【正文】 .........................................................................89第五章 基于DSP的嵌入式二維條碼識讀終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)..............................91.................................................................................................91.................................................................................93 TMS320C6713簡介......................................................................94...........................................................96...............................................................................106.................................................................................108.............................................................................108.................................................................................109.....................................................................................109...............................................................................................109第六章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果......................................................................................................111...................................................................................111...................................................112...............................................................................................115第七章 總結(jié)和展望..................................................................................................117.......................................................................................117.......................................................................................119參考文獻(xiàn)....................................................................................................................121發(fā)表論文和科研情況說明........................................................................................127致謝....................................................................................................................131第一章緒論條碼技術(shù)是在計(jì)算機(jī)應(yīng)用實(shí)踐中形成的一種集編碼、印刷、識別、數(shù)據(jù)采集和處理于一體的新興的自動(dòng)識別技術(shù)[1]。它自20世紀(jì)40年代的美國發(fā)起，70～80年代開始在國際上得到廣泛應(yīng)用[2][3]。因其具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，條碼技術(shù)己被廣泛地應(yīng)用在商業(yè)流通、倉儲、醫(yī)療衛(wèi)生、圖書情報(bào)、郵政、鐵路、交通運(yùn)輸、生產(chǎn)自動(dòng)化管理等領(lǐng)域，在當(dāng)今的自動(dòng)識別技術(shù)中占有重要的地位[4]。在當(dāng)代社會(huì)，條碼技術(shù)已經(jīng)深入人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妫⑴cEDI和集裝箱技術(shù)共同成為國際貿(mào)易的三大標(biāo)準(zhǔn)貿(mào)易方式[5]。