基于DSP控制的USB接口速印机

过程可分为五步：模拟图像数字化、γ校正、滤波、二值化和数字半色调处理。

模拟图像数字化是由ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２片上集成的ＡＤＣ模块实现的。ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的ＡＤＣ模块是一个１６通道１２位分辨率具有流水线结构的模数转换器。它的１６个通道可配置为两个独立的８通道，最快转换时间为８０ｎｓ。从ＣＩＳ中输出的模拟图像的电流经过ＡＤＣ模块采样，其数字值存放在对应通道的结果寄存器ＡＤＣＲＥＳＵＬＴ中，等待ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２的ＣＰＵ作进一步的处理。

图像传感器的输入输出特性一般都不是线性的，即入射光强度Ｌ和曝光量Ｄ或者是输出电流Ｉ不是正比关系。输入输出关系可用以下公式表示：　。若γ为１时，输入输出为正比关系。但γ一般在０．４到０．８之间。对这种非线性关系进行校正，使其成为正比关系的 　　操作称为γ校正。可做一个具有平均特性的速查表来进行γ校正。［３］ 　　图像中的边缘和噪声对应于傅里叶变换中的高频部分，所以要削弱噪声就需要减弱高频分量部分。我们需要选择一个合适的低通滤波器。理想低通滤波器（将高频成份直接“截去”）可以削弱噪声、平滑图像，但容易产生模糊和振铃现象。一阶巴特沃思（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）低通滤波器可以平滑图像、削弱噪声，并且巴特沃思低通滤波器在高频与低频间的过渡比较光滑，所以不易出现振铃现象。由于图像边缘部分也对应于傅里叶变换中的高频部分，过分削弱高频分量会使图像模糊。所以选择合适的截止频率即能有效去除噪声，又能使图像不太模糊。品质要求较高时，也可再对图像进行适当的锐化清晰处理。

图像的二值化就是将灰度图像变为只有两个灰度级的图像。其过程非常简单，就是确定一个阈值Ｔ，大于阈值的灰度值变为１，小于阈值的灰度值变为０。在一幅图像的整体范围内只取一个阈值来对图像进行二值化处理的方法称为全局阈值法。将图像分成几个子块，在每个子块中选取最佳阈值的方法为局部阈值法。在纯文本速印方式时使用全局阈值法，在图片速印方式时使用局部阈值法。本系统中采用最大方差比法计算阈值。

数字半色调处理过程就是创建复合点（也称半色调单元）的过程。复合点（ｓｐｏｔ）是由打印机点（ｄｏｔ）组成的方块网格，这些网格中的任何一个打印机点都是可以打开或关闭的（白色或黑色）。若要创建一个深色复合点，可以将该复合点内的打印机点多打开一些；若要创建一个浅色复合点，可以少打开一些打印机点。人眼具有低通特性，能将复合点看成具有灰度的点。［４］　这些复合点具有３个属性：频率、角度和形状。本系统使用分辨率为４００ｄｐｉ＊４００ｄｐｉ的打印机。网点频率为５０ｌｐｉ（ｌｉｎｅｓ　ｐｅｒ　ｉｎｃｈ），灰度色阶数为６５，采用４５度方块形网格。使用数字半色调处理技术，可以在二值输出设备上输出漂亮的灰度（连续色调）图像。

６通讯接口 　　

一般的串口通讯速率为几Ｋｂ／ｓ到几十Ｋｂ／ｓ，并口的速率为４０Ｋｂ／ｓ到１　Ｍｂ／ｓ，ＵＳＢ接口有低速、全速和高速三种工作方式，低速模式的传输速率为１．５Ｍｂ／ｓ，全速为１２　Ｍｂ／ｓ，高速可达４８０　Ｍｂ／ｓ，特别适合像速印机这样的需要大批量传输数据的设备。本速印机选用ＵＳＢ２．０全／高速接口作为与电脑主机的接口。

ＵＳＢ功能设备芯片选用Ｃｙｐｒｅｓｓ公司ＥＺ－ＵＳＢＦＸ２系列的ＣＹ７Ｃ６８０１３。它包括１个增强型８０５１处理器、１个串行接口引擎（ＳＩＥ）、１个ＵＳＢ收发器、８．５ＫＢ片上ＲＡＭ、４ＫＢＦＩＦＯ存储器及１个通用可编程接口（ＧＰＩＦ）。它支持高速模式，兼容全速模式，性价比高，是ＵＳＢ２．０接口设计的主流芯片之一。［５］ ＵＳＢ定义了四种传输方式：控制传输方式、等时传输方式、中断传输方式和批量传输方式，以适应各种设备的需要。在开发ＵＳＢ设备时可通过设置相应寄存器使端点处于不同的工作方式。控制传输主要用来进行查询、配置端点和给设备发送命令。等时传输提供了确定的带宽和间隔时间，它被用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或者用于要求恒定的数据传送率的即时应用中。例如ＵＳＢ麦克风、音箱等使用等时传输是很好的选择。中断传输方式是ＰＣ机周期性的轮询设备是否有数据要传送的一种方式，该方式应用于少量的、分散的、不可预测的数据传输，比如键盘、鼠标、摇杆等。批量传输方式主要应用于无带宽和间隔时间要求的大量数据的传送和接收，打印机、扫描仪和ＵＳＢ硬盘等就属于这种类型。在速印机系统中，ＵＳＢ芯片“大”端点２、