Technology
プリンター制御組み込みソフト設計
(プリンターせいぎょくみこみソフトせっけい)
プリンター制御組み込みソフト設計とは、マイコンを搭載した計測機器、計量機器、操作端末などからプリンターを直接制御し、パソコンを介さずに計測値、計量結果、日時、品種、警報などを印刷するための組み込みソフトウェア設計です。
パソコンでは、一般にOSへプリンタードライバーをインストールし、アプリケーションから印刷します。一方、組み込み機器では、利用するプリンターの通信仕様や制御コマンドに合わせて、データ送信、印字レイアウト、異常監視などの機能を機器側のソフトウェアへ実装する必要があります。
プリンター制御組み込みソフトの仕組み
組み込み機器のマイコンは、内部に保持している計測値や設定値を文字列へ変換し、プリンターが解釈できるコマンドと組み合わせて送信します。プリンターは受信したデータに従い、文字、数値、罫線、バーコードなどを用紙へ印刷します。
例えば、計量完了時に実績重量を印刷する場合、マイコンは計量値、単位、日時、品種名などを取得し、あらかじめ決めた順序と位置に並べます。その後、印字開始や改行、用紙送り、カットなどのコマンドを付加してプリンターへ送信します。
プリンター側に印字フォーマットを登録し、組み込み機器からフォーマット番号と可変データだけを送る方式もあります。この方式では送信データ量を抑えられますが、プリンター側の登録内容と機器側の制御を一致させる必要があります。
パソコンによる印刷との違い
パソコンでは、OSとプリンタードライバーが、アプリケーションから受け取った印刷内容をプリンター固有のデータへ変換します。そのため、利用者はプリンター内部の制御コマンドを意識せずに印刷できる場合が一般的です。
組み込み機器には、パソコンと同じOSやプリンタードライバーを搭載できない場合があります。そのため、プリンターの仕様書を確認し、マイコンから直接送信できるように通信処理やコマンド生成処理を設計します。
パソコンを介在させない構成は、装置をコンパクトにまとめやすく、機器の起動後すぐに印刷機能を利用しやすいことが特徴です。一方で、接続できるプリンターや印刷機能は、組み込みソフトが対応した仕様の範囲に限られます。
主な用途
プリンター制御組み込みソフトは、計測・計量機器や専用装置において、結果をその場で紙へ出力する用途に利用されます。
- 計量完了時の重量、日時、品種の印刷
- 電力、流量、温度などの計測結果の出力
- 日報、月報、積算値などの定期印刷
- 警報内容や発生時刻の印刷
- 製品番号やロット番号を記載したラベルの発行
- 点検結果や校正記録の出力
計量機器では、安定した重量値が確定した時点で自動印刷するほか、作業者が印刷キーを押したときだけ出力する方式があります。二重印刷を防ぐため、同じ計量結果をすでに印刷したかどうかを機器側で管理することもあります。
対応する通信方式
シリアル通信
RS-232Cなどのシリアル通信は、組み込み機器と小型プリンターを接続する方式として使用されます。通信速度、データ長、パリティ、ストップビット、フロー制御などを、送信側とプリンター側で一致させます。
構成が比較的簡潔ですが、接続距離、コネクタ、信号レベル、通信条件を確認する必要があります。
USB通信
USB対応プリンターを接続する場合、組み込み機器側がUSBホストとして動作し、対象プリンターの通信方式に対応する必要があります。コネクタが同じUSBであっても、すべてのプリンターをそのまま制御できるわけではありません。
プリンターが使用するUSBクラスやメーカー独自仕様を確認し、組み込み機器のハードウェアとソフトウェアで対応可能かを判断します。
Ethernet通信
Ethernet対応プリンターでは、TCP/IPなどを利用してネットワーク経由で印刷データを送信できます。機器とプリンターを離して設置しやすい一方、IPアドレス、通信ポート、接続状態、再接続処理などの管理が必要です。
