基于開源軟件的嵌入式網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器

1、基于開源軟件的嵌入式網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器首都師范大學徐遠超中國科學院計算技術(shù)研究所江濤引言目前常用的打印機有兩種接口形式：USB口和Ethernet網(wǎng)口。由于價格相對較低，USB口的打印機更為普遍。USB口打印機不能獨立工作，必須依附于一臺主機。為了在一個局域網(wǎng)環(huán)境*享使用一臺USB口打印機，需要為該打印機配備一臺服務(wù)器，然后通過共享設(shè)置實現(xiàn)打印機的網(wǎng)絡(luò)共享。這種方式有幾個方面的缺陷：需要占用一臺服務(wù)器資源；耗電；容易中毒導致無法正常打??；由于長時間不間斷首都師范大學 徐遠超中國科學院計算技術(shù)研究所 江濤引 言目前常用的打印機有兩種接口形式：USB口和Ethernet網(wǎng)口。由于價格相對較低，USB口

2、的打印機更為普遍。USB口打印機不能獨立工作，必須依附于一臺主機。為了在一個局域網(wǎng)環(huán)境*享使用一臺USB口打印機，需要為該打印機配備一臺服務(wù)器，然后通過共享設(shè)置實現(xiàn)打印機的網(wǎng)絡(luò)共享。這種方式有幾個方面的缺陷：需要占用一臺服務(wù)器資源；耗電；容易中毒導致無法正常打??；由于長時間不間斷運行，出現(xiàn)故障的概率高，導致無法打??；占用辦公空間。隨著嵌入式處理器主頻的不斷提高，設(shè)計專門的嵌入式網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器已經(jīng)成為共識。HP等很少的幾家打印機公司在幾年以前就推出了這樣的嵌人式設(shè)備，但基本上都只針對本公司特定的幾種打印機，無法做到通用。很多文獻，如參考文獻1、2中提到的設(shè)計方案不夠具體?；谶@些情況，設(shè)計并實現(xiàn)

3、了一款基于Linux的嵌入式網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器，硬件設(shè)計簡單，軟件完全開源，只要有Linux下的打印驅(qū)動，就可以支持。1 總體方案設(shè)計要把USB口打印機連入網(wǎng)絡(luò)，有兩種設(shè)計方案，一種是使用USB以太網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換器，另一種是設(shè)計一個帶有USB口和以太網(wǎng)網(wǎng)口(包含操作系統(tǒng))的嵌人式設(shè)備。盡管協(xié)議轉(zhuǎn)換器軟硬件簡單，但不支持多用戶同時并發(fā)打印，也就無法實現(xiàn)共享打印的要求。1.1 硬件設(shè)計筆者是在中科院計算所自主研制基于龍芯1號核的“聚芯SoC”1000C上實驗的，主頻266MHz。作為產(chǎn)品，只需要提供電源接口、USB口和以太網(wǎng)口。調(diào)試階段，增加串口和JTAG調(diào)試接口?？紤]到多用戶并發(fā)打印的負載和實際測試效果

4、，因為移植的開源軟件有很多依賴庫，所占空間較大，故選用的是1 GB容量的Flash。打印過程中，打印文件在內(nèi)存中緩存，為了應(yīng)對較大的打印文件和提高運行速度，建議選擇256MB以上的SDRAM。嵌入式網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。1.2軟件設(shè)計軟件設(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的重點，也是難點。在設(shè)計思想上，強調(diào)盡可能使用開源軟件，主要是為了縮短研發(fā)周期并能保證打印系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。操作系統(tǒng)選擇目前主流的Linux操作系統(tǒng)。Linux操作系統(tǒng)下的打印控制系統(tǒng)根據(jù)打印機的命令方式，分為文本打印機、Post-Script打印機和其他種類。文本打印機不需要驅(qū)動程序，就可以直接用cat命令驅(qū)動打印機，但

5、只能打印英文，已很少使用。PostScript(簡稱PS)是一種繪圖能力很強的解釋性腳本語言，由Adobe公司制定。它因占用系統(tǒng)資源少，處理過程標準化與設(shè)備無關(guān)而被廣泛應(yīng)用。直接支持PostScript的打印機通常都是比較高級的辦公打印機，對于這類打印機來說，PS語言是它們和計算機之間溝通的最簡便的方式，應(yīng)用程序可以將生成的PS文檔直接發(fā)給打印機打印。但大多數(shù)情況下使用的是各種比較低檔的，不能直接支持PostScript的打印機，這類打印機只能識別各廠家自己的指令集。因此，必須采取一種機制，把PostScript格式轉(zhuǎn)換成打印機能夠識別的命令格式，而GhostScript程序就是用來完成這個工

6、作的。Ghostscript將PostScript轉(zhuǎn)換成各種打印機能夠識別的格式。打印機驅(qū)動程序是應(yīng)用軟件與打印機之間交流的橋梁，它可以將轉(zhuǎn)化好的打印文件，按照各種打印機不同的格式發(fā)送給打印機，因此不同的打印機都有自己特有的打印驅(qū)動程序。另外，隨驅(qū)動程序一起發(fā)布的還有PPD文檔，PPD(PostScript Printer Description)是用來描述打印機功能的文件，里面包含了字體、打印頁面等的一些描述。在使用一款打印機之前，必須找到其相應(yīng)的PPD文件，并正確地安裝到打印管理器程序上。筆者所用打印機為HP 1020plus激光打印機，CUPS不附帶此驅(qū)動，只能另行安裝。為了讓不同的作業(yè)

