一种基于fpga的高速大字符喷码系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种基于FPGA的高速大字符喷码系统。
【背景技术】
[0002]传统FPGA(Field-ProgrammableGate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点，由于其经过编程后生产的是一种硬件电路，所以具有高速，并行处理数据的能力。
[0003]单片机(MCU)是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器R0M、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用，但是其是一条一条指令的顺序执行，本身不具备并行处理的能力。
[0004]目前市面上大部分的大字符喷码系统主要由工控机/PC、8位/16位/32位的单片机、光电传感器，键盘/触摸屏等录入设备，以及其他辅助机械机构组成。其中工控机/PC作为人机交互界面的主控机，单片机作为喷头打印控制的主控机，键盘/触摸屏的作用是录入打印信息，其他辅助机械机构的作用是固定电子设备，为喷码打印系统供应墨水。喷码系统主要是将通过键盘/触摸屏输入打印信息到人机交互界面，经过人机交互界面对这些信息进行编辑后，然后通过串口或者SPI总线传给单片机进行存储，准备打印，当单片机或者工控机接收到光电信号后，单片机便开始控制喷头进行打印。
[0005]由于目前系统主要采用通过串口或者SPI总线进行数据传输同时采用单片机做为控制喷头的主控芯片，由于通过串口或者SPI总线进行数据传输，存在着传输速度慢，传输距离近等问题。而且单片机不能同时并行处理两件事，处理一件事情的时候，另外一件事情必须得停下来，因此当单片机在控制喷头打印时，不能同时接收来自工控机的数据，这样子就得要求打印完成后再来接收数据，不然就会造成数据的丢失。因此目前这种类似系统的最大的问题是打印速度很慢，打印效率比较低，特别是当放在皮带传输带上的物品的速度比较快的时候，就经常会出现漏打印，甚至打印的位置偏离物品上的标识区域，造成物品或者物品包装喷码标识不清、不合格等情况。所以目前工厂为了能正确打印产品标识，只能降低皮带的传输速度，这样大大降低了工厂的生产效率。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种解决上述问题的基于FPGA的高速大字符喷码系统，该系统对数据传输速度、抗干扰能力、数据传输距离均有较大提升，且大大提高了打印喷码速率。
[0007]为实现上述目的，本实用新型的技术方案是:一种基于FPGA的高速大字符喷码系统，包括外部录入设备、主控机单元、喷头控制单元、光电传感器及大字符喷头；
[0008]所述外部录入设备与主控机单元连接，用于实现打印信息的录入；
[0009]所述主控机单元用于实现对外部录入设备录入的信息进行编辑，并将编辑后的数据传输给所述喷头控制单元单元；
[0010]所述喷头控制单元包括通信模块、第一FPGA模块，所述通信模块用于接收所述主控机单元传输的数据，所述第一 FPGA模块用于接收经所述通信模块传输的数据;所述喷头控制单元还与所述光电传感器和大字符喷头连接，通过所述第一 FPGA模块接收光电传感器的信号，进而控制大字符喷头打印；
[0011]所述主控机单元为工控机和/或PC机。
[0012]在本实用新型一实施例中，当所述主控机单元为工控机时，所述喷头控制单元的通信模块为并行数据传输接口，所述并行数据传输接口用于接收所述工控机传输的数据，并传输给所述第一 FPGA模块。
[0013]在本实用新型一实施例中，当所述主控机单元为PC机时，还包括一数据传输中继器单元，所述喷头控制单元的通信模块为第一 485通信模块;所述数据传输中继器单元包括USB通讯接口、第二FPGA模块和第二485通信模块，所述USB通讯接口用于接收所述PC机传输的数据，并传输给第二 FPGA模块，而后通过第二485通信模块将数据传输给所述喷头控制单元的第一485通信模块，再而传输给所述第一 FPGA模块。
[0014]在本实用新型一实施例中，当所述主控机单元为工控机和PC机时，还包括一数据传输中继器单元，所述喷头控制单元的通信模块包括并行数据传输接口和第一 485通信模块;所述并行数据传输接口用于接收所述工控机传输的数据，并传输给所述第一FPGA模块；所述数据传输中继器单元包括USB通讯接口、第二FPGA模块和第二485通信模块，所述USB通讯接口用于接收所述PC机传输的数据，并传输给第二FPGA模块，而后通过第二485通信模块将数据传输给所述喷头控制单元的第一485通信模块，再而传输给所述第一 FPGA模块。
[0015]在本实用新型一实施例中，所述外部录入设备包括键盘和触摸屏。
[0016]相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果:
[0017]①解决了传统大字符喷码系统通过串口或者SPI总线进行数据传输时，存在着传输数据慢，传输距离近的问题，本申请提案采用并行的数据总线进行数据传输，具有数据传输速度快，传输距离远的优点；
[0018]②解决了传统大字符喷码系统使用单片机控制喷头打印时，存在打印速递慢，数据不及时接收造成数据丢失的问题，本申请提案采用FPGA的并行处理技术具有打印速递快，数据准时接收不会造成数据丢失的优点；
[0019]③解决了工厂生产为了能正确打印产品标识，而需降低生长线生产速度的问题，本申请提案采用FPGA浮点数分频技术，实现喷头的任意速率打印，具有很强的适应性同时大大提供生产效率的优点。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型基于FPGA的高速大字符喷码系统示意图。
[0021]图2是本实用新型当所述主控机单元为工控机时，本实用新型系统原理框图。
[0022]图3是本实用新型当所述主控机单元为PC机时，本实用新型系统原理框图。
[0023]图4是本实用新型当所述主控机单元为工控机和PC机时，本实用新型系统原理框图。
[0024]图中:1-PC机，2-工控机，3-FPGA，4_并行数据传输接口，5-485，6-USB，7_大字符喷头，8-光电传感器，9-键盘，10-触摸屏，11-数据传输中继器，12-喷头控制单元。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
[0026]如图1-4所示，本实用新型的一种基于FPGA的高速大字符喷码系统，包括外部录入设备(为键盘或触摸屏等输入设备)、主控机单元、喷头控制单元、光电传感器及大字符喷头;
[0027]所述外部录入设备与主控机单元连接，用于实现打印信息的录入；
[0028]所述主控机单元用于实现对外部录入设备录入的信息进行编辑，并将编辑后的数据传输给所述喷头控制单元单元；
[0029]所述喷头控制单元包括通信模块、第一FPGA模块，所述通信模块用于接收所述主控机单元传输的数据，所述第一 FPGA模块用于接收经所述通信模块传输的数据;所述喷头控制单元还与所述光电传感器和大字符喷头连接，通过所述第一 FPGA模块接收光电传感器的信号，进而控制大字符喷头打印；