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1、南京邮电大学毕 业 设 计（论 文）题 目基于Cortex M3的微型热敏打印机控制电路设计与实现专 业电气工程及其自动化学生姓名李前洋班级学号B080504 B08050425指导教师张腾飞指导单位南京邮电大学自动化学院日期：2012年 03月 14日至 2012年 06月 05日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。论文作者签名： 日期： 年 月
2、 日摘 要微型热敏打印机在现代生活中应用得越来越广泛、深入，随着用户需求的多样化，市场上出现了各式各样的专用微型打印机，但由于其种类繁多，针对性太强，各个厂商之间的产品互不兼容，造成了一定的资源浪费。笔者为微型热敏打印机开发了一套完整的控制电路，编写具有专门数据接口的上位机来控制嵌入式芯片进而控制微型热敏打印机打印数据，使得相关人员在二次开发时可以专注于应用开发。本文详细地介绍了基于Cortex-M3的微型热敏打印机控制电路的设计与实现、上位机的编写、多线程技术的应用等，同时也给出了开发STM32F103系列最小系统板的具体过程，以及开发过程中的注意点等，此外作者也给出了自己在实际开发中掌握的
3、一些技巧及开发经验。关键词：热敏打印机；嵌入式系统；STM32；PCB设计；VB.NETABSTRACTMiniature thermal printer applications in modern life is more extensivein modern life, in-depth, with the diversification of users needs, a wide variety of special micro-printer comes out in the market, but because of its wide range of targeted too
4、, allthe products are not compatible between manufacturers, resulting in a waste of resources.I have developed for the miniature thermal printer with a complete set of control circuit, to write with a special data interface, the host computer to control the embedded chip and then control the miniatu
5、re thermal printer, print data, and enables staff can focus on application development in the secondary development . This article described in detail based on the Cortex-M3-miniature thermal printer control circuit design and implementation of the host computer to write multi-threaded application,
6、minimum system board in the development of STM32F103 series is also given specific process, as well as development attention to points in the process, in addition to the author also gives the master in the actual development of skills and development experience.Key words：Miniature Thermal Printer；Em
7、bedded Operating System；STM32；PCB Design；VB.NET目录第一章绪论11.1 课题背景11.2 嵌入式的定义11.3 嵌入式的发展历史21.4 嵌入式系统的应用领域41.5 本文结构安排5第二章总体方案设计62.1 STM32单片机简介62.2 热敏打印机介绍92.2.2 热敏打印机常规驱动控制方式102.3 系统功能及结构122.4 总体方案设计132.4.1 上位机编写软件选择132.4.2 主控芯片选择132.5 本章小结14第三章硬件单元设计153.1 最小系统板的设计153.1.1 最小系统板开发软件介绍153.1.2 最小系统板硬件设计173
8、.2 电源模块的设计203.3 控制电路的设计213.4 本章小结22第四章通信协议234.1 RS-232串口通信协议234.2 打印机控制命令244.3 本章小结26第五章软件单元设计275.1 开发工具介绍275.1.1 Visual Studio 2010275.1.2 Keil Vision4 (RealView MDK)285.2 多线程技术285.3 上位机编写295.4 本章小结31第六章系统调试326.1 第一阶段调试326.2 第二阶段调试326.3 本章小结34结束语35致谢36参考文献37附录A 上位机软件部分代码38第一章绪论1.1课题背景通信电子计算机自20世纪40
