嵌入式操作系统在喷码机行业的解决方案

摘要 喷码机是介于工业印刷行业和工业包装行业之间的一种标识设备，正在逐步取代传统的打码，贴标。本文介绍基于32位微控制器硬件平台设计的uclinux嵌入式操作系统在喷码机行业的技术特点，并分析比较目前市场上喷码机软硬件实现的应用现状。同时，对基于32位微控制器硬件平台设计的uclinux嵌入式操作系统在喷码机领域的应用进行了总结和预测。
关键词：32位微控制器S3C2410 嵌入式操作系统(uclinux) 喷码机

引 言
        随着现代工业的飞速发展，包装设备自动化程度的提高，产品对其的包装与标识要求越来越复杂。尤其是食品、饮料、烟酒、药品及化妆品等包装印刷企业需要频繁或高速地将数字、条形码、图案或文字喷印于外包装或其他物品上，用户需要根据自己的要求随时随地编辑、设置以及改变喷印的内容，这使得具有人机界面的高性能喷码设备得到越来越广泛的应用，而基于S3C2410 32位微控制器硬件平台和uclinux嵌入式操作系统是满足需求的最佳方案。

此方案的性能特点：
       目前市场上的喷码机绝大部分都是采用单片机做为整个喷码机的控制中心，随着包装流水线速度的不断提高，喷印内容的不断增多，速度低，资源少的单片机不可能胜任包装流水线的要求，而其另一致命的缺陷是，客户需要的多任务，多进程操作单片机几乎是不可能实现（借助PC机的话就不可能实时操作了），这也是目前喷码机行业里很多厂家换汤不换药的根源所在－另外一种技术的跳跃。
       采用基于S3C2410 32位微控制器硬件平台和uclinux嵌入式操作系统的设计方案，实现多任务、多线程处理，外围扩展接口相当丰富，而且硬件成本与单片机相差不多，以后的升级相当方便快捷，完全脱离PC机，总体成本成倍的降低。

硬件设计：
        S3C2410是samsung公司的一款32位ARM处理器，S3C2410内嵌 ARM920T 核，带有全性能的MMU，具有高性能、低功耗、低成本，小体积等优点，可以带有大容量的SDRAM和Flash，扩展100Mbps以太网接口、音频输入/输出接口、USB Host 、USB Slave 、UART接口、SMC接口、SD接口 、键盘 、LCD显示器 、EIDE接口 、PCMCIA接口等大量的资源。
        Uclinux，即：Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"针对微控制领域而设计的Linux系统"，其完全开放源码，而且Uclinux支持多种文件系统，采用模块化设计，在开发上只要将需要的模块直接加载，而将不需要的模块卸载即可，根据自己的系统资源对内核的重新配置，就可以相当的方便生成属于自己的操作系统了。

        为了具有良好的人机交互界面，本方案采用带触摸屏的3.2″TFT LCD 液晶显示屏，同时预留8×8 ＝64个按键扩展接口，带有一个USB Host接口直接读取U盘设备数据图片信息，一个USB Slave接口可以直接作为标准打印机设备使用，UART接口和RS485接口方便挂接在整个流水线的其他总线上，带2×64M的flash芯片，可以完全满足客户的信息保存要求，2*16M的SDRAM实现显示与喷印的数据缓冲，DS1302实时时钟芯片，多组喷头的驱动可以实现多组喷头同时工作，条件可能的话，甚至可以实现彩色喷绘写真。

底层软件设计：
LCD显示采用飞漫公司提供的MiniGUI，实现实时界面显示，操作方便简洁。
        Uclinux嵌入式操作系统需要一台linux服务器，或者安装了linux虚拟服务器的windows平台的服务器（如：Vware虚拟服务器软件），每个开发人员的PC直接通过SSH登录到服务器上进行驱动程序及应用层程序的编写及调试。
底层驱动模块正如硬件结构所示，分为10个模块：
1、 LCD驱动模块；
2、 触摸屏驱动模块；
3、 TCP/IP 模块；
4、 USB驱动模块；
5、 按键驱动模块；
6、 实时时钟模块；
7、 喷头驱动模块；
8、 电眼、编码器传感器输入驱动模块；
9、 RS232/RS485 通讯模块；
10、 用户文件管理模块；
        当驱动程序完成之后，进行封装，加入到uclinux的文件系统里面，本方案使用EXT2文件系统，则可以进行应用层程序的编写。

软件调试步骤：
● 通过JTAG下载ARMboot.bin boot启动程序；
● 通过tftp 下载config 配置文件；
● 通过tftp 下载uclinux.bin uclinux内核程序；
● 通过tftp 下载fs.img文件系统，每次更新程序只需要更新文件系统fs.img文件即可；

小结：
        本方案采用了高集成度的32位ARM芯片作为主控制器，其外围器件极少，同时适合目前喷码机市场2款喷码机－手持式喷码机与连线式喷码机的实现，甚至可是应用于彩色写真机与小型喷绘机的实现，我公司开发出来的Emark系列喷码机中，高清解像手持式喷码机只有手掌大小，而连线喷码机也只有A4纸张大小，适合任何使用场所与环境。

参考文献
1 http://www.uclinux.org/
2 samsung s3c2410数据手册
3 www.minigui.com