二维条码识别工具的构建
摘要
条码技术是随通信技术，计算机技术的发展应运而生的自动识别技术的一种。根据二进制编码规则对应形成的由对光反映率不同的条、空组成的图形，经光电扫描识读器扫描，将采集的信息经处理器进行处理，从而达到自动识别的目的。条码技术自出现以来，得到了人们的普遍关注，发展十分迅速，已广泛用于交通运输、商业、医疗卫生、制造业、仓储业、邮电业等领域，极大的提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为管理的科学化、信息化和现代化作出了贡献。目前常用的是一维条码，但一维条码最大的弱点就是表征的信息量是有限的，需要依赖外部数据库支持，离开这个数据库条码本身就没有意义了。二维条码克服了这一弱点，它是在一维条码基础上形成的高密度、高信息量的条码，可以将大量信息在小区域内编码，它本身就是一个完整的数据文件，是实现证件、卡片等信息存储、携带并可以通过机器自动识读的理想方法。
要使二维条码在国内推广普及，必须借助于高效灵活的二维条码识别工具。利用图像传感器构成图像采集板，在此试验基础之上，并借鉴现有的条码扫描器的设计方法，通过反复论证，提出了二维条码识别工具的一种新的设计方案。目的就是为了降低条码识别工具的成本，提高识别效率和操作的灵活性。
本文详细介绍了二维条码识别工具的新的设计方案。利用CMOS图象传感器采集条码图像数据，通过高速数字信号处理芯片TMS320VC33进行信息处理，并利用FPGA进行系统状态控制，从而完成对二维条码的快速识别。文中阐明了系统工作原理、功能以及硬件实现方法。详细的论述了怎样利用FPGA控制系统的状态，并给出了仿真图形。同时也简单阐述了二维条码的特点，以及在我国的发展状况。
With development of communication and computer technology, bar code technology came into bing, it is one of automated identification technology. According to the binary encoding rule, some bars and spaces compose of the bar code figure. The scanner reads the figure and processor decodes informations. Since bar code technology came forth, people have paid important attention to it. The bar code technology has abroad applied in transportations, bussiness, medical treatment, manufacturing, storage, postage fields and so on. The bar code technology has improved the speed of data collection and information processing, increased the work efficiency, now one-dimensional bar codes are most widespread, but the information which one-dimensional bar codes stores is limited, this is also its most weakenss.It must depend on external database. Without the database, one-dimensional bar codes can not have meanings. Two-dimensional bar codes overcome this weakness, it can encode a large ament of information in a small area, is a full data file. It is an ideal method, which can store information on card and can be decoded by scanner.
In order to popularize the domestic two-dimensional bar code, we must design flexible two-dimensional bar code identification tools. We utilize image sensor to structure the image collection circuit board. On the basis of the experiments, we consult the principle of the existing two-dimensional bar code identification tools and put forward a new design. Our purpose is to reduce the cost of tool and improve the efficiency.
The article introduces the new design of two-dimensional bar codes scanner. The scaning of two-dimensional bar codes is accomplished using CMOS image sensor, high speed DSP is utilized to process image data, FPGA is utilized to control the states of system. The new design has made scaning quicker and easier. The article describes the principle, function and hardware structure of system. The important content of article is the discussion of the function of FPGA. At the same time, the article also sets forth the characteristics and development status of two-dimensional bar codes.
