基于STM32系列ARM Gortex-M3微控制器的微型热敏打印机固件开发

发布时间：2017-03-18 19:08

  本文关键词：基于STM32系列ARM Gortex-M3微控制器的微型热敏打印机固件开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：ARM Cortex-M3处理器是行业领先的32位处理器,它不仅拥有优秀的计算能力、快速的响应能力和卓越的稳定性,而且还满足实际环境中对低功耗、高性能的需求,已广泛应用在较高实时性的场景中。ST意法半导体公司的STM32系列ARM Cortex-M3微控制器是基于ARM Cortex-M3内核高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用微控制器,目前已广泛应用在诸如电机驱动、简单工控、汽车系统、小型打印机等嵌入式领域。在美国、日本以及一些其他经济发达国家热敏打印技术起步早,其产品应用广泛,更新较快,而且热敏打印技术也不断提升。热敏打印技术在国外应用十分广泛,涉及社会的多个方面,包括各种POS销售终端、加油站、水电收费、宾馆旅游、邮政等。相对一些发达国家,我国的热敏打印技术研发并不算晚,但曾一度发展缓慢,近些年我国微型热敏打印机产品生产有了快速的发展,随着国内经济的迅速发展,各个领域在信息打印方面的需求不断增多,我国的热敏打印技术会日臻成熟,微型热敏打印机产品也将拥有广阔的市场前景。实现微型热敏打印机的产品化,固件是不可或缺的一部分,本文的主要工作是在基于STM32系列ARM Cortex-M3微控制器的开发板上,实现一套完整的微型热敏打印机固件。论文首先结合项目背景和目前国内外的研究现状,介绍论文要解决的主要问题,从可行性、功能性、非功能性等角度进行需求分析。开发的固件是烧写到开发板STM32 ARM Cortex-M3微控制器的一段程序,可称之为一个系统。遵循系统设计的实用性原则、稳定性原则、实时性原则、可扩展性原则,本固件系统设计为包括驱动层、系统层、应用层的三层次架构。驱动层负责底层硬件设备的驱动实现。系统驱动层的设备驱动模块包括LED灯控制模块、步进电机控制模块、打印头控制模块等。驱动层对外提供统一的接口,以实现系统的设备无关性,即系统应用层觉察不到底层驱动设备的变更。系统层实际上是一个简单的任务调度系统。为了保证系统的实时性,系统层采用抢占式的任务调度机制,即高优先级的任务可以随时抢占低优先级的任务。系统层为应用层提供任务调度接口,应用层创建任务(系统层提供)后,可以调用系统层的休眠任务、挂起任务、恢复任务等API函数接口实现任务间的切换,而不用关心任务切换的具体实现。应用层调用驱动层和系统层提供的API接口,实现整个打印流程的控制,是固件的核心部分。应用层包括数据接收模块、指令解析模块、指令执行模块、异常处理模块四个模块。从数据接收,到指令解析,再到打印执行,整个打印流程的控制都由应用层负责,应用层性能直接影响着系统的稳定性。本固件开发过程中还完成了指令集的设计和字库烧写子系统的实现。测试时,分别从功能、异常、性能三方面对固件进行测试,测试结果为本固件实现了指令集中的所有指令,运行时基本不存在异常,打印效率是高效的。论文完成时,本固件已投入使用超过三个月,运行良好。
【关键词】：STM32 Cortex-M3 微控制器 热敏打印机 固件
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP334.8
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-19
• 1.1 项目背景14-15
• 1.2 国内外研究现状15-16
• 1.3 解决的主要问题16-17
• 1.4 本文的主要工作17
• 1.5 论文的组织结构17-19
• 第2章 需求分析19-25
• 2.1 行性分析19-21
• 2.1.1 技术可行性19-21
• 2.1.2 经济可行性21
• 2.2 功能性需求分析21-23
• 2.3 非功能性需求分析23-25
• 第3章 系统设计25-40
• 3.1 系统设计原则25-26
• 3.1.1 实用性原则25
• 3.1.2 稳定性原则25-26
• 3.1.3 实时性原则26
• 3.1.4 可扩展性原则26
• 3.2 架构设计26-29
• 3.2.1 部署架构27-28
• 3.2.2 系统架构28-29
• 3.3 功能设计29-37
• 3.3.1 驱动层功能设计29-31
• 3.3.2 系统层功能设计31-32
• 3.3.3 应用层功能设计32-37
• 3.4 指令集设计37-40
• 3.4.1 格式概述37-38
• 3.4.2 指令详解38-40
• 第4章 系统实现40-55
• 4.1 开发环境40
• 4.1.1 软件环境40
• 4.1.2 硬件环境40
• 4.2 驱动层实现40-49
• 4.2.1 LED灯控制模块40-41
• 4.2.2 拨码开关控制模块41-42
• 4.2.3 传感器控制模块42-43
• 4.2.4 定时器控制模块43-44
• 4.2.5 按键控制模块44
• 4.2.6 切刀控制模块44-45
• 4.2.7 步进电机控制模块45-47
• 4.2.8 打印头控制模块47-48
• 4.2.9 串口控制模块48-49
• 4.2.10 其它49
• 4.3 系统层实现49-50
• 4.3.1 内部实现49-50
• 4.3.2 用户接口50
• 4.4 应用层实现50-54
• 4.4.1 数据接收模块51-52
• 4.4.2 指令解析模块52-53
• 4.4.3 指令执行模块53-54
• 4.4.4 异常处理模块54
• 4.5 字库烧写子系统实现54-55
• 第5章 测试55-58
• 5.1 功能测试55-56
• 5.2 异常测试56-57
• 5.3 性能测试57-58
• 第6章 总结与展望58-59
• 6.1 总结58
• 6.2 展望58-59
• 附录A59-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 学位论文评阅及答辩情况表65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 窦振中,汪立森;热敏微型打印机设计原理[J];电子计算机与外部设备;2000年03期

2 窦振中,汪立森;标准并行接口汉字热敏微型打印机的实现[J];电子计算机与外部设备;2000年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 陈志聪;步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[D];厦门大学;2008年

2 陈书刚;热敏打印机控制系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

3 尹红飞;热敏打印机层次化固件的设计与实现[D];山东大学;2012年

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本文编号：254905