我國于70年代末到80年代初開始研究，并在部分行業(yè)完善了條碼管理系統(tǒng)，如郵電、銀行、圖書館、交通運(yùn)輸及各大企事業(yè)單位等。1988年我國成立了“中國物品編碼中心”，并于1991年4月19日正式申請加入了國際編碼組織EAN協(xié)會(huì)[6]。近年來，我國的條碼事業(yè)發(fā)展迅速，條碼技術(shù)在商品零售、物品追蹤、控制庫存、記錄時(shí)間和出勤、監(jiān)視生產(chǎn)過程、質(zhì)量控制、檢進(jìn)檢出、分類、訂單輸入等方面已得到了廣泛的應(yīng)用[7][8]。但是，隨著現(xiàn)代的發(fā)展和高新技術(shù)的進(jìn)步，信息量出現(xiàn)爆炸式增長，人們迫切需要用條碼在有限的幾何空間內(nèi)表示更多的信息來滿足千變?nèi)f化的信息需要。我們?nèi)粘Ｒ姷降挠∷⒃谏唐钒b上的條碼是普通的一維條碼，這些一維條碼由于受到信息容量的限制和使用時(shí)對數(shù)據(jù)庫的依賴，在某些場合使用十分不方便，而且效率很低。因此人們迫切希望發(fā)明一種新的條碼，除具有普通條碼的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)具有信息容量大、可靠性高、保密防偽性強(qiáng)、易于制作、成本低等優(yōu)點(diǎn)。于是為了滿足人們的這種需求，編碼專家在80年代末發(fā)明了具有高密度、大容量、可靠性高、糾錯(cuò)能力和安全防偽性強(qiáng)等特點(diǎn)的二維條碼，拓寬了條碼的應(yīng)用領(lǐng)域[5]。條碼分為一維條碼和二維條碼。一維條碼是指通常所說的傳統(tǒng)條碼，包括39碼、ITF碼、EAN碼和UPC碼等。由于受信息容量的限制，一維條碼只能充當(dāng)物品的代碼，而不能含有更多的物品信息，所以一維條碼的應(yīng)用不得不依賴數(shù)據(jù)庫的存在。在沒有數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)的情況下，一維條碼的應(yīng)用受到了很大的限制有時(shí)甚至變得毫無意義。另外，一維條碼表示漢字和圖像信息幾乎是不可能的，在很多場合的應(yīng)用效率很低。為了解決傳統(tǒng)條碼所存在的問題，出現(xiàn)了二維條碼技術(shù)，并且得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)不少公司也紛紛推廣自己研制的二維碼，為二維碼的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。二維條碼除具有一維條碼的優(yōu)點(diǎn)以外，還具有密度高、信息量大、可靠性高、可表示各種文字和圖像、保密防偽性強(qiáng)、使用成本低廉等優(yōu)點(diǎn)[9][10]。一維條碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對應(yīng)的字符組成的標(biāo)記，這些條和空組成的數(shù)據(jù)表達(dá)一定的信息，并能夠用特定的設(shè)備識讀，轉(zhuǎn)換成與計(jì)算機(jī)兼容的二進(jìn)制和十進(jìn)制信息[11]。一維條碼只在一個(gè)方向上表達(dá)信息，一般是在水平方向，垂直方向的高度通常是為了便于閱讀器的對準(zhǔn)。通常對于每一種物品，它的編碼是唯一的，對于普通的一維條碼來說，還要通過數(shù)據(jù)庫建立條碼與商品信息的對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)條碼的數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)上時(shí)，由計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理。因此，普通的一維條碼在使用過程中僅作為識別信息，它的意義是通過在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的信息而實(shí)現(xiàn)的，由此，它對網(wǎng)絡(luò)資源和后臺數(shù)據(jù)庫表現(xiàn)出很強(qiáng)的依賴。世界上約有225種以上的一維條碼，每種一維條碼都有自己的一套編碼規(guī)格，規(guī)定每個(gè)字母(可能是文字或數(shù)字或文數(shù)字)是由幾個(gè)線條(Bar)及幾個(gè)空白(Space)組成，以及字母的排列。目前，國際廣泛使用的條碼種類有EAN、UPC碼(商品條碼，用于在世界范圍內(nèi)唯一標(biāo)識一種商品，我們在超市中最常見的就是這種條碼)、Code39碼、Code128碼、Code93碼、交叉25碼(在物流管理中應(yīng)用較多)、Codebar碼(多用于醫(yī)療、圖書領(lǐng)域)等。其中，EAN碼是當(dāng)今世界上廣為使用的商品條碼，已成為電子數(shù)據(jù)交換(EDI)的基礎(chǔ)；UPC碼主要為美國和加拿大使用；在血庫、圖書館和照像館的業(yè)務(wù)中，Codebar碼被廣泛使用；Code39碼和Code128碼為國內(nèi)企業(yè)自定義碼制，可以根據(jù)需要確定條碼的長度和信息，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)線領(lǐng)域、圖書管理等；Code93碼與Code39碼類似但密度較大，可用來替代Code39碼。一維條碼的應(yīng)用可以提高信息錄入的速度，減少差錯(cuò)率，但同時(shí)也具有數(shù)據(jù)容量小、只能表達(dá)字母和數(shù)字、空間利用率較低、依賴相關(guān)數(shù)據(jù)庫、保密性能不高、污損后可讀性差等缺點(diǎn)。圖11給出了幾種常見的一維碼。