基于单片机的USB打印机打印系统研究

摘要

近年来，随着打印机技术的不断发展，打印系统的集成度越来越高，打印机控制方式也呈现多元化趋势。单片机技术的不断发展为实现非PC端控制打印提供了可能，通过单片机实现直接对文件进行数据转换进而控制打印机的方式，与传统计算机端打印系统控制方式相比，扩宽了打印机的应用范围。因此，本文针对基于单片机的USB打印机打印系统作出了相关研究。
　　本文通过打印机在Windows环境下打印流程的基础上，分析打印驱动系统的组成和功能，并提出实现基于单片机的打印系统研究的流程。本课题选用PCL指令的喷墨打印机作为打印系统的研究对象，以打印机相关技术为基础，对光栅打印指令数据进行解析。同时，对常见位图数据文件和打印数据进行分析，推导打印文档的转换方法，并搭建了基于Labview、Matlab和Access（简称L-M-A）混合编程的数据转换平台。借助转换平台进行在线模拟打印测试，最后将转换程序移值至单片机系统中实现打印任务。论文的主要研究工作主要包括以下三个方面：
　　首先，本文对打印机打印系统的组成进行了概述，在深入分析Windows打印系统的基础上，研究打印驱动系统的组成和功能。使用USB总线分析工具搭建打印数据监测平台，实现在Windows环境下对打印文档转换数据的采集。结合对打印机指令数据的解析和USB通讯规范的学习，完成对打印系统中打印数据流的分析。
　　其次，对常见位图打印文件数据和光栅打印数据进行深入的研究，分析并总结打印数据压缩和转换的处理过程。通过参考喷墨打印驱动程序的转换过程，搭建基于L-M-A的混合数据转换平台上位机部分，编写转换程序实现目标文件直接向打印数据的转换任务。
　　最后，本文根据对打印系统的研究，设计并实现了基于单片机对打印机的控制硬件系统。该系统选用STM32F407单片机为主控芯片，可实现单片机在HOST模式下与USB设备的通讯。将L-M-A平台的转换程序移植至单片机，最终实现通过单片机进行对文档的直接处理并进行打印。
　　最终测试表明，本文设计的打印系统可实现单片机对U盘文件的读取和文件信息预览，并能够在单片机内部完成高速的文件数据处理和存储，完成对特定文件的直接打印。此外，在线打印测试系统也可实现开发者进行自定义打印数据图像的应用端打印。
　　本文经对打印系统的研究，提出并设计的单片机对打印机的控制系统，为打印机开发者实现打印机的多元化控制方式提供参考，使国产打印机自主控制成为可能。该控制方式显著降低了系统的控制成本，针对特定打印需求提供低成本的控制方案。但是课题研究过程中仅针对喷墨打印控制系统进行了研究，故存在的诸多问题需要进一步讨论和解决，包括彩色文档的转换及压缩转换方法等。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 打印系统的发展状况

1.3本课题研究的内容

1.4 论文的组织结构

1.5 本章小结

第二章 打印系统研究与设计

2.1打印系统研究

2.2 基于单片机的打印系统的整体方案

2.3在线打印测试系统

2.4本章小结

第三章 PC端USB总线监测及解析

3.1 USB总线规范

3.2 总线数据采集与分析

3.3 打印指令语言解析

3.4 本章小结

第四章 打印数据转换研究

4.1常见位图文件解析

4.2 光栅打印

4.3打印测试上位机设计

4.4本章小结

第五章 打印机控制系统设计

5.1系统整体方案

5.2硬件设计

5.3软件实现

5.4本章小结

第六章 模拟打印系统测试

6.1在线打印测试

6.2打印试验平台

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本课题所做的研究工作

7.2 工作展望

参考文献

在校期间发表论文情况

附录1

附录2

附录3

附录4

附录5

附录6

附录7

附录8

附录9

附录10

致谢