7、在打印的時候不產(chǎn)生沖突，就需要一個打印管理程序。這類管理程序很多，使用最為廣泛的莫過于CUPS。CUPS接收要打印的文件；通過文件的類型判斷是否需要將其轉(zhuǎn)換為PostScript，如果需要，則調(diào)用相應(yīng)的應(yīng)用程序進行轉(zhuǎn)換；通過PPD文件來判斷Ghost-Script應(yīng)使用何種驅(qū)動處理此PostScript文件；把Ghost-Script處理的結(jié)果輸出到打印設(shè)備上。在打印管理程序和Ghostscript之間，通常還安裝一種統(tǒng)一的打印過濾器程序foomatic-rip。它是用perl編寫的腳本程序，打印管理程序通過它調(diào)用Ghostscript程序，從而把PostScript作業(yè)轉(zhuǎn)換成PPD文件描述的

8、打印機自身能夠識別的格式。2幾個關(guān)鍵問題2.1軟件的交叉編譯由前面的分析可知，打印服務(wù)器需要的開源軟件支持，為了運行于嵌入式Linux環(huán)境，需要對它們一一進行交叉編譯。通常的編譯方法是在宿主機上進行，筆者在反復實驗后不得不放棄，原因在于這些開源軟件還依賴于很多的其他軟件包。建議編譯安裝直接在開發(fā)板上進行，雖然速度較慢，但可以及時發(fā)現(xiàn)缺少的包。此編譯過程大約需要一周的時間。2.2 CGI程序的編寫嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通常都提供web管理方式，用以修改配置等。以修改IP地址為例，需要修改源碼目錄下的cgi-bin子目錄下的adminC文件，參照do_am_printer()函數(shù)新增函數(shù)do_modify

9、_ip，此函數(shù)的功能為讀取IP地址所在的配置文件，將IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認網(wǎng)關(guān)等顯示在頁面文本框中，允許修改，提交修改時該函數(shù)將新的參數(shù)覆蓋原配置文件中舊的參數(shù)。為實現(xiàn)這一功能，主要用到了CUPS提供的文件操作函數(shù)cupsFileGets、cupsFileOpen、cupsFilePrintf，和有關(guān)CGI變量的讀寫函數(shù)cgiGetVariable、cgiSetVariable和界面的顯示函數(shù)cgiStartHTM如IP地址L(title)、cgiCopyTemplateLang(“error_iptmpl”)、cgiEndHTML()。有關(guān)文件的讀寫操作，可參照CUPS目錄下的testfi

10、lec文件。2.3界面和提示語言漢化CUPS支持多國語言版本，如果漢化，需要對界面標識、提示、按鈕等全面進行漢化，工作量較大，需要修改docindexhtml，需要把templates語言版本挪到最外層，需要在localecups_zhpo修改或增加新的中英文對照信息。更詳細的信息可參考CUPS運行后通過瀏覽器訪問http：localhost：631help下的Translating and Customizing CUPS文檔。2.4 CUPS配置與調(diào)試編輯etccupscupsdconf在Location選項中添加容許訪問的網(wǎng)段。為簡單起見，在Order allow，deny后直接輸入Al

11、low all即可。編輯etccupsmimeconvs，找到applicationoctet-stream applicationvndcups-raw 0-行，將其注釋掉，否則pdf、doc等文件格式將不被支持，提示“Print file wasnot accepted(Unsupported formatapplicationoctet-stream!)”錯誤。另外，要將防火墻中對631端口的訪問控制去掉，否則將提示打印服務(wù)器忙。在CUPS調(diào)試過程中，如果將cupsdconf中的loglev-el info改成loglevel debug，可以在varlogcupserror_log中看

12、到更多的輸出信息，極大地方便了調(diào)試，也可借助網(wǎng)絡(luò)抓包程序輔助調(diào)試。在確認打印機能夠工作之前，暫不要通過網(wǎng)絡(luò)方式驅(qū)動打印機，可用命令行的方式添加、使能并測試打印機是否工作正常。由于沒有成熟的文檔，過程比較艱辛。CUPS啟動后，可通過瀏覽器方式管理打印機。連接好打印機，進入web管理界面，找到“Add printer”。選擇正確的驅(qū)動程序，如果所連接打印機的驅(qū)動程序不存在，則必須手工添加驅(qū)動程序。添加完成后，可以打印測試頁看看打印機是否可以正常工作。3客戶端連接3.1 Windows客戶端在添加打印機時，選擇添加的打印機類型為“網(wǎng)絡(luò)打印機”，在URL中輸入http：printer_server_i

13、p：631printersprinter_name，其中printer_server_ip為CUPS打印服務(wù)器的IP地址，631為CUPS服務(wù)端口，printer_name為已添加的打印機的名稱。如果提示URL錯誤，請修正后再試，最后提供Windows下相應(yīng)的打印機驅(qū)動即可。如果出現(xiàn)連接異常，建議關(guān)閉XP的防火墻服務(wù)(盡管理論上不受其影響)；也可以使用samba服務(wù)來共享打印機，這是最常規(guī)的做法，只需配置samba服務(wù)，將打印機共享。在客戶端通過IP搜索，一般能夠找到打印服務(wù)器。3.2 Linux客戶端對于已聯(lián)網(wǎng)并且安裝了CUPS的Linux客戶端來講，能夠自動檢測到網(wǎng)絡(luò)中采用CUPS管理的打印機。因此，只需要找到菜單(RedHat Enterprise Server)“系統(tǒng)首選項更多首選項默認打印機”或(fedora)“桌面首選項更多首選項默認打印機”，將彈出網(wǎng)絡(luò)上所有已存在的打印機，選擇其中的某