高速数字喷墨打印领域专用SoC研究与设计

摘要

针对高速数字喷墨打印对高带宽、低延迟、低抖动的打印数据传输,以及高并发的位操作喷孔控制等需求,设计了一种领域专用SoC架构并实现了软硬件系统.通过StandaloneOS下的轻量级网络传输减少了操作系统带来的传输抖动,保持稳定高速的数据传输;基于片内高速总线提升了主控系统与喷头控制模块之间的传输带宽,降低了信号传递的延迟;通过设计位操作协处理模块,实现了对喷孔阵列的高并发控制.基于ZYNQ7020 FPGA SoC平台实现了上述SoC架构及系统,实验结果表明:该系统从上位机接收打印数据时,采用千兆以太网传输速率可以稳定保持在947 Mbps;片内总线传输带宽可达800 MB/s,指令传输延迟在10 ns内;系统的位操作数据处理频率可达64 MHz;整个系统的数据吞吐率可达1500 Mbit/s,数据传输抖动在20 ns内.该系统可驱动具有30720个喷孔的打印机喷头以600 dpi的打印精度完成200 cm/s的打印工作,在1200 dpi的打印精度下仍表现出优良的性能,为突破高速数字喷墨打印的速度瓶颈提供了新的技术思路.