9、年代诞生之后，一直向着高性能和智能化两个方向发展。但在近20年间特别是近10年，借助于微电子技术、通信技术和感知测量技术的发展，一个完整的计算机系统可以在更小的空间内实现，且仍能满足用户的需求，这使得计算机系统的应用范围从传统的科学计算与信息处理进一步拓展到通信、娱乐、视讯、测量、控制、国防、航空航天等各类应用，这种趋势体现为近年嵌入式技术的兴起，大量计算机系统设计的折目标，也由传统的以高性能为重偏向更加强调满足用户需求和资源约束的平衡设计。在这种产业背景下，作为一家在20世纪90年代初刚刚推出ARM内核的小公司，就在20年内迅速成长为全球领先的嵌入式与移动领域的旗舰厂商，今天，基于ARM内核
10、的芯片年销量就超过百，ARM已经成为嵌入式领域的事实标准之一。Cortex系列内核是ARM公司在新的技术条件推出的全新ARM内核产品，并按照市场和应用不同分为高性能、控制和实时应用三个系列，即Cortex-A，Cortex-M和Cortex-R，其中Cortex-M3内核旨在面向控制类应用，提供一种高性能，低成本、具有卓越计算能力和出色中断响应速度的32位嵌入式平台。由于Cortex-M3定位准确，出色地平衡了成本、性能、功耗等各方面的要求，在市场上迅速被ST，TI，Philips/NXP等众多厂商所接受，并在实际中替代了传统应用中大量的16位和高端8位芯片。其中，ST公司推出的STM32F1
11、03系列通用微控制芯片性能优越、成本低廉、资源丰富，尤其适合工业自动化测控应用，自推出伊始就获得了市场的高度认可并在实际中获得了广泛应用，也恰好为本课题偏重市场和自动化类应用的定位提供了完善的硬件支持。1.2嵌入式的定义由于嵌入式系统技术与非计算机学科如电子、通信、传感与测量、控制等学科的结合非常紧密，应用范围非常广泛，以至于很难给出一个严格的、公认的嵌入式系统定义，这里仅给出一个比较全面合理的说明：嵌入式系统是以应用为核心，以现代计算机技术为基础，能够根据用户需求（功能、可靠性、成本、体积、功耗、环境等）灵活裁剪软硬件模块的专用计算机系统。在上述关于什么是嵌入式系统的说明中，有这样几个要点：
12、l 以应用为中心：强调嵌入式系统的目标是满足用户的特定需求，而不是像前的PC机那样定位在通用信息处理。就绝大多数完整的嵌入式系统而言，用户打开电源即可直接享用其功能，无需二次开发或仅需少量配置操作。l 专用性：嵌入式系统的应用场合大多数对可靠性、实时性有较高要求，这样就决定了服务于特定应用的专用系统是嵌入式系统的主流模式，它并不强调系统的通用性和可扩展性，这与20世纪80年代强调通用化的微型计算机技术在出发点上是根本不同的。这种专用性通常也导致嵌入式系统是一个软硬件紧密集成的最终系统，因为这样才能更有效地提高整个系统的可靠性并降低成本，并使之具有更好的用户体验。l 以现代计算机技术为核心：嵌入
13、式系统的最基本支撑技术，大致上包括集成电路设计技术、系统结构技术、传感与检测技术、嵌入式操作系统（Enbedded OS/EOS）和实时操作系统（RTOS）技术、资源受限系统的高可靠软件开发技术、系统形式化规范与验证技术、通信技术、低功耗技术、特定应用领域的数据分析、信号处理和控制优化技术等，它们围绕计算机基本原理，集成进特定的专用设备就形成了一个嵌入式系统。所以本质上嵌入式系统也是各种技术的集大成者。l 软件硬件可裁剪：嵌入式系统针对的应用场景如此之多，并带来差异性极大的设计指标要求（功能、性能、可靠性、成本、功耗），以至于现实上很难有一套方案满足所有的系统要求，因此根据需求的不同，灵活裁剪
14、软硬件、组建体符合要求的最终系统是嵌入式技术发展的必然技术路线。外围技术系统可靠性设计与评估软件工程与形式化技术传感与测量控制系统分析与综合低功耗系统设计信息处理技术并行计算与系统结构网络与通信传感器网络与物联网核心技术计算机原理电路原理与设计总线与接口技术嵌入式操作系统与基础软件图1-1嵌入式系统的核心技术与外围技术1.3嵌入式的发展历史嵌入式系统的发展主要来源于两大动力：社会需求的拉动与先进技术的推动，而且需求拉动为主，技术推动为辅。需求提供了市场，带动了新技术的产生，刺激了新技术的推广，如果没有需求就没有市场，再好的技术也会走向消亡；另一方面，技术在一定程度上也可以反作用于需求，因为先进
15、的技术使得不可能成为可能，使人们最初的梦想成为现实，最终有可能创造出新的需求和市场。大规模集成电路设计技术网络与通信技术传感与检测技术信息处理技术技术驱动嵌入式系统产业控制测量电信能源医疗航天交通安全需求牵引图1-2嵌入式系统产业的发展动力示意图：需求拉动和技术驱动嵌入式系统的发展也深受这两大动力的左右。让我们简单回顾一下其发展规律：20世纪3050年代：计算机诞生，十余台设计各异的计算机诞生在世界各地，并很快统一到冯诺依曼架构下。1958年，TI公司的杰克基尔比发明了第一块集成电路，从此，计算机技术的发展与集成电路工艺的发展紧密结合在一起。1961年，TI公司研发出第一个基于IC的计算机。1964年，全球IC出货量首次超过10亿美元。1965年，高登摩尔提出了描述集成电路工业发展规律的摩尔定律；同年，中国的第一块集成电路诞生，仅比美国晚了7年。1968年，Intel公司诞生，推出第一片1K字节的RAM。1971年，Intel推出微处理器4004.这是第一块在实际中被广泛使用的CPU芯片。紧接着，TI，Zilog，Motorola分别于1971、1973、1974年推出了基于半
