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58mm 热敏打印机解决方案
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目录
第1 章格致微芯58mm 热敏打印机解决方案..........................................................1
1.1 引言..................................................................................................................................... 1
1.2 方案介绍............................................................................................................................. 2
1.3 方案的组成......................................................................................................................... 3
1.4 热敏打印工作原理............................................................................................................. 3
1.5 热敏打印机硬件设计......................................................................................................... 5
1.6 主控制MCU....................................................................................................................... 6
1.7 电源供电电路..................................................................................................................... 7
1.8 通讯接口............................................................................................................................. 8
1.8.1 串口...........................................................................................................................8
1.8.2 并口...........................................................................................................................9
1.8.3 USB 接口.................................................................................................................. 9
1.9 UI 接口............................................................................................................................... 12
1.10 软件设计......................................................................................................................... 12
1.11 其他................................................................................................................................. 13
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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PO
S、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
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1.2 方案介绍
表1.1 格致微芯58mm 热敏打印机功能介绍
项目参数
打印机芯富士通FTP628,以及与之兼容的机芯
电源12V DC， 3A
打印速度62.5 mm/s
打印宽度58mm
字符支持标准ASCII(12×24)、GB13000宋体大字库(24×24)
条码支持类型Code128
语言支持支持多国语言（支持多达16个国家语言）
图形处理位图下载直接位图打印
位图模式可实现快速图形打印
打印指令兼容ESC/POS指令，以及通用指令
蜂鸣器控制有
钱箱接口可控制1～2路钱箱
通讯接口并口、串口、USB、网口
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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
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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48 mm 。打印速度
最大为62.5mm/s。
图1.3 FTP628 框图
当接通热敏打印机电源(+12 V) ，供电模块输出+ 3.3 V 用于所有控制电路，还输出
用于头加热印字的+ 8 V 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。
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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
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1.6 主控制MCU
图1.6 GD32 MCU
MCU 选用GD32F103C8T6, GIGA DEVICE 公司基于ARM CORTEX M3 架构的32
位处理器，主要参数下：
(1) 72M 系统主频
(2) 64KB FLASH ， 20KB SRAM
(3) 2 个SPI, 3 个UART, 2 个I2C
(4) 3 个32 位定时器
(5) 2 个10 通道12bit ADC ，采样频率为1M
(6) GPIO 最多可达37 个
(7) 集成USB DEVICE
(8) 支持DMA 数据传输
(9) 支持JTAG 和SWD 调试
(10) 48 -pin LQFP 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SPI
FLASH ， 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USB DEVICE ，
与PC 通讯，简单、快速。
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1.7 电源供电电路
电源供电电路分为3 部分。
第1 部分， 12V DC，用于给钱箱供电。
第2 部分， 8V DC，用于给打印头供电。
第3 部分， 3.3V DC，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12V 3A DC 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
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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1.8 RS232 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
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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
引脚功能
1 选通(STROBE 低电平有效)
2 数据位0 (DATAO)
3 数据位1 (DATA1)
4 数据位2 (DATA2)
5 数据位3(DATA3)
6 数据位4 (DATA4)
7 数据位5 (DATA5)
8 数据位6 (DATA6)
9 数据位7 (DATA7)
10 确认(ACKNLG 低电平有效)
11 忙(BUSY)
12 缺纸(PE)
13 选择(SLCT)
14 自动换行(AUTOFEED 低电平有效)
15 错误(ERROR 低电平有效)
16 初始化(INIT 低电平有效)
17 选择输入(SLCTIN 低电平有效)
18-25 信号地(GND)
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1.8.3 USB 接口
图1.11 USB 接口
本方案USB 通讯遵循USB PRINTER CLASS 协议，无需驱动，即插即用。
USB PRINTER 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PC USB 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USB PRINTER 。
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USB PRINTING
SUPPORT 。
图1.12 枚举成为USB PRINTER
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3. 在打印驱动程序的端口选项里选择USB PRINTER ，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。
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1.9 UI 接口
UI 是USER INTERFACE 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SPI FLASH 驱动，用于从SPI FLASH 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
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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，
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