2024年2月6日发(作者：萨媛)
深圳市格致微芯科技有限公司58mm热敏打印机解决方案i/15
深圳市格致微芯科技有限公司目录第1章格致微芯58mm热敏打印机解决方案..........................................................1引言.....................................................................................................................................1方案介绍.............................................................................................................................2方案的组成.........................................................................................................................3热敏打印工作原理.............................................................................................................3热敏打印机硬件设计.........................................................................................................5主控制6电源供电电路.....................................................................................................................7通讯接口.............................................................................................................................81.8.1串口...........................................................................................................................81.8.2并口...........................................................................................................................91.8.3USB接口..................................................................................................................91.9UI接口...............................................................................................................................121.10软件设计.........................................................................................................................121.11其他.................................................................................................................................131.11.21.31.41.51.61.71.8ii/15
深圳市格致微芯科技有限公司第1章格致微芯58mm热敏打印机解决方案1.1引言微型打印机整机主要是指宽度小于84mm的微型打印机，包括POS打印机（商业POS、金融POS）、税控打印机、ATM、ECR、KIOSK等设备的内置或外挂式微型打印机，微打印机广泛使用在各个行业，例如金融业、零售业、餐饮业、彩票业、交通运输行业（包出租车、航空机票、路桥收费等）、加油站、医疗卫生、邮政、公用事业抄表、移动警务统、移动政务系统等等。微型打印机分为很多种类，从打印方式分类，可分为针式微型打印机、热敏微型打印机热转印微型打印机等。针式微打采用的打印方式是打印针撞击色带，将色带的油墨印在打纸上，热敏的方式是用加热的方式使涂在打印纸上的热敏介质变色，热转印是将碳带上的粉通过加热的方式印在打印纸上。热敏打印机由于打印速度快，噪音小，打印头很少出现机械损耗，并且不需要色带，免了更换色带的麻烦等优点，成为目前市场占有率最高的打印机品种。格致微芯科技专注于热敏打印机控制，提供一整套完整的热敏打印机方案。图1.1微型打印机应用领域1/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.2方案介绍表1.1格致微芯58mm热敏打印机功能介绍项目打印机芯电源打印速度打印宽度字符支持条码支持类型语言支持图形处理打印指令蜂鸣器控制钱箱接口通讯接口参数富士通FTP628,以及与之兼容的机芯12VDC，3A62.5mm/s58mm标准ASCII(12×24)、GB13000宋体大字库(24×24)Code128支持多国语言（支持多达16个国家语言）位图下载直接位图打印位图模式可实现快速图形打印兼容ESC/POS指令，以及通用指令有可控制1～2路钱箱并口、串口、USB、网口2/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.3方案的组成微型热敏打印机主要由热敏打印头及其外围电路，主控制器（MCU）电路，电源供电，通讯接口电路以及人机交互五大部分组成。图1.2打印机方案框图3/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.4热敏打印工作原理热敏打印头FTP-628的框图如图所示。