サーマルプリンタを使う
2020.02.04 / 2022.04.24更新
YouTubeでポイントを説明しています。画像をクリックすると再生できます。
今回は、サーマルプリンターをラズベリーパイから利用します。
■サーマルプリンタ
埋め込みサーマルプリンター (TTL 5-9v 19200) Raspberry Pi Arduino BeagleBone Black AM335x imx6ボード Linux /Androidドライバー対応
| 品番 | TTL 5-9v 19200 |
| 対応ロールペーパー | 幅57.5±0.5mm / 直径39mm以下の感熱ロール紙 |
| 動作電源 | DC5～9V、1.5A |
| インターフェース | UART (TTLレベル)、19200bps |
| 印刷速度 | 50-80mm / s |
| 解像度 | 8ドット/mm、384ドット/ライン |
| 文字セット | ASCII、GB2312-80（中国語）※日本語は使用できません |
| 印刷フォント | ANK：5×7、中国語：12×24,24×24 |
| 外形寸法 (WxDxH) | 111x65x57mm |
| カラー | ブラック |
| 動作温度 | 5 ℃～50 ℃ |
| 動作湿度 | 10～80% |
■分解・再構築
埋め込みサーマルプリンターを購入したので、分解して見栄えをよくしてみました。
■電源ケーブルの加工
左側、3ピン-2ピンのXHコネクタのものが電源用ケーブル、右側３ピンのものがUART用ケーブルです。
電源ケーブルを途中で切って、ネジ端子アダプタDCジャック変換プラグを取り付けます。これで一般的なACアダプタで使えるようになります。
さらに、DC-USB変換ケーブルを使うことで、USB電源(出力1.5A以上)を使うことができます。
5.5mm x 2.1mm ネジ端子アダプタDCジャック変換プラグ
DC(外径5.5φ/内径2.1φ)メス→USB2.0(A：オス)変換ケーブル
■UART接続
| DP-EH600 | - | Raspberry Pi |
| GND | - | GND (PIN6) |
| RX | - | 14 (UART TXD:PIN8) |
| TX | - | 15 (UART RXD:PIN10) |
■UARTを有効化
ラズベリーパイには、2つのUART(PL011とmini UART)があります。まずは、config.txtの内容を確認します。
$ sudo vi /boot/config.txt
# Enable UART
enable_uart=1
#dtoverlay=pi3-miniuart-bt, core_freq=250
$ ls -l /dev/serial*
lrwxrwxrwx 1 root root 5 2月 3 20:48 /dev/serial0 -> ttyS0
lrwxrwxrwx 1 root root 7 2月 3 20:48 /dev/serial1 -> ttyAMA0
初期状態では、Mini UARTがGPIO14,15にマッピングされています。
PL011に対してmini UARTには次のような機能制限があります。
・ブレークを検出できない
・フレームエラーを検出できない
・パリティビットを使えない
・タイムアウト割り込を使えない
・DCD, DSR, DTR, RI信号がない
$ sudo vi /boot/config.txt
# Enable UART
#enable_uart=1
dtoverlay=pi3-miniuart-bt, core_freq=250
$ sudo reboot
$ ls -l /dev/serial*
lrwxrwxrwx 1 root root 7 2月 3 20:54 /dev/serial0 -> ttyAMA0
lrwxrwxrwx 1 root root 5 2月 3 20:54 /dev/serial1 -> ttyS0
PL011 UARTがGPIO14,15にマッピングされ、高機能なUART機能が使用可能になります。
■シリアルコンソールの無効化
/dev/ttyAMA0 や /dev/ttyS0 は、 consoleとししても使われているため、無効化しないと、オンチップのUARTを利用できません。
$ sudo vi /boot/cmdline.txt
console=serial0,115200 という部分だけを削除する
$ sudo reboot
■印刷
シリアルポートに接続して、サーマルプリンターに制御コードを流し込んで印刷します。
詳細は、プリンタ用制御コード(ESC/P:Epson Standard Code for Printer)を参照してください。
直接、制御コードをいじらなくても、便利なライブラリが公開されているので、そちらを利用するのもよいかもしれません。
$ vi sample.py
from serial import Serial
from time import sleep
p = Serial('/dev/ttyAMA0', 19200, timeout=3)
p.write([0x1b,0x40]) # initialize
p.write([0x1b,0x61,0x01]) # center
p.write([0x1b,0x2d,0x01]) # underline
p.write(bytes("center underline\n",'ascii'))
p.write([0x1b,0x61,0x00,0x1b,0x2d,0x00])
■補足 - 日本語対応
日本語をサポートしていないサーマルプリンターの場合は、日本語テキストを画像に変換して、ビットマップデータとして印刷します。
画像処理ライブラリPillow(PIL)のインストール
※Stretchには既にインストールされています
$ pip3 show Pillow
Name: Pillow
Version: 4.0.0
Summary: Python Imaging Library (Fork)
Home-page: http://python-pillow.org
Author: Alex Clark (Fork Author)
Author-email: aclark@aclark.net
License: Standard PIL License
Location: /usr/lib/python3/dist-packages
日本語フォントのインストール
Mgen+ (mgenplus-20150602.7z)
Mgen+ (ムゲンプラス) は、フリーフォントである「M+ OUTLINE FONTS」をベースに、これに含まれない漢字・記号のグリフを「源ノ角ゴシック (Noto Sans CJK / Source Han Sans の日本語部分」で補うことで、さらに豊富な漢字や記号を使えるようにした合成フォントです。
個人・商用利用可。同人誌や各種印刷物も可。
7zipのインストール
$ apt-cache show p7zip
Package: p7zip
Version: 16.02+dfsg-3+deb9u1
Architecture: armhf
Maintainer: Robert Luberda
Installed-Size: 729
Depends: libc6 (>= 2.4), libgcc1 (>= 1:3.5), libstdc++6 (>= 5)
Suggests: p7zip-full
......
