基于C8051F系列单片机的标签打印机接口设计

    摘要：为满足与日俱增的嵌入式系统的打印需求，设计了一种以片上系统型C8051F系列单片机为主机控制器的标签打印机接口模块。详细阐述了单片机与打印机之间的串行接口设计方法和斑马公司标签打印机专用的EPL2打印描述语言的使用，在掌握EPL2语言的基础上，利用KeilC编程工具进行驱动程序的编写，并给出了相应的驱动程序，实现了C8051F020单片机通过RS 232接口对一种标签打印机的控制。
关键词：C8051F020；标签打印机；串行接口；EPL2

0 引言
    随着信息化技术的高速发展，各行业对于数据打印的需求日益增加。为了能够更加直观的浏览数据，微型标签打印机在智能仪器仪表、电子收款机、计价器等系统中几乎成为标准配置。本课题来源于常州市扬子电子有限公司，主要是针对一款程控耐压绝缘测试仪开发的打印机驱动设备，实现了对检测数据的实时打印功能。
    系统采用斑马公司生产的888-TT桌面式微型标签打印机，基于美国Silicon Labs公司生产的SoC单片机C8051f020作为主控制芯片，通过RS 232串行接口与标签打印机进行串行通信，采取单片机向标签打印机发送打印指令和数据的方法实现单片机对打印机的控制。

1 单片机与打印机的串行接口设计
    大多数单片机应用系统不是高速大数据量吞吐的，因此单片结构，即不外扩展ROM和RAM已成为单片机系统发展的方向之一。与之相适应，以各种串行总线来配置应用系统已成为设计者的常用手段。打印机是低速设备，应用标签打印机打印时，数据量一般不大，因此在该系统中，笔者优先考虑选用串行接口类的标签打印机。
    对于小型仪器仪表，由于体积限制，一般均配置分体台式串口微型打印机作为可选外设，由于连线较长，其串口信号采用EIA标准电平，即：
    Mark为逻辑“1”(EIA-3～-27V低电平)；
    Space为逻辑“0”(EIA+3～+27V高电平)。
    因此，在与单片机接口时，这类EIA标准RS 232C串口微型打印机提供两种握手方式：一种是标志控制方式，由单片机的TXD发送串行数据给微打，单片机使用RXD或其他输入口判断打印机闲忙状态。其时序图和软件流程图如图1所示。
    另一种是XON／XOFF协议方式，由单片机的TXD发送数据，由其RXD接收来自打印机的数据，根据所接收数据是否为XON=11H或XOFF=13H决定数据能否发送。其时序图和软件流程图如图2所示。

    标志控制方式除使用串口TXD外，再用一个输入口判断打印机的CTS(允许发送)电平，编程控制简单，类似于并行接口判“忙”线控制数据传送的处理方法。在协议控制方式下，要同时使用串口的TXD和RXD，发送和接收均为串行数据，编程相对复杂，而且数据的传输效率低。因此，该系统采用了标志控制方式，硬件连接图如图3所示。EIA电平到TTL电平的转换采用SP232EEN芯片。

2 EPL2打印描述语言
    该系统采用斑马公司的桌面型标签打印机888-TT，其编程语言为EPL2打印描述语言。EPL2语言主要包含了对打印机进行操作的一系列打印指令。在此主要用到了其中的A指令和B指令：A指令的作用主要是用来打印文本；B指令的作用主要是用来打印条码。
    “A”指令：用于打印文本字符。语法为：Ap1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，“DATA”。其中包含了7个参数p1～p7，和需要打印的文本数据“DATA”。下面对参数进行介绍：
    p1为以像素点为单位的水平起始位置；
    p2为以像素点为单位的垂直起始位置；
    p3为旋转，参数的值以及对应的角度见表1；

    p4为字体选择；
    p5为水平膨胀；
    p6为垂直膨胀；
    p7中，N代表普通，R表示反转图像。
    “B”指令：用于打印标准条码。语法为：Bp1，p2，p3，p4，p5，p6，p7，p8，“DATA”。它包含了8个参数p1～p8，和需要打印的条码数据“DATA”。下面对8个参数进行介绍：
    p1为以像素点为单位的水平起始位置；
    p2为以像素点为单位的垂直起始位置；
    p3为旋转，参数的值以及对应的角度与A指令的
    p3参数相同，见表1；
    p4为条码选择；
    p5为窄条的像素宽度；
    p6为宽条的像素宽度；
    p7为条码的像素点高度；
    p8为打印可读代码，B为是，N为否。

3 打印机驱动程序设计
    打印机驱动程序的流程图如图4所示。

    打印机的驱动程序由三部分组成：打印机初始化、文本打印和条码打印。打印机初始化函数Printer_Init()的程序代码段如下：
   
    首先向打印机发送“Y96，O，8，1”，作用是将打印机的波特率设置为9 600 b／s，没有校验，8位数据位和1位停止位，与单片机串口参数设置一致。接下来发送“q500”，作用是将标签的宽度定义为500个像素点。最后发送“ZT”，作用是控制打印的方向从纸张的头部开始打印，初始化完成时，返回发送成功的标志true。
    文本打印函数Print_String()的程序代码段如下：

    定义一个数组，该数组的作用是用来存放需要打印的临时数据。程序中的注释部分给出了打印数据"DATA”的具体格式，首先发送“N”指令，其作用是清空打印缓冲区，然后送入要打印的文本数据。最后发送“P”指令，其作用是打印，后面的参数“1”是指打印1份。整个指令段通过数组的赋值传入PrintBuffer中，然后通过串口发送函数将数据发送给打印机，实现文本的打印操作。条码打印函数Print_Bar()的程序代码段如下：

    与文本打印类似，*Str为要打印的条码数据。串口发送完成时，返回成功标志true，即实现条码的打印操作。当需要重新启动打印机时，同样要向打印机发送相关的指令，也就是“＾@”指令，该指令的作用是重新启动打印机。重新启动打印机函数Printer_Reset()的程序代码段如下：
   

4 结语
    在此采用低功耗SoC单片机C8051F020作为主机控制器，完成了斑马公司的888-TT标签打印机的串行接口设计及驱动的实现。系统已成功应用于程控耐压绝缘测试仪中，并取得了良好的效果。不仅节省了很多人力资源，同时也提高了数据记录的准确度和效率。