一文看懂碼靈半導(dǎo)體CFW32C7UL系列產(chǎn)品應(yīng)用（八)：高端掃碼設(shè)備應(yīng)用（中）

通過(guò)上期對(duì)掃碼設(shè)備的行業(yè)現(xiàn)狀的介紹，我們知道掃碼設(shè)備廠商眾多，產(chǎn)品形態(tài)多樣，但從技術(shù)角度上講，掃碼設(shè)備的核心硬件基本一致。本期我們側(cè)重介紹掃碼設(shè)備的核心部分：掃碼引擎。在介紹掃碼引擎之前，我們先從掃描槍產(chǎn)品與掃碼引擎的硬件組成相似性說(shuō)起。

一、掃描槍與掃碼引擎的硬件組成相似性

我們以最常見的手持掃描槍的硬件組成為例，來(lái)分析下掃描槍產(chǎn)品與掃碼引擎在硬件組成上的相似性。下面所示為掃描槍產(chǎn)品的拆解及核心硬件分解圖。

▲手持掃描槍產(chǎn)品組成部件拆解

▲手持掃描槍核心電路板拆解

通過(guò)以上部件拆解，我們看到手持掃描槍產(chǎn)品主要由外殼、鏡頭和內(nèi)部核心電路板組成（對(duì)于移動(dòng)式手持掃描槍可能還有電池等部件），其中核心電路板包含了DDR、Flash、電源管理芯片和主控芯片。從硬件組成上講，掃描槍產(chǎn)品是掃碼引擎在形態(tài)及應(yīng)用場(chǎng)景上的一個(gè)延伸，掃描槍產(chǎn)品以掃碼引擎為核心，通過(guò)增加外圍部件后，成為適合多種應(yīng)用場(chǎng)景的掃碼設(shè)備。那么掃碼引擎的形態(tài)、構(gòu)成、各模塊的功能如何？下面我們一一作介紹。

二、掃碼引擎的形態(tài)及應(yīng)用特點(diǎn)

▲掃碼引擎形態(tài)案例

從掃碼引擎形態(tài)例子可以看出，掃碼引擎的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更為緊湊、體積更小，電路部分與鏡頭緊密結(jié)合，與平時(shí)見到的掃碼設(shè)備有較大差異。不過(guò)從掃碼引擎的功能方面來(lái)講，已包含了掃碼設(shè)備的最核心的部分，即掃碼、解碼、碼值輸出等功能。

掃碼引擎專注于掃碼解碼的實(shí)現(xiàn)，去除了其它冗雜的功能，軟硬件均做到最優(yōu)最簡(jiǎn)，因此常作為掃碼解決方案的核心部件用于各種掃碼設(shè)備中。目前具備生產(chǎn)高性能掃碼引擎的企業(yè)，大多數(shù)擁有自己核心的解碼算法和硬件團(tuán)隊(duì)，其提供的掃碼引擎不僅能支持多種碼制，還能處理各種傾斜碼、污損碼等。同時(shí)其高解碼速度、低解碼出錯(cuò)率的特點(diǎn)，能夠滿足類似工業(yè)自動(dòng)化流水線等高頻度、大流量、高行速的碼圖識(shí)別場(chǎng)景需求。

▲部分異常碼圖案例

三、掃碼引擎的硬件組成和功能

掃碼引擎一般組成如下所示：

▲掃碼引擎硬件框圖

上圖為一般掃碼引擎常見最小硬件組成系統(tǒng)，如果使用碼靈半導(dǎo)體7UL系列的設(shè)計(jì)，將DDR和Flash存儲(chǔ)疊封在芯片內(nèi)部的方式，還可將這兩部分外部硬件組成省掉。下面具體介紹掃碼引擎各組成部件的基本功能。

1、電源模塊

電源模塊用于實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和電源管理。使用高運(yùn)算處理器時(shí)，需提供多種電壓，如3.3V，1.1V，1.2V，1.8V，2.5V等，掃碼引擎的電源輸出電壓多為3.3V，其它電壓轉(zhuǎn)換和電源功耗管理均由電源模塊進(jìn)行管理實(shí)現(xiàn)。