二維條碼技術(shù)的研究是近些年來興起的，它的興起主要是解決傳統(tǒng)一維條碼信息容量低，糾錯(cuò)能力弱，在很多情況下使用受限的缺點(diǎn)[12]。二維條碼是在二維空間上由具有特殊結(jié)構(gòu)的幾何圖形元素按一定規(guī)律和順序組合成的圖形，巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息[13]。它在水平和垂直方向上存儲信息，是一種高密度編碼，比普通一維條碼信息容量高幾十倍以上。二維條碼的編碼范圍非常廣泛，它不僅可以像一維條碼那樣保存英文、數(shù)字等符號信息，還可以保存中文、圖片、聲音、指紋、簽字等多種數(shù)據(jù)類型[14]。二維條碼可加密，具有很高的保密性，且糾錯(cuò)能力很強(qiáng)，當(dāng)糾錯(cuò)等級提高時(shí)污損50%依然可以完整讀出信息。二維條碼可以用掃描儀掃描或用攝像頭直接讀取，無需像一維條碼那樣需要后臺數(shù)據(jù)庫支持，使用起來十分方便。同時(shí)它還具有條碼符號形狀、大小可變的特點(diǎn)。表11給出了二維條碼與一維條碼的比較。二維條碼作為一種全新的自動(dòng)識別和信息載體技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)性和可靠性正被越來越多的人們所了解和認(rèn)知。目前，國外先進(jìn)發(fā)達(dá)國家已將此項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于國防、海關(guān)、稅務(wù)、公共安全、交通運(yùn)輸?shù)刃畔⒆詣?dòng)攜帶、傳遞、防偽領(lǐng)域[1517]。二維條碼可以分為堆疊式二維條碼和矩陣式二維條碼。堆疊式二維條碼形態(tài)上是由多行短截的一維條碼堆疊而成，其編碼原理是建立在一維條碼基礎(chǔ)之上，按需要將一維條碼堆積成二行或多行。它在編碼設(shè)計(jì)、校驗(yàn)原理、識讀方式等方面繼承了一維條碼的一些特點(diǎn)，識讀設(shè)備與條碼印刷與一維條碼技術(shù)兼容。但由于行數(shù)的增加，需要對行進(jìn)行判定，其譯碼算法與軟件也不完全相同于一維條碼。有代表性的堆疊式二維條碼有：Code 16K、Code 4PDF417等。矩陣式二維條碼是在一個(gè)矩形空間通過黑、白像素在矩陣中的不同分布進(jìn)行編碼。在矩陣相應(yīng)元素位置上，用點(diǎn)（方點(diǎn)、圓點(diǎn)或其他形狀）的出現(xiàn)表示二進(jìn)制“1”，點(diǎn)的不出現(xiàn)表示二進(jìn)制的“0”，點(diǎn)的排列組合確定了矩陣式二維條碼所代表的意義[1823]。矩陣式二維條碼是建立在計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型圖形符號自動(dòng)識讀處理碼制。具有代表性的矩陣式二維條碼有：Data Matrix、Maxi Code、QR Code、漢信碼等。圖12給出了幾種常見的二維條碼。下面將分別予以簡略介紹。(a)PDF417(b)MAXI CODE(c)QR Code(d)Data Matrix(e)漢信碼等。Data Matrix碼。Data Matrix碼是一種矩陣式二維條碼，由美國國際資料公司的Dennis Priddy和Robert ，其發(fā)展的構(gòu)想是希望在較小的條碼標(biāo)簽上存入更多的資料量。Data Matrix條碼有兩種類型即ECC000140和ECC200。ECC000140具有幾種不同等級的卷積錯(cuò)誤糾正功能，而ECC200則通過ReedSolomon算法利用生成多項(xiàng)式計(jì)算錯(cuò)誤糾正碼，不同尺寸的ECC200符號應(yīng)用不同數(shù)量的錯(cuò)誤糾正碼?，F(xiàn)在的Data Matrix碼主要以對ECC200碼的研究與應(yīng)用為主，ECC000140的應(yīng)用很少，所以本文中，除特殊說明外，Data Matrix碼均特指ECC200碼。Maxi Code碼。Maxi Code最初又稱為UPS Code，是一種有美國UPS快遞公司專門為郵件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專用二維條碼，后由美國自動(dòng)識別協(xié)會(huì)制定了統(tǒng)一的符號規(guī)格，正式稱為Maxi Code，也稱USSMaxi Code(Uniform SymbologySpecificationMaxi Code)。Maxi Code條碼是一種固定尺寸、具有高容量和糾錯(cuò)能力的矩陣式二維條碼，共有7種模式（包括兩種作廢模式），可表示全部ASCII字符和擴(kuò)展ASCII字符。Maxi Code符號由緊密相連的多行六邊形模塊和位于符號中央位置的定位圖形（三個(gè)黑色同心圓）組成，每個(gè)符號由884個(gè)六邊形模塊組成，分33層圍繞著中央定位圖形，每一層最多包含30個(gè)模塊。QR Code。QR Code是由日本Denso公司研制的一種矩陣式二維條碼，它除了具有信息量大、可靠性高、可表示圖像及多種文字信息、保密防偽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)外，還具有能高速全方位識讀、能有效表示漢字等主要特點(diǎn)。每個(gè)QR碼符號由名義上的正方形模塊構(gòu)成，組成一個(gè)正方形陣列。它由編碼區(qū)和包括尋像圖形、分隔符、定位圖形和校正圖形在內(nèi)的功能圖形組成。符號四周有空白區(qū)包圍。PDF417碼。PDF417碼是由美國Symbol Technologies公司的美籍華人王寅君博士發(fā)明的。PDF(Portable Data File)意思是“便攜數(shù)據(jù)文件”。因?yàn)榻M成條碼的每一個(gè)條碼字符都是由4個(gè)條和4個(gè)空共17個(gè)模