Another package, p7zip-full, provides 7z and 7za which support more compression formats.
$ sudo apt -y install p7zip-full
フォントファイルの展開と配置
$ sudo mkdir -p /usr/share/fonts/opentype/mgenplus
$ 7z x mgenplus-20150602.7z
$ sudo mv *.ttf /usr/share/fonts/opentype/mgenplus
$ sudo fc-cache -fv
Pythonで処理する場合、PIL(Pillow)ライブラリなどで日本語テキストを画像化して、そのビットマップデータをサーマルプリンターに流し込むことになります。
詳細は、プリンタ用制御コード(ESC/P)を参照してください。
■補足 - シリアル通信のフロー制御
UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)は、非同期方式による通信です。
UARTの信号線は送信用のTXDと受信用のRXDの2本です。送信側が送信したいタイミングでデータを送信できます。
画像データのシリアル転送速度が印刷速度を上回ると、印刷中にプリンタの内部バッファがオーバーフローしてしまい、
データの取りこぼしが発生します。
サーマルプリンターによっては、RTS/DTRのコネクタを備えている機種があります。
シリアル通信のハードウェア・フロー制御では RTS/CTS（または DTR/DSR）信号を使って通信します。
シリアル・デバイスとコンピュータを接続する場合は、CTS ピンと RTS ピンを接続します（DTR/DSRフロー制御では、DSRとDTR）。
送信側は送信の前に CTS ピンの状態を確認して、「CTS がオン」の場合は送信を開始し、「CTS がオフ」の場合は送信を控えます。
ラズパイのCTS端子(#16:Pin36)は初期状態ではGPIOになっているので、これをCTS端子に利用するために、ピンのモードを「ALT3」に切り替えます。
ラズパイのピンにはそれぞれ複数の機能が割り当てられており、モードをALT0～ALT5まで切り替えることで、ピンの役割を変更することができます。
まずは現在のピンの状態を確認します。
-------------------------------------------------------------------
◇Raspberry Pi OS (64bit/bullseye)の場合
gpioコマンドを使えるようにするために、WiringPiをビルドします。
$ sudo apt-get install libi2c-dev
$ git clone https://github.com/WiringPi/WiringPi.git
$ cd WiringPi
$ ./build
Ref.WiringPiのインストール
Ref.WiringPiインストールエラー
◇Raspberry Pi OS (Raspberry Pi Zero 2 W / 32bit/buster)の場合
$ gpio readall
gpio: Symbol `piModelNames' has different size in shared object, consider re-linking
Oops - unable to determine board type... model: 18
リポジトリを最新に更新します
$ wget https://project-downloads.drogon.net/wiringpi-latest.deb
$ sudo dpkg -i wiringpi-latest.deb
$ gpio -v
gpio version: 2.70
Copyright (c) 2012-2018 Gordon Henderson
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type: gpio -warranty
Raspberry Pi Details:
Type: Pi Zero2-W, Revision: 00, Memory: 512MB, Maker: Sony
* Device tree is enabled.
*--> Raspberry Pi Zero 2 W Rev 1.0
* This Raspberry Pi supports user-level GPIO access.
$ sudo reboot
-------------------------------------------------------------------
$ gpio readall
#16 のモードを「ALT3」に変更します。
$ gpio -g mode 16 alt3
ピンの状態を確認します。
$ gpio readall
起動時に自動で設定変更するようにします。
$ sudo vi /etc/rc.local
....
gpio -g mode 16 alt3 ← 追加
exit 0
■参考文献
Maker向けサーマルプリンタ『DP-EH600』を爆速化する
DP-EH600 Technical Manual.pdf
adafruit Mini Thermal Receipt Printer
ラズパイでUART通信を行う
Raspberry Pi のGPIOと機能について
【2019年版】Linuxでも使えるフリーフォント集
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Raspberry Pi（ラズベリー パイ）は、ARMプロセッサを搭載したシングルボードコンピュータ。イギリスのラズベリーパイ財団によって開発されている。
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