论文部分内容阅读
打印机作为计算机外设的重要组成部分,在各种办公场合应用非常广泛。随着打印机技术的不断发展,打印机功能更加强大、更加智能化,与此同时打印机的安全漏洞也不断增加,由打印机导致的数据泄露问题屡见不鲜。打印机控制器作为打印机核心部件,其安全性对于打印及系统的安全性至关重要,而如今市面上的打印机控制器普遍采用SoC技术,被日本和美国各大公司垄断,对我国的信息安全构成威胁。为确保我国在未来国际局势下不受制于人,打印机控制器实现自主可控势在必行。本文以C9000国产处理器为核心,构建打印控制SoC,设计并实现了打印SoC处理器的验证系统。本文以国产C9000处理器为核心,构建打印控制SoC,并设计硬件验证平台,在硬件平台上完成操作系统移植、打印相关IP核的互联和功能验证等相关工作,主要的研究工作如下:(1)本文基于打印机的原理,分析了打印控制SoC的功能和需求,据此设计了国产处理器C9000+FPGA的SoC架构。C9000处理器端运行定制的嵌入式Linux系统,提供网络接口和USB从口供主机连接,接受并处理主机发来的打印数据;同时提供USB主口接入U盘。FPGA端负责数据、图像处理、运动控制、定影温度控制、转印高压控制和打印头引擎控制。C9000处理器与FPGA之间通过EBC总线实现互联。(2)本文设计并实现了打印控制SoC的硬件验证平台。主要工作包括总体硬件架构设计,USB接口、网络接口、串口、DDR3 RAM、Norflash、系统供电等模块的电路设计,打印控制SoC核心板的制板、焊接和调试。(3)本文针对打印机系统作业特点,对Linux操作系统进行裁剪,实现了针对C9000构建的打印控制SOC的系统定制。主要工作内容包括Linux BootLoader的设计与实现,设备树的编写,内核的修改,Flash驱动程序的实现。通过这些工作,实现了稳定的Linux环境,配置了处理器端的网络接口,USB主口,USB从口,Norflash存储器,创建了处理器端的程序运行环境。(4)本文基于Linux驱动技术和FPGA逻辑设计技术,设计并实现了处理器与FPGA的互联方案,该互联方案分为三部分:Linux底层设置、EBC总线驱动设计与实现、FPGA端EBC译码模块的实现。通过这些工作,实现了嵌入式Linux系统在用户层应用上对FPGA模块的数据操作,将处理器和FPGA两个部分相连。最后,在设计的硬件验证平台上,对以C9000和FPGA构建的打印控制SoC进行系统测试和验证。包括处理器端的网络接口、USB接口、UART接口等功能和性能的测试,EBC总线驱动和逻辑测试,打印图像处理算法模块测试以及数据压缩解压缩测试等,通过上述各个功能模块的测试验证了该打印控制SoC设计的正确性本文通过国产C9000与FPGA构建自主可控的打印控制SoC处理器,并设计和实现了硬件验证平台,对打印控制SoC相关的功能模块进行了功能和性能的测试,测试结果表明,本文设计的打印控制SoC能够满足中速打印系统的数据处理和控制要求。本文工作为实现打印处理器国产化迈出坚实的一步,并对构建自主可控安全打印系统具有借鉴作用。