总体实现 - 基于FPGA的同步FIFO在大幅面高速彩色喷绘机喷头数据传输中的应用

　3总体实现

　　3.1喷头接口模块

　　喷头接口模块接收来自于上位机的打印图像数据，在喷头数据时钟clk的同步下，向喷头送出喷头数据。依据运动控制模块传出的当前位置和自身存储的打印位置，送出点火信号fire。

　　由于喷头要求将0~255喷孔和256~511喷孔的数据同时送出，因此，喷头接口应该至少能存储512个喷孔的数据，每喷孔1bit数据，共64B，32个半字(16bit)。为保证实时性，这些数据应该通过缓冲与上位机接口，最好的缓冲就是FIFO。其设计原理图如图2所示。

　　3.2移位控制器

　　移位控制器负责从数据缓存FIFO1中读出数据，并按需要的顺序装入到FIFO2中，在FIFO2装满的同时读取两个数据缓存中的数据并进行移位操作。控制器运转的另一个条件是上一个装入-点火周期完成，因此必须在检测到点火信号变为低电平后才能触发。其设计ASM图如图3所示。

　　3.3波形验证

　　输出控制器完成输出数据的装载和移位输出的控制。具体要求是当数据向数据缓存FIFO1装载已经完成并到达点火边缘时，自动进行256bit数据的装载和移位，达到0~511孔同时装入数据的目的。然后等待点火信号，当第一个点火信号过后，就可重复装入输出。其波形验证如图4所示。

　　随着图像逐步向大格式方向发展，无论研究还是生产都对上位机和打印机之间的数据传输速度要求越来越高。因此，不仅要利用FIFO作为缓冲来解决喷头和上位机存在的像素数据方向相反的问题，而且要利用异步FIFO用不同时钟驱动读写的特性，使其自动读取USB芯片内的数据，从而大大提高数据传输速度，解决数据传输的实时性问题。该设计已经应用于实际开发项目中，并使大幅面高速彩色喷绘机的数据传输速率和图像正确性得到了极大的改善。