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用USB和蓝牙技术在现有打印机上实现无线打印

上网日期: 2004年05月14日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:USB? 通用串行总线? Bluetooth? 蓝牙?

通过实施本文介绍的一种将蓝牙与嵌入式USB主机技术结合起来的参考设计,可将原有打印机改造成拥有蓝牙功能的无线打印机,也可将该解决方案集成到新的打印机设计中,以便在此类打印机中引入低成本蓝牙技术。

虽然很多消费者每隔几年就要更换一次PC,但并不更换打印机。本文所介绍的USB打印机加密狗(dongle)参考设计将蓝牙与嵌入式USB主机技术结合起来,以低于15美元的总材料费用将专门的无线打印功能引入到有线打印机中。这使得任何一种打印机都能拥有一个与配备了蓝牙及微软Windows XP操作系统的计算机进行通信的USB端口。

这种方案所拥有的优势是多方面的。首先,在办公室环境中,来访者无需取得办公室局域网的登录密码即可使用该办公室的蓝牙打印机来打印文件,这能避免来访者接触公司的机密数据。其次,对于消费者而言,该方案使他们无需使用PC即可从家中任何地方来使用蓝牙打印机。

在适配器设计中,一般在其打印机侧需要一个USB主机,因为从市场上购买的现有目标打印机采用了USB外设接口。而一项被称为“USB On-the-Go (OTG)”的新技术则能为打印机这类单机设备提供主机能力,从而无需用PC作为主机。

USB的标准实现已被证明是一种便于使用的外设接口。这种协议被设计成采用单一总线控制器,一般是一台PC。除非是控制器(PC)授权,否则外围设备就不能使用总线。而且假如控制器不适当地查询总线上的外设,甚至连中断都不会发生。

已获得USB实施者论坛批准的OTG规范,为具有OTG功能的设备成为以前由PC所扮演的角色——USB主机提供了一种新的手段。利用OTG技术,您现在可以直接从具有OTG功能的数码相机上向USB打印机输出打印;您也可以将OTG PDA与OTG手机相连。OTG双角色设备(DRD)即可以是主机同时又可以是外围设备。主机及外设DRD甚至可交换采用“主机协商协议(HNP)”的角色。

嵌入式主机

几乎所有台式机操作系统都包含有USB主机堆栈,亦即OS与相连USB外设进行通信所需的USB框架及驱动器。但目前许多嵌入式设备仍缺乏这种功能,因此必须创建USB主机堆栈以便为嵌入式设备提供充当USB主机的能力。

一般而言,一台运行现代操作系统的PC可同时拥有数百甚至数千个USB驱动器,并能从中选择一个驱动器来支持一台特定的USB设备。但由于资源有限,目前的嵌入式产品中很少有支持这么多设备的产品。因此OTG规定,DRD必须具有它要支持的每种或每一类USB设备的驱动器,即所谓的“目标外设列表(TPL)”,它一般由几种或几类USB设备驱动器组成。

当把USB外设与一台充当主机的OTG设备相连时,该OTG设备即会尝试从其TPL中匹配出一个驱动器。如果匹配成功,则该外设即会被列入并开始启动一次对话。如果匹配不成功,则不会被列入。(如果外设未能被列入而且它同时是一台OTG DRD的话,则相连设备即会利用HNP来自动转换其各自的角色)。

我们这里讨论的蓝牙/USB打印机适配器,可为打印机提供一种与任何遵循打印机类协议的USB打印机进行无线通信的能力。适配器中的嵌入式系统必须能充当打印机的USB主机,且还必须能通过蓝牙无线电来向打印机发送接收到的数据。这意味着该嵌入式系统拥有带TPL功能的USB框架及USB打印机类驱动器。图1:通过将蓝牙无线连接与嵌入式主机处理及存储器进行整合,无需主机PC,新型及旧打印机即可支持与无线客户机设备的直接连接。

当给适配器加电时,该USB框架即被初始化并等待连入的USB外设。如果USB外设为遵循打印机类协议的设备,则它将被列入设备列表中并与一个满足打印机类规范要求的驱动器(使用TPL)进行连接。当该驱动器被初始化后,它即会建立起与蓝牙无线电的通信,而后,从蓝牙无线电上接收到的任何数据都会被发送到这台运行USB打印机类协议的打印机上。

这种USB打印机加密狗还支持HCRP(Hardcopy Cable Replacement Profile),这是一种包括但不限于以接近1Mbps的蓝牙极限速率来打印及扫描任何类型文档的特性。

例如,HCRP支持IEEE 1284 ID字符串,这是一种用于识别主机驱动器的传输未知方法。这使得主机能利用现有解决方案,并能清楚地将其扩展成包含蓝牙。客户可通过查询服务器上的IEEE 1284 ID字符串来决定与服务器对话需加载哪一个驱动器。

利用客户机设备上的驱动器(譬如Microsoft XP协议集 中的HCRP)可进行数据传输。也有其他一些可用来支持打印及扫描的现有蓝牙特性,但HCRP专门用于硬拷贝应用。它只需一层很“薄”的支持代码,且还能提供用于大量数据打印及扫描的适当机制。HCRP在L2CAP上实现,而这能避免对更高层蓝牙栈的需求(如通过RFCOMM)。

如果再结合包含与蓝牙相兼容软件集的闪存ROM,由蓝牙单芯片无线电、基带及集成微处理器组成的解决方案则可提供一种用于无线数据及语音通信的全协议遵循系统。而HCRP、与打印机的必要接口及所有蓝牙固件功能,都能存储在蓝牙芯片闪存中。

无需再增加使用另一个微处理器的成本及复杂性,且还能将全部蓝牙及打印处理集成在一块芯片上。通过利用蓝牙芯片的如下特性——即无需征得“蓝牙特殊兴趣小组”的再确认便允许应用程序与蓝牙协议集进行接口——还可面向不同打印机对设计进行定制。

为进一步降低USB打印机加密狗的设计成本,可将固件烧进蓝牙芯片的ROM中,也可利用其他特性来减少对除天线以外的其他任何射频器件的需求。

通过简单地实施以上技术,可将原有打印机改造成拥有蓝牙功能的无线打印机。尽管蓝牙打印机正变得越来越普及,但这种设计可延长旧打印机的使用寿命。此外,也可将该解决方案集成到新的打印机设计中,以便在此类打印机中引入低成本蓝牙技术。

作者:DeVerl Stokes


首席软件架构师


Cypress半导体公司

Kristine Overlaur


技术营销经理


Cambridge Silicon Radio公司







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