基于FPGA与VHDL的微型打印机的驱动设计

　　0 引 言

　　FPGA 即现场可编程逻辑阵列。是在CPLD 的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件。FPGA的集成度很高，其器件密度从数万门到数千万门不等，可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。新一代的FPGA 甚至集成了中央处理器( CPU ) 或数字处理器( DSP) 内核，在一片FPGA 上进行软硬件协同设计，为实现片上可编程系统( SOPC) 提供了强大的硬件支持。对微型打印机的驱动，传统方法是使用单片机是实现对其的时序控制。随着FPGA 在各领域的普及使用，以及对微型打印机的需要，因此要实现FPGA 对微型打印机的时序控制。

　　当前各ASIC 芯片制造商都相继开发了用于各自目的的HDL 语言，但是大多数都为标准化和通用化。惟一被公认的是美国国防部开发的VHDL 语言，它已成为IEEE ST D_1076 标准。另外从近期HDL语言发展的动态来看，许多公司研制的硬件电路设计工具业都逐渐向VHDL 语言靠拢，使得他们的硬件电路设计工具也能支持VHDL 语言。VHDL 语言可以支持自上而下和基于库的设计方法，而且还支持FPGA 的设计。

　　1 微型打印机简介

　　RD DH 型微型打印机采用热敏加热点阵打印方式，是一款体积小，打印速度快的打印输出设备。该型打印机可采用标准并行接口，RS 232 串行接口，T TL电平串口，485 接口，USB 接口，打印速度达到50 m/ s,分辨率为8 点/ mm，384 点/ 行，打印纸张采用57 mm热敏纸。可打印国标一、二级汉字库中全部汉字和西文字、图标共8 178 个。微型打印机并行接口与CENTRONICS标准接口兼容，可直接由微机并口或单片机控制。其26 线双排插座引脚序号如图1 所示。此26 个并口各引脚信号定义如表1 所示。

图1 双排插座引脚序号

　　表1 微型打印机26 并口各引脚定义

　　对打印机的驱动主要是对其工作时序进行正确的控制，RD DH 型并行接口定时图如图2 所示。

图2 并行接口定时图

　　2 总体系统设计

　　使用Altera 公司的Cyclon ?系列的FPGA 芯片EP3C25Q240C8N 实现对RD DH 型微型打印机的硬件电路控制，使用Quar tus 开发工具，通过VHDL 语言实现对微型打印机的软件功能实现。

　　2. 1 硬件电路设计

　　如图3 所示为打印机与FPGA 的连接示意图。DATA 1~ DATA8 表示打印机的8 个数据位，他们的逻辑“1”表示高电平，逻辑“0”表示低电平; STB 为数据选通触发脉冲，下降沿时读入数据; ACK 为回答脉冲，低电平表示数据已被接受; BUSY 为高电平时表示打印机正忙，此时不接收数据。