统不需要用到LCD屏，可以将板子上用于LCD连接的GPIO口进行改造，根据ARM9core的LCD电路引脚和板上的LCD插槽定义，如图2，找到了14根空闲的GPIO口：

gpio_c8~gpio_d15,gpi0_d0~gpio_d4。用这14根通用输入输出口连接微型打印机的并口。

同时查看打印机的电路手册和管脚定义，选用其STB选通线、ACK回答脉冲线、BUSY线、DATA0-DATA7数据线来与开发板的GPIO口相连，并初始化高低电平值。为了避免接线过紧互相干扰，制作一个接口板定义各引脚连接如图3所示。

至此，硬件的电路设计及连接基本完成。

3嵌入式打印终端系统的软件设计

软件平台采用的是基于2.4内核的嵌入式Linux系统。采用的交叉编译器工具包为CROSS2.95.3.tgz(包含arm-linux-gcc等)。

3.1 打印机驱动的编写

Linux的设备分为块设备，字符设备和网络设备，该系统使用到的微型打印机属于字符设备，下面将具体说明如何设计打印机驱动。

3.1.1 定义设备名

#define DEVICE_NAME weida_printer

3.1.2 模块函数设计

在该系统中，采用模块化加载驱动程序的方法，因此必须实现模块的初始化函数和卸载函数。采用devfs方式注册打印机。

初始化函数weida_init通过devfs_register函数向系统注册设备。

函数原型devfs_register(NULL, DEVICE_NAME, DEVFS_FL_DEFAULT, 0, 0, S_IFCHR | S_IRUSR | S_IWUSR, weida_printer_fops, NULL);

其中，DEVICE_NAME为主设备名，weida_printer_fops为定义的一个数据结构，用来实现的文件操作，包括open、close、write等。

3.1.3 初始化打印端口

初始化打印机第一个要做的事情就是要对GPIO口进行初始化，初始化函数如下：

static void weida_init(void){
devfs_register(); /*注册设备驱动*/
set_gpio_ctrl(WEIDA_STB|GPIO_PULLUP_DIS|GPIO_MODE_OUT); /*设置STB口*/
write_gpio_bit(WEIDA_STB,1);
weida_printer_io_port_init();
/*设置其它IO口，以及赋初值*/ }

其中，WEIDA_STB为连接打印机选通口初始化为高电平，GPIO_PULL_DIS是设置是否需要上拉电阻，GPIO_MODE_OUT 设置GPIO口为输出口。最后使用module_init(weida_printer_init);采用模块方式加载驱动。[2]

3.1.4 接口函数设计

ioctl()函数主要完成打印机字体、行距等参数的设置，在设计过程中必须解决用户数据和内核数据之间如何传递。从用户态读取数据，然后在内核态运行，可以使用copy_from_user函数来完成传递数据。

weida_printer_write ( )先对打印机是否在线，是否忙，是否准备好做进一步的判断，然后再进行打印。在打印的时候要注意每发一个字符要延迟150毫秒，因为如果打印数据发得过快打印机的来不急处理，所以要设置延时。

open/close函数打开/关闭文件，因为在LINUX下设备都是当作文件来操作的，所以需要open和close这两个接口函数。

3.2 扫描仪串口的设置

嵌入式移动打印终端中使用到的扫描仪是串口扫描仪，这种扫描仪相对于USB接口的扫描仪来说，控制较简单，在扫描仪扫描后，可以直接从串口读取数据。

3.2.1 串口设置[3]

设置串口速率函数：set_speed(int fd, int speed),其中fd 为打开的设备文件，speed为速率。

设置串口参数：set_parity(int fd,int databits,int stopbits,int parity),databits为有多少个数据位，stopbit为设置多少个停止位，parity为奇偶校验位设置。设置串口波特率为9600，数据位为8位，一位停止位，没有校验位。

3.2.2 编写读取扫描