该热敏打印头点结构为384点/行，水平方向点度为8点/mm，垂直方向行间距：8点/mm。有效打印宽度48mm。打印速度最大为62.5mm/s。图1.3FTP628框图当接通热敏打印机电源(+12V)，供电模块输出+3.3V用于所有控制电路，还输出用于头加热印字的+8V电压，将其与打印头VH相连。在时钟CLK的配合下，打印数据经输入DI引脚移入热敏打印头内部的移位寄存器中。当CPU将一行384位数据全部移入寄存器后，CPU将热敏打印头内部锁存端LAT置为低电平，移位寄存器的数据被锁存存器；然后CPU将热敏头加热控制信号STB置为高电平，此时根据384点输入的数据或0决定发热元件是否发热，由此在热敏纸上产生要打印的点行。一点行加热完成后，控制步进马达走纸一点行，然后在新的一行加热需要加热的点。如此类推，打印的点组成图片或文字。4/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.5热敏打印机硬件设计本方案使用富士通FTP-628打印头，FTP-628打印头主要由步进电机、加热板、过热检测、缺纸检测等模块组成。MCU通过控制步进电机，来实现走纸；MCU通过输入的数据是l或0决定发热元件是发热，由此在热敏纸上产生要打印的点行；MCU通过ADC检测热敏电阻值来判断是否动过热保护；MCU通过检测缺纸光耦输出来判断是否有纸。图1.4打印机芯图1.5打印头硬件外围设计5/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.6主控制MCU图1.6GD32MCUMCU选用GD32F103C8T6,GIGADEVICE公司基于ARMCORTEXM3架构的32位处理器，主要参数下：(1)72M系统主频(2)64KBFLASH，20KBSRAM(3)2个SPI,3个UART,2个I2C(4)3个32位定时器(5)2个10通道12bitADC，采样频率为1M(6)GPIO最多可达37个(7)集成USBDEVICE(8)支持DMA数据传输(9)支持JTAG和SWD调试(10)48-pinLQFP封装该MCU串口通讯，支持DMA模式，用于高速串口通讯，MCU无需频繁进入串口中断服务程序，MCU资源占用少；SPI的速度最达25M，所以字库可以使用IO较少SPIFLASH，而没有速度的顾虑；GPIO的速度快，所以即使用IO来实现串行时序，往打印头送数据，速度也是非常快；内部的ADC，可用于打印头温度检测；20K的SRAM，即使是图形打印方式需要较大数据缓冲，也不需要要扩展SRAM；集成USBDEVICE，与PC通讯，简单、快速。6/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.7电源供电电路电源供电电路分为3部分。第1部分，12VDC，用于给钱箱供电。第2部分，8VDC，用于给打印头供电。第3部分，3.3VDC，用于给MCU，以及系统逻辑供电。由于钱箱需要12V以上DC，接入电源一般选用12V3ADC电源。12V电源输入，分成3路。1路直接驱动钱箱；1路通过DC—DC芯片，转换成8V，给打印头供电；1路通过DC—DC，转换成3.3V，给MCU以及系统逻辑供电。由于打印头的瞬间电流很大，在加热与走纸工作时最大电流最高可达2.5A，因此我们在选DC—DC时非常谨慎。经过多番考虑，我们最终选用了TI公司的TPS54331,该芯片输出电流可达3A。图1.7打印机电源系统框图7/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8通讯接口本方案实现了串口，并口，USB口三种通讯方式。1.8.1串口串口即RS232，引脚定义与外形如图1.8所示。图1.8RS232引脚定义本方案串口通讯使用硬件流控，最大波特率可达115200，使用硬件流控时，请注意：在端口属性设置里，需要选择硬件。如果没有流控功能，在图形打印等大数据量应用时，由于打印机的处理跟不上PC发送数据的速度而造成数据丢失。图1.9串口流控设置8/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8.2并口并口引脚定义与外形如下图与表。图1.10并口表1.2并口引脚定义引脚1718-25功能选通(STROBE低电平有效)数据位0(DATAO)数据位1(DATA1)数据位2(DATA2)数据位3(DATA3)数据位4(DATA4)数据位5(DATA5)数据位6(DATA6)数据位7(DATA7)确认(ACKNLG低电平有效)忙(BUSY)缺纸(PE)选择(SLCT)自动换行(AUTOFEED低电平有效)错误(ERROR低电平有效)初始化(INIT低电平有效)选择输入(SLCTIN低电平有效)信号地(GND)9/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8.3USB接口图1.11USB接口本方案USB通讯遵循USBPRINTERCLASS协议，无需驱动，即插即用。USBPRINTER使用的简单流程如下：1.接通电源，将我们的打印机主板的USB接口与PCUSB相连。2.当第一次插入时，PC会提示”发现新硬件”，然后枚举成为USBPRINTER。如果枚举成功，我可以在PC的设备管理器里，发现枚举成功的USBPRINTINGSUPPORT。图1.12枚举成为USBPRINTER10/15
深圳市格致微芯科技有限公司3.在打印驱动程序的端口选项里选择USBPRINTER，如图13所示。图1.13打印驱动程序端口选择4.完成上述步骤，就可以随意打印了。11/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.9UI接口UI是USERINTERFACE的简称，是指人机交互接口。在本方案中，具体为按键、LED指示灯、钱箱、蜂鸣器等。按键，用于手动控制马达走纸。蜂鸣器，用于报警提示。LED指示灯，提示打印机状态信息。钱箱控制，用于钱箱的开关。1.10软件设计本方案软件分为如下几大模块1.通讯处理，包括UART,并口，USB三种通讯方式。2.字库SPIFLASH驱动，用于从SPIFLASH中读取字库数据3.打印头驱动控制，包括往打印头输送并所存数据，步进马达控制，打印头温度检测，缺纸检测四大部分。4.打印指令处理图14打印机软件处理流程12/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.11其他如果您对我们的方案感兴趣，可以联系我们的业务咨询，索取原理图，BOM清单，或详谈项目事宜。13/15