設計上のポイント
プリンター固有の制御コマンド
プリンターによって、文字サイズ、印字位置、用紙送り、カット、バーコード印刷などを指定するコマンドが異なります。使用する機種のコマンド仕様を確認し、必要な機能を組み込みソフトへ実装します。
プリンターを別機種へ変更すると、通信条件やコマンドが変わり、ソフトウェアの変更が必要になる場合があります。将来の更新も考慮して、機種に依存する処理を整理して設計します。
数値と文字列の変換
計量値や計測値は、マイコン内部では数値データとして扱われます。印刷時には、小数点位置、符号、単位、桁数などを整えた文字列へ変換します。
異常値や計測範囲外の場合に、数値の代わりに警告を印刷するなど、データ状態に応じた表示方法も定めます。日本語を印刷する場合は、プリンターが対応する文字コードや搭載フォントの確認が必要です。
印刷状態と異常の監視
プリンターによっては、用紙切れ、カバー開放、オフライン、印字ヘッド異常などの状態を、接点信号や通信応答で取得できます。組み込み機器側で状態を確認し、画面表示や警報出力によって作業者へ知らせます。
印刷指令を送信できたことと、実際に印刷が完了したことは同じではありません。記録の欠落が問題になる場合は、プリンターからの応答や完了信号を確認する構成を検討します。
通信断と再印刷処理
印刷中に通信が途絶えると、帳票の一部だけが出力されたり、印刷されなかったりする場合があります。一定時間応答がない場合はタイムアウトとして処理し、再送や再印刷を行うか、作業者の確認を求めます。
再送によって同じ帳票が重複して印刷される可能性もあるため、印刷番号や発行済み状態を管理します。必要に応じて、再発行した帳票であることを識別できる情報を印刷します。
メモリ容量と処理負荷
組み込み機器では、パソコンと比べて使用できるメモリや処理能力が限られる場合があります。大きな画像、複雑な帳票、多数のフォントを扱う場合は、必要な容量や処理時間を確認します。
設備制御や計測処理と印刷処理を同時に行う場合は、印刷通信によって本来の計測周期や制御周期へ影響を与えないように設計します。
ハカルプラスの対応
ハカルプラスでは、計量制御盤や計測機器などのマイコン搭載製品にプリンターを直接接続し、パソコンを介さずに印刷する組み込みソフトウェアの開発実績があります。
使用するプリンターの通信方式やコマンド仕様を確認し、計測値、計量実績、積算値、日時、警報などを所定のフォーマットで出力する処理を設計します。印刷タイミング、用紙送り、再印刷、通信異常、用紙切れなどの処理も、製品の用途に合わせて組み込みます。
また、マイコン回路、通信インターフェース、表示・操作部、データ保存機能を含めて設計し、計測から記録出力までを1台の機器で行う構成を検討できます。既存製品へプリンター機能を追加する場合は、マイコンの処理能力、メモリ容量、通信端子、電源容量などを確認します。
よくある質問
Q. パソコンなしでプリンターを制御できますか？
A. 組み込み機器がプリンターの通信方式と制御コマンドに対応していれば可能です。マイコンから印字データを直接送信して印刷します。
Q. 市販のUSBプリンターをそのまま接続できますか？
A. 必ず接続できるとは限りません。組み込み機器側のUSBホスト機能と、プリンターのUSB通信仕様に対応したソフトウェアが必要です。
Q. 日本語やバーコードも印刷できますか？
A. プリンターが対応する文字、フォント、バーコード形式であれば印刷できます。文字コードやプリンター固有のコマンドを確認して設計します。
Q. 用紙切れを機器の画面に表示できますか？
A. プリンターから用紙切れ状態を接点信号または通信で取得できる場合は表示できます。対応可能な状態情報はプリンターの仕様によって異なります。
Q. プリンターを別の機種へ交換できますか？
A. 通信方式や制御コマンドが異なる場合は、組み込みソフトの変更が必要です。外形、電源、通信条件、印字仕様を確認して対応範囲を判断します。