要使二维条码在国内推广普及，必须借助于高效灵活的二维条码识别工具。利用图像传感器构成图像采集板，在此试验基础之上，并借鉴现有的条码扫描器的设计方法，通过反复论证，提出了二维条码识别工具的一种新的设计方案。目的就是为了降低条码识别工具的成本，提高识别效率和操作的灵活性。
本文详细介绍了二维条码识别工具的新的设计方案。利用CMOS图象传感器采集条码图像数据，通过高速数字信号处理芯片TMS320VC33进行信息处理，并利用FPGA进行系统状态控制，从而完成对二维条码的快速识别。文中阐明了系统工作原理、功能以及硬件实现方法。详细的论述了怎样利用FPGA控制系统的状态，并给出了仿真图形。同时也简单阐述了二维条码的特点，以及在我国的发展状况。
With development of communication and computer technology, bar code technology came into bing, it is one of automated identification technology. According to the binary encoding rule, some bars and spaces compose of the bar code figure. The scanner reads the figure and processor decodes informations. Since bar code technology came forth, people have paid important attention to it. The bar code technology has abroad applied in transportations, bussiness, medical treatment, manufacturing, storage, postage fields and so on. The bar code technology has improved the speed of data collection and information processing, increased the work efficiency, now one-dimensional bar codes are most widespread, but the information which one-dimensional bar codes stores is limited, this is also its most weakenss.It must depend on external database. Without the database, one-dimensional bar codes can not have meanings. Two-dimensional bar codes overcome this weakness, it can encode a large ament of information in a small area, is a full data file. It is an ideal method, which can store information on card and can be decoded by scanner.
In order to popularize the domestic two-dimensional bar code, we must design flexible two-dimensional bar code identification tools. We utilize image sensor to structure the image collection circuit board. On the basis of the experiments, we consult the principle of the existing two-dimensional bar code identification tools and put forward a new design. Our purpose is to reduce the cost of tool and improve the efficiency.
The article introduces the new design of two-dimensional bar codes scanner. The scaning of two-dimensional bar codes is accomplished using CMOS image sensor, high speed DSP is utilized to process image data, FPGA is utilized to control the states of system. The new design has made scaning quicker and easier. The article describes the principle, function and hardware structure of system. The important content of article is the discussion of the function of FPGA. At the same time, the article also sets forth the characteristics and development status of two-dimensional bar codes.
引文
[1] 曹广忠 邱建 高性能浮点DSP芯片TMS320VC33 国外电子元器件 2001年第10期
[2] 蔡茂国 杨淑雯 基于DSP的远程监控系统的设计与实现 电子技术与应用 2001年第9期
[3] TMS320C3x User's Guide TEXAX INSTRUMENTS 1997年7月