2024年2月6日发(作者：萨媛)
深圳市格致微芯科技有限公司58mm热敏打印机解决方案i/15
深圳市格致微芯科技有限公司目录第1章格致微芯58mm热敏打印机解决方案..........................................................1引言.....................................................................................................................................1方案介绍.............................................................................................................................2方案的组成.........................................................................................................................3热敏打印工作原理.............................................................................................................3热敏打印机硬件设计.........................................................................................................5主控制6电源供电电路.....................................................................................................................7通讯接口.............................................................................................................................81.8.1串口...........................................................................................................................81.8.2并口...........................................................................................................................91.8.3USB接口..................................................................................................................91.9UI接口...............................................................................................................................121.10软件设计.........................................................................................................................121.11其他.................................................................................................................................131.11.21.31.41.51.61.71.8ii/15
深圳市格致微芯科技有限公司第1章格致微芯58mm热敏打印机解决方案1.1引言微型打印机整机主要是指宽度小于84mm的微型打印机，包括POS打印机（商业POS、金融POS）、税控打印机、ATM、ECR、KIOSK等设备的内置或外挂式微型打印机，微打印机广泛使用在各个行业，例如金融业、零售业、餐饮业、彩票业、交通运输行业（包出租车、航空机票、路桥收费等）、加油站、医疗卫生、邮政、公用事业抄表、移动警务统、移动政务系统等等。微型打印机分为很多种类，从打印方式分类，可分为针式微型打印机、热敏微型打印机热转印微型打印机等。针式微打采用的打印方式是打印针撞击色带，将色带的油墨印在打纸上，热敏的方式是用加热的方式使涂在打印纸上的热敏介质变色，热转印是将碳带上的粉通过加热的方式印在打印纸上。热敏打印机由于打印速度快，噪音小，打印头很少出现机械损耗，并且不需要色带，免了更换色带的麻烦等优点，成为目前市场占有率最高的打印机品种。格致微芯科技专注于热敏打印机控制，提供一整套完整的热敏打印机方案。图1.1微型打印机应用领域1/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.2方案介绍表1.1格致微芯58mm热敏打印机功能介绍项目打印机芯电源打印速度打印宽度字符支持条码支持类型语言支持图形处理打印指令蜂鸣器控制钱箱接口通讯接口参数富士通FTP628,以及与之兼容的机芯12VDC，3A62.5mm/s58mm标准ASCII(12×24)、GB13000宋体大字库(24×24)Code128支持多国语言（支持多达16个国家语言）位图下载直接位图打印位图模式可实现快速图形打印兼容ESC/POS指令，以及通用指令有可控制1～2路钱箱并口、串口、USB、网口2/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.3方案的组成微型热敏打印机主要由热敏打印头及其外围电路，主控制器（MCU）电路，电源供电，通讯接口电路以及人机交互五大部分组成。图1.2打印机方案框图3/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.4热敏打印工作原理热敏打印头FTP-628的框图如图所示。