摘要 噴碼機(jī)是介于工業(yè)印刷行業(yè)和工業(yè)包裝行業(yè)之間的一種標(biāo)識設(shè)備，正在逐步取代傳統(tǒng)的打碼，貼標(biāo)。本文介紹基于32位微控制器硬件平臺設(shè)計(jì)的uclinux嵌入式操作系統(tǒng)在噴碼機(jī)行業(yè)的技術(shù)特點(diǎn)，并分析比較目前市場上噴碼機(jī)軟硬件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用現(xiàn)狀。同時(shí)，對基于32位微控制器硬件平臺設(shè)計(jì)的uclinux嵌入式操作系統(tǒng)在噴碼機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和預(yù)測。
關(guān)鍵詞：32位微控制器S3C2410 嵌入式操作系統(tǒng)(uclinux) 噴碼機(jī)
引 言
隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，包裝設(shè)備自動化程度的提高，產(chǎn)品對其的包裝與標(biāo)識要求越來越復(fù)雜。尤其是食品、飲料、煙酒、藥品及化妝品等包裝印刷企業(yè)需要頻繁或高速地將數(shù)字、條形碼、圖案或文字噴印于外包裝或其他物品上，用戶需要根據(jù)自己的要求隨時(shí)隨地編輯、設(shè)置以及改變噴印的內(nèi)容，這使得具有人機(jī)界面的高性能噴碼設(shè)備得到越來越廣泛的應(yīng)用，而基于S3C2410 32位微控制器硬件平臺和uclinux嵌入式操作系統(tǒng)是滿足需求的最佳方案。
此方案的性能特點(diǎn)：
目前市場上的噴碼機(jī)絕大部分都是采用單片機(jī)做為整個(gè)噴碼機(jī)的控制中心，隨著包裝流水線速度的不斷提高，噴印內(nèi)容的不斷增多，速度低，資源少的單片機(jī)不可能勝任包裝流水線的要求，而其另一致命的缺陷是，客戶需要的多任務(wù)，多進(jìn)程操作單片機(jī)幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)（借助PC機(jī)的話就不可能實(shí)時(shí)操作了），這也是目前噴碼機(jī)行業(yè)里很多廠家換湯不換藥的根源所在－另外一種技術(shù)的跳躍。
采用基于S3C2410 32位微控制器硬件平臺和uclinux嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)、多線程處理，外圍擴(kuò)展接口相當(dāng)豐富，而且硬件成本與單片機(jī)相差不多，以后的升級相當(dāng)方便快捷，完全脫離PC機(jī)，總體成本成倍的降低。
硬件設(shè)計(jì)：
S3C2410是samsung公司的一款32位ARM處理器，S3C2410內(nèi)嵌 ARM920T 核，帶有全性能的MMU，具有高性能、低功耗、低成本，小體積等優(yōu)點(diǎn)，可以帶有大容量的SDRAM和Flash，擴(kuò)展100Mbps以太網(wǎng)接口、音頻輸入/輸出接口、USB Host 、USB Slave 、UART接口、SMC接口、SD接口 、鍵盤 、LCD顯示器 、EIDE接口 、PCMCIA接口等大量的資源。
Uclinux，即：Micro-Control-Linux，字面上的理解就是"針對微控制領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的Linux系統(tǒng)"，其完全開放源碼，而且Uclinux支持多種文件系統(tǒng)，采用模塊化設(shè)計(jì)，在開發(fā)上只要將需要的模塊直接加載，而將不需要的模塊卸載即可，根據(jù)自己的系統(tǒng)資源對內(nèi)核的重新配置，就可以相當(dāng)?shù)姆奖闵蓪儆谧约旱牟僮飨到y(tǒng)了。
為了具有良好的人機(jī)交互界面，本方案采用帶觸摸屏的3.2″TFT LCD 液晶顯示屏，同時(shí)預(yù)留8×8 ＝64個(gè)按鍵擴(kuò)展接口，帶有一個(gè)USB Host接口直接讀取U盤設(shè)備數(shù)據(jù)圖片信息，一個(gè)USB Slave接口可以直接作為標(biāo)準(zhǔn)打印機(jī)設(shè)備使用，UART接口和RS485接口方便掛接在整個(gè)流水線的其他總線上，帶2×64M的flash芯片，可以完全滿足客戶的信息保存要求，2*16M的SDRAM實(shí)現(xiàn)顯示與噴印的數(shù)據(jù)緩沖，DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，多組噴頭的驅(qū)動可以實(shí)現(xiàn)多組噴頭同時(shí)工作，條件可能的話，甚至可以實(shí)現(xiàn)彩色噴繪寫真。
底層軟件設(shè)計(jì)：
LCD顯示采用飛漫公司提供的MiniGUI，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)界面顯示，操作方便簡潔。
Uclinux嵌入式操作系統(tǒng)需要一臺linux服務(wù)器，或者安裝了linux虛擬服務(wù)器的windows平臺的服務(wù)器（如：Vware虛擬服務(wù)器軟件），每個(gè)開發(fā)人員的PC直接通過SSH登錄到服務(wù)器上進(jìn)行驅(qū)動程序及應(yīng)用層程序的編寫及調(diào)試。
底層驅(qū)動模塊正如硬件結(jié)構(gòu)所示，分為10個(gè)模塊：
1、 LCD驅(qū)動模塊；
2、 觸摸屏驅(qū)動模塊；
3、 TCP/IP 模塊；
4、 USB驅(qū)動模塊；
5、 按鍵驅(qū)動模塊；
6、 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊；
7、 噴頭驅(qū)動模塊；
8、 電眼、編碼器傳感器輸入驅(qū)動模塊；
9、 RS232/RS485 通訊模塊；
10、 用戶文件管理模塊；
當(dāng)驅(qū)動程序完成之后，進(jìn)行封裝，加入到uclinux的文件系統(tǒng)里面，本方案使用EXT2文件系統(tǒng)，則可以進(jìn)行應(yīng)用層程序的編寫。
軟件調(diào)試步驟：
● 通過JTAG下載ARMboot.bin boot啟動程序；
● 通過tftp 下載config 配置文件；
● 通過tftp 下載uclinux.bin uclinux內(nèi)核程序；
● 通過tftp 下載fs.img文件系統(tǒng)，每次更新程序只需要更新文件系統(tǒng)fs.img文件即可；
小結(jié)：
本方案采用了高集成度的32位ARM芯片作為主控制器，其外圍器件極少，同時(shí)適合目前噴碼機(jī)市場2款噴碼機(jī)－手持式噴碼機(jī)與連線式噴碼機(jī)的實(shí)現(xiàn)，甚至可是應(yīng)用于彩色寫真機(jī)與小型噴繪機(jī)的實(shí)現(xiàn)，我公司開發(fā)出來的Emark系列噴碼機(jī)中，高清解像手持式噴碼機(jī)只有手掌大小，而連線噴碼機(jī)也只有A4紙張大小，適合任何使用場所與環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
1 http://www.uclinux.org/
2 samsung s3c2410數(shù)據(jù)手冊
3 www.minigui.com