[4] TMS320C3x General-Purpose Applications User's Guide TEXAX INSTRUMENTS 1998年1月
[5] TMSVC33 Digital Signal Process TEXAX INSTRUMENTS 2000年7月
[6] Configuring Spartan-II FPGAs from Parallel EPROMs XILINX The Spartan-II Family Data Sheet
[7] Spartan-II 2.5V FPGA Family: Functional Description XILINX The Spartan-II Family Data Sheet
[8] 张绍军 黄振 高速数字系统中的信号完整性及实施方案 电子技术应用 2001年第9期
[9] 刘德良 姚春莲 李炜 等 多分辨率图像实时采集系统的FPGA逻辑设计 电子技术应用 2003年第6期
[10] 王洪坡 尹力明 佘龙华 基于TMS320VC33的速度控制系统硬件平台设计 电子技术应用 2002年第10期
[11] 王念旭 DSP基础与应用系统设计 北京航空航天大学出版社 2001年
[12] 朱铭锆 赵勇 甘泉 DSP应用系统设计 电子工业出版社 2002年
[13] 徐志军 徐光辉 CPLD/FPGA的开发与应用 电子工业出版社 2002年
[14] 房磊 张焕春 经亚枝 FPGA的配置及接口电路 世界电子元器件 2002年第5期
[15] 《TL16C550C, TL16C550CI ASYNCHRONOUS COMMUNICATIONS ELEMENT WITH AUTFLOW CONTROL》 TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[16] 朱秀昌 刘峰 胡栋 数字图像处理与图像通信 北京邮电大学出版社 2002年
[17] 戴逸民 梁晓雯 裴晓平 基于DSP的现代电子系统设计 电子工业出版社 2002年
[18] 《MAX232, MAX232I DUAL EIA-232 DRIVER/RECEIVER》TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[19] 《TPS767D301, TPS767D318, TPS767D325 DUAL-OUTPUT LOW-DROPOUT VOLTAGE REGULATORS》 TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[20] 《LD1117 SERIES LOW DROP FIXED AND ADJUSTABLE POSITIVE VOLTAGE REGULATORS》 STMicroelectronics 2002年
[21] 《OV7640 Color CMOS VGA (640 x 480) CAMERACHIPTM》 OMNIVISION 2003年
[22] 《XC9572XL High Performance CPLD》XILINX 2002年
[23] 《High Speed FIFOs In Spartan-II FPGAs》 XILINX 2002年
[24] 《Using Block SelectRAM+ Memory in Spartan-II FPGAs》XILINX 2002年
[25] 《Synthesizable 200 MHz ZBT SRAM Interface》XILINX 2002年
[26] 《Using SelectI/O Interfaces in Spartan-II FPGAs》XILINX 2002年
[27] 《Using a Microprocessor to Configure Xilinx FPGAs via Slave Serial or SelectMAP Mode》 XILINX 2002年
[28] 来晓岚 赵佳明 卢焕章 D S P+F P G A实时信号处理系统 电子技术应用 2002第9期
[30] 《ADV7190/ADVTI91 Video Encoders with Six 10-Bit DACs and 54MHz Oversampling》 ANALOG DEVICES 2002年
[31] 王玉花 郭书军 葛纫秋 FPGA器件的在线配置方法 单片机与嵌入式系统应用 2002年第8期
[32] 《Rec. ITU-R BT. 601-5》SECTION 11B: DIGITAL TELEVISION 1982-1995
[33] 《Evaluation Board for the ADV7190/91 Digital Video Encoder》ANALOG DEVICES 2002年
[34] 李忠勤 赵长有 TMS320VC33控制的地震记录仪设计 电子工程周刊 2003年第6期
[35] 代芬 张承学 刘延华 CPLD在高速数据采集系统中的应用 电子技术应用 2002年第8
[36] 陈红梅 陈健 PC/104 总线与TMS320VC5402 HPI口通信的解决方案 电子技术应用 2002年第8期
[37] 姜立东 VHDL语言程序设计与应用 北京邮电大学出版社 2001年
[38] 朱明程 孙普 译 可编程逻辑系统的VHDL设计技术 南大学出版社 1998年
[39] 赵荣椿 数字图像处理导论 西北工业大学出版社 1995年
[40] 容观澳 计算机图象处理 清华大学出版社 2000年
[41] 张雄伟 DSP 芯片的原理与开发应用 电子工业出版社 1997年
[42] 李方慧 王飞 何佩琨 TMS320C6000系列DSP原理与应用 电子工业出版社 2003年
[43] 王兆庆 魏应彬 二维条码技术浅析 电子技术应用 1998年第8期
[44] 朱卫东 张淑艳 二维条码技术与应用 北方交通大学学报 1997，21(3)：371-374
[45] 杨素行 微型计算机系统原理与应用 清华大学出版社 2000年
[46] 孟宪元 可编程ASIC集成数字系统 电子工业出版社 1998年
[2] 蔡茂国 杨淑雯 基于DSP的远程监控系统的设计与实现 电子技术与应用 2001年第9期