该热敏打印头点结构为384点/行，水平方向点度为8点/mm，垂直方向行间距：8点/mm。有效打印宽度48mm。打印速度最大为62.5mm/s。图1.3FTP628框图当接通热敏打印机电源(+12V)，供电模块输出+3.3V用于所有控制电路，还输出用于头加热印字的+8V电压，将其与打印头VH相连。在时钟CLK的配合下，打印数据经输入DI引脚移入热敏打印头内部的移位寄存器中。当CPU将一行384位数据全部移入寄存器后，CPU将热敏打印头内部锁存端LAT置为低电平，移位寄存器的数据被锁存存器；然后CPU将热敏头加热控制信号STB置为高电平，此时根据384点输入的数据或0决定发热元件是否发热，由此在热敏纸上产生要打印的点行。一点行加热完成后，控制步进马达走纸一点行，然后在新的一行加热需要加热的点。如此类推，打印的点组成图片或文字。4/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.5热敏打印机硬件设计本方案使用富士通FTP-628打印头，FTP-628打印头主要由步进电机、加热板、过热检测、缺纸检测等模块组成。MCU通过控制步进电机，来实现走纸；MCU通过输入的数据是l或0决定发热元件是发热，由此在热敏纸上产生要打印的点行；MCU通过ADC检测热敏电阻值来判断是否动过热保护；MCU通过检测缺纸光耦输出来判断是否有纸。图1.4打印机芯图1.5打印头硬件外围设计5/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.6主控制MCU图1.6GD32MCUMCU选用GD32F103C8T6,GIGADEVICE公司基于ARMCORTEXM3架构的32位处理器，主要参数下：(1)72M系统主频(2)64KBFLASH，20KBSRAM(3)2个SPI,3个UART,2个I2C(4)3个32位定时器(5)2个10通道12bitADC，采样频率为1M(6)GPIO最多可达37个(7)集成USBDEVICE(8)支持DMA数据传输(9)支持JTAG和SWD调试(10)48-pinLQFP封装该MCU串口通讯，支持DMA模式，用于高速串口通讯，MCU无需频繁进入串口中断服务程序，MCU资源占用少；SPI的速度最达25M，所以字库可以使用IO较少SPIFLASH，而没有速度的顾虑；GPIO的速度快，所以即使用IO来实现串行时序，往打印头送数据，速度也是非常快；内部的ADC，可用于打印头温度检测；20K的SRAM，即使是图形打印方式需要较大数据缓冲，也不需要要扩展SRAM；集成USBDEVICE，与PC通讯，简单、快速。6/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.7电源供电电路电源供电电路分为3部分。第1部分，12VDC，用于给钱箱供电。第2部分，8VDC，用于给打印头供电。第3部分，3.3VDC，用于给MCU，以及系统逻辑供电。由于钱箱需要12V以上DC，接入电源一般选用12V3ADC电源。12V电源输入，分成3路。1路直接驱动钱箱；1路通过DC—DC芯片，转换成8V，给打印头供电；1路通过DC—DC，转换成3.3V，给MCU以及系统逻辑供电。由于打印头的瞬间电流很大，在加热与走纸工作时最大电流最高可达2.5A，因此我们在选DC—DC时非常谨慎。经过多番考虑，我们最终选用了TI公司的TPS54331,该芯片输出电流可达3A。图1.7打印机电源系统框图7/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8通讯接口本方案实现了串口，并口，USB口三种通讯方式。1.8.1串口串口即RS232，引脚定义与外形如图1.8所示。图1.8RS232引脚定义本方案串口通讯使用硬件流控，最大波特率可达115200，使用硬件流控时，请注意：在端口属性设置里，需要选择硬件。如果没有流控功能，在图形打印等大数据量应用时，由于打印机的处理跟不上PC发送数据的速度而造成数据丢失。图1.9串口流控设置8/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8.2并口并口引脚定义与外形如下图与表。图1.10并口表1.2并口引脚定义引脚1718-25功能选通(STROBE低电平有效)数据位0(DATAO)数据位1(DATA1)数据位2(DATA2)数据位3(DATA3)数据位4(DATA4)数据位5(DATA5)数据位6(DATA6)数据位7(DATA7)确认(ACKNLG低电平有效)忙(BUSY)缺纸(PE)选择(SLCT)自动换行(AUTOFEED低电平有效)错误(ERROR低电平有效)初始化(INIT低电平有效)选择输入(SLCTIN低电平有效)信号地(GND)9/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.8.3USB接口图1.11USB接口本方案USB通讯遵循USBPRINTERCLASS协议，无需驱动，即插即用。USBPRINTER使用的简单流程如下：1.接通电源，将我们的打印机主板的USB接口与PCUSB相连。2.当第一次插入时，PC会提示”发现新硬件”，然后枚举成为USBPRINTER。如果枚举成功，我可以在PC的设备管理器里，发现枚举成功的USBPRINTINGSUPPORT。图1.12枚举成为USBPRINTER10/15
深圳市格致微芯科技有限公司3.在打印驱动程序的端口选项里选择USBPRINTER，如图13所示。图1.13打印驱动程序端口选择4.完成上述步骤，就可以随意打印了。11/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.9UI接口UI是USERINTERFACE的简称，是指人机交互接口。在本方案中，具体为按键、LED指示灯、钱箱、蜂鸣器等。按键，用于手动控制马达走纸。蜂鸣器，用于报警提示。LED指示灯，提示打印机状态信息。钱箱控制，用于钱箱的开关。1.10软件设计本方案软件分为如下几大模块1.通讯处理，包括UART,并口，USB三种通讯方式。2.字库SPIFLASH驱动，用于从SPIFLASH中读取字库数据3.打印头驱动控制，包括往打印头输送并所存数据，步进马达控制，打印头温度检测，缺纸检测四大部分。4.打印指令处理图14打印机软件处理流程12/15
深圳市格致微芯科技有限公司1.11其他如果您对我们的方案感兴趣，可以联系我们的业务咨询，索取原理图，BOM清单，或详谈项目事宜。13/15