2、鏡頭

鏡頭包含鏡頭與sensor，通過(guò)DVP或MIPI接口與運(yùn)算處理器連接，將采集到的圖像信息送到處理器進(jìn)行處理。

3、其他組件

LED燈指補(bǔ)光燈和掃碼指示燈；晶振為處理器提供時(shí)鐘源；數(shù)據(jù)輸出接插件接口用于將處理器解碼后的數(shù)據(jù)輸出到模組外部，此外，一般模塊的電源也通過(guò)這里引入到模組。

四、基于7UL系列的掃碼引擎

下圖是基于碼靈半導(dǎo)體7UL系列的一個(gè)掃碼引擎的PCB視圖，模組長(zhǎng)30mm，寬12mm，實(shí)例中使用的10x10mm封裝，DDR合封在芯片內(nèi)部，因此視圖中看不到DDR部分。

▲基于7UL系列的掃碼引擎頂視圖

▲基于7UL系列的掃碼引擎底視圖

以上兩圖是基于10x10mm封裝的碼靈半導(dǎo)體7UL系列掃碼引擎樣例，如果采用6x8mm封裝的設(shè)計(jì)，由于Flash與DDR均封裝于芯片內(nèi)部，除芯片封裝面積減小外，還減少了外圍器件所占用的空間，所以PCB會(huì)更小，模組更輕薄，成本也更具優(yōu)勢(shì)。

五、掃碼引擎常見技術(shù)參數(shù)

掃碼引擎大多作為掃碼設(shè)備的部件存在，需與其它部件進(jìn)行配置，因此一般需提供以下幾種常見的參數(shù)供下游設(shè)計(jì)方作為參考：

?  對(duì)外數(shù)據(jù)接口：如UART TTL、USB HID；

?  模椽參數(shù)配置方式：如通過(guò)掃碼配置、或主機(jī)命令設(shè)置；

?  掃碼觸發(fā)方式: 如自動(dòng)感應(yīng)、持續(xù)識(shí)讀、命令觸發(fā)；

?  固件升級(jí)方式：電腦在線更新；

?  掃碼提示方式：蜂鳴器、LED指示燈等；

?  輸入電流電壓：如正常電流、掃碼峰值電流，供電電壓，最大功耗等；

?  模組支持掃碼分辨率：如1024*768、640*480等；

?  支持的掃描角度： 如傾角±55°，轉(zhuǎn)動(dòng)360°；

?  支持解碼種類：

n  如一維碼：UPC-A、UPC-E、EAN-13、ISBN10、ISBN13、EAN-8、CODE 39、CODE93、CODE 128、CODABAR、INTERLEAVED 25等；

n  二維碼：QR碼等

?  最小解析度：如5mil，1mil = 0.0254mm

?  識(shí)讀距離：如4 cm~ 18.0 cm

?  工作溫濕度：-30~65°C，5%~95%（無(wú)冷凝）

?  模組物理特征：長(zhǎng)、寬、高、重等。

六、掃碼引擎的部分典型電路

▲接camera的MIPI接口方案OV5648/SC031

▲Flash存儲(chǔ)電路

▲3.3V轉(zhuǎn)1.1V內(nèi)核電壓

▲時(shí)鐘源電路

以上電路均為基于碼靈半導(dǎo)體7UL系列開發(fā)板截取的典型電路，由于7UL系列為ARM Cortex-A7高性能處理器，需多個(gè)電源域，本文中僅例舉了3.3V到1.1V轉(zhuǎn)換部分，更詳細(xì)的電路圖可登錄碼靈半導(dǎo)體官網(wǎng)進(jìn)行申請(qǐng)。

通過(guò)以上介紹，相信大家對(duì)掃碼引擎的形態(tài)特點(diǎn)、組成及功能等方面有了較為全面的了解。由于篇幅所限，本期暫未對(duì)掃碼解碼的軟件處理模塊內(nèi)容進(jìn)行介紹，此模塊我們將在下期中進(jìn)行詳細(xì)描述，并推薦一款免費(fèi)開源的解碼算法軟件，供業(yè)余愛(ài)好者開發(fā)測(cè)試。

本期暫到這里，我們下期見。

本期作者：陳紹景、梁夢(mèng)雷、謝耀華、詹明溪、謝劍杰