[3] TMS320C3x User's Guide TEXAX INSTRUMENTS 1997年7月
[4] TMS320C3x General-Purpose Applications User's Guide TEXAX INSTRUMENTS 1998年1月
[5] TMSVC33 Digital Signal Process TEXAX INSTRUMENTS 2000年7月
[6] Configuring Spartan-II FPGAs from Parallel EPROMs XILINX The Spartan-II Family Data Sheet
[7] Spartan-II 2.5V FPGA Family: Functional Description XILINX The Spartan-II Family Data Sheet
[8] 张绍军 黄振 高速数字系统中的信号完整性及实施方案 电子技术应用 2001年第9期
[9] 刘德良 姚春莲 李炜 等 多分辨率图像实时采集系统的FPGA逻辑设计 电子技术应用 2003年第6期
[10] 王洪坡 尹力明 佘龙华 基于TMS320VC33的速度控制系统硬件平台设计 电子技术应用 2002年第10期
[11] 王念旭 DSP基础与应用系统设计 北京航空航天大学出版社 2001年
[12] 朱铭锆 赵勇 甘泉 DSP应用系统设计 电子工业出版社 2002年
[13] 徐志军 徐光辉 CPLD/FPGA的开发与应用 电子工业出版社 2002年
[14] 房磊 张焕春 经亚枝 FPGA的配置及接口电路 世界电子元器件 2002年第5期
[15] 《TL16C550C, TL16C550CI ASYNCHRONOUS COMMUNICATIONS ELEMENT WITH AUTFLOW CONTROL》 TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[16] 朱秀昌 刘峰 胡栋 数字图像处理与图像通信 北京邮电大学出版社 2002年
[17] 戴逸民 梁晓雯 裴晓平 基于DSP的现代电子系统设计 电子工业出版社 2002年
[18] 《MAX232, MAX232I DUAL EIA-232 DRIVER/RECEIVER》TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[19] 《TPS767D301, TPS767D318, TPS767D325 DUAL-OUTPUT LOW-DROPOUT VOLTAGE REGULATORS》 TEXAX INSTRUMENTS 2002年
[20] 《LD1117 SERIES LOW DROP FIXED AND ADJUSTABLE POSITIVE VOLTAGE REGULATORS》 STMicroelectronics 2002年
[21] 《OV7640 Color CMOS VGA (640 x 480) CAMERACHIPTM》 OMNIVISION 2003年
[22] 《XC9572XL High Performance CPLD》XILINX 2002年
[23] 《High Speed FIFOs In Spartan-II FPGAs》 XILINX 2002年
[24] 《Using Block SelectRAM+ Memory in Spartan-II FPGAs》XILINX 2002年
[25] 《Synthesizable 200 MHz ZBT SRAM Interface》XILINX 2002年
[26] 《Using SelectI/O Interfaces in Spartan-II FPGAs》XILINX 2002年
[27] 《Using a Microprocessor to Configure Xilinx FPGAs via Slave Serial or SelectMAP Mode》 XILINX 2002年
[28] 来晓岚 赵佳明 卢焕章 D S P+F P G A实时信号处理系统 电子技术应用 2002第9期
[30] 《ADV7190/ADVTI91 Video Encoders with Six 10-Bit DACs and 54MHz Oversampling》 ANALOG DEVICES 2002年
[31] 王玉花 郭书军 葛纫秋 FPGA器件的在线配置方法 单片机与嵌入式系统应用 2002年第8期
[32] 《Rec. ITU-R BT. 601-5》SECTION 11B: DIGITAL TELEVISION 1982-1995
[33] 《Evaluation Board for the ADV7190/91 Digital Video Encoder》ANALOG DEVICES 2002年
[34] 李忠勤 赵长有 TMS320VC33控制的地震记录仪设计 电子工程周刊 2003年第6期
[35] 代芬 张承学 刘延华 CPLD在高速数据采集系统中的应用 电子技术应用 2002年第8
[36] 陈红梅 陈健 PC/104 总线与TMS320VC5402 HPI口通信的解决方案 电子技术应用 2002年第8期
[37] 姜立东 VHDL语言程序设计与应用 北京邮电大学出版社 2001年
[38] 朱明程 孙普 译 可编程逻辑系统的VHDL设计技术 南大学出版社 1998年
[39] 赵荣椿 数字图像处理导论 西北工业大学出版社 1995年
[40] 容观澳 计算机图象处理 清华大学出版社 2000年
[41] 张雄伟 DSP 芯片的原理与开发应用 电子工业出版社 1997年
[42] 李方慧 王飞 何佩琨 TMS320C6000系列DSP原理与应用 电子工业出版社 2003年
[43] 王兆庆 魏应彬 二维条码技术浅析 电子技术应用 1998年第8期
[44] 朱卫东 张淑艳 二维条码技术与应用 北方交通大学学报 1997，21(3)：371-374
[45] 杨素行 微型计算机系统原理与应用 清华大学出版社 2000年
[46] 孟宪元 可编程ASIC集成数字系统 电子工业出版社 1998年