基于国产处理器的打印控制SoC的设计与实现

发布时间：2020-04-26 10:00

【摘要】：打印机作为计算机外设的重要组成部分,在各种办公场合应用非常广泛。随着打印机技术的不断发展,打印机功能更加强大、更加智能化,与此同时打印机的安全漏洞也不断增加,由打印机导致的数据泄露问题屡见不鲜。打印机控制器作为打印机核心部件,其安全性对于打印及系统的安全性至关重要,而如今市面上的打印机控制器普遍采用SoC技术,被日本和美国各大公司垄断,对我国的信息安全构成威胁。为确保我国在未来国际局势下不受制于人,打印机控制器实现自主可控势在必行。本文以C9000国产处理器为核心,构建打印控制SoC,设计并实现了打印SoC处理器的验证系统。本文以国产C9000处理器为核心,构建打印控制SoC,并设计硬件验证平台,在硬件平台上完成操作系统移植、打印相关IP核的互联和功能验证等相关工作,主要的研究工作如下:(1)本文基于打印机的原理,分析了打印控制SoC的功能和需求,据此设计了国产处理器C9000+FPGA的SoC架构。C9000处理器端运行定制的嵌入式Linux系统,提供网络接口和USB从口供主机连接,接受并处理主机发来的打印数据;同时提供USB主口接入U盘。FPGA端负责数据、图像处理、运动控制、定影温度控制、转印高压控制和打印头引擎控制。C9000处理器与FPGA之间通过EBC总线实现互联。(2)本文设计并实现了打印控制SoC的硬件验证平台。主要工作包括总体硬件架构设计,USB接口、网络接口、串口、DDR3 RAM、Norflash、系统供电等模块的电路设计,打印控制SoC核心板的制板、焊接和调试。(3)本文针对打印机系统作业特点,对Linux操作系统进行裁剪,实现了针对C9000构建的打印控制SOC的系统定制。主要工作内容包括Linux BootLoader的设计与实现,设备树的编写,内核的修改,Flash驱动程序的实现。通过这些工作,实现了稳定的Linux环境,配置了处理器端的网络接口,USB主口,USB从口,Norflash存储器,创建了处理器端的程序运行环境。(4)本文基于Linux驱动技术和FPGA逻辑设计技术,设计并实现了处理器与FPGA的互联方案,该互联方案分为三部分:Linux底层设置、EBC总线驱动设计与实现、FPGA端EBC译码模块的实现。通过这些工作,实现了嵌入式Linux系统在用户层应用上对FPGA模块的数据操作,将处理器和FPGA两个部分相连。最后,在设计的硬件验证平台上,对以C9000和FPGA构建的打印控制SoC进行系统测试和验证。包括处理器端的网络接口、USB接口、UART接口等功能和性能的测试,EBC总线驱动和逻辑测试,打印图像处理算法模块测试以及数据压缩解压缩测试等,通过上述各个功能模块的测试验证了该打印控制SoC设计的正确性本文通过国产C9000与FPGA构建自主可控的打印控制SoC处理器,并设计和实现了硬件验证平台,对打印控制SoC相关的功能模块进行了功能和性能的测试,测试结果表明,本文设计的打印控制SoC能够满足中速打印系统的数据处理和控制要求。本文工作为实现打印处理器国产化迈出坚实的一步,并对构建自主可控安全打印系统具有借鉴作用。
【图文】：

图２．１打印工作原理图逡逑显影转印过程硒鼓继续转动会遇到显影器的墨粉涂层棍，，墨粉涂层棍与感光鼓接触时，碳粉就会被吸附到感光鼓的“叫显影；显影完成后，走纸机控制纸张进入转印装置中，转印通过高压产生强大的正电，吸引力大于感光鼓，当纸张通过感又会被吸附到纸张上，这个过程叫做转印。通过显影和转印过移到了纸张上。逡逑热定影过程％此时的碳粉是被电荷吸附到纸张上的，并不牢加热纸张，是碳粉融化，渗入纸张中，最终形成稳定的打印图制ＳｏＣ功能分析逡逑的打印工作原理可以看出，整个打印得到过程相当复杂，且需精密的配合，想要完成打印工作，只依靠机械结构和简单的电子

—参逡逑图２．１打印工作原理图逡逑然后是显影转印过程硒鼓继续转动会遇到显影器的墨粉涂层棍，，显影器中的逡逑碳粉带负电，墨粉涂层棍与感光鼓接触时，碳粉就会被吸附到感光鼓的“静电潜像”逡逑上，这个过程叫显影；显影完成后，走纸机控制纸张进入转印装置中，转印装置位于逡逑纸张的背面，通过高压产生强大的正电，吸引力大于感光鼓，当纸张通过感光鼓时感逡逑光鼓上的碳粉又会被吸附到纸张上，这个过程叫做转印。通过显影和转印过程，打印逡逑机就将图像转移到了纸张上。逡逑最后是加热定影过程％此时的碳粉是被电荷吸附到纸张上的，并不牢固，要通逡逑过加热模块加热纸张，是碳粉融化，渗入纸张中，最终形成稳定的打印图案。逡逑２．２打印控制ＳｏＣ功能分析逡逑从上一节的打印工作原理可以看出
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP332;TN47

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本文编号：2641376