AT32讲堂015 | AT32 MCU实现QR Decode的应用程序

概述

二维码、条形码相信大家都非常熟悉了，条码技术已经广泛应用于我们生活当中。微信扫二维码、支付宝二维码付款、商品条形码、超市储物柜条形码等。但是由于二维码复杂度，目前识别二维码的设备还不够丰富。对此本文档利用带浮点运算的、大容量SRAM、高主频芯片AT32F403A，调用雅特力提供的Artery_QR二维码解码库在AT-START-F403A开发板上来实现二维码、CODE128\CODE39\I25\EAN13条码扫描识别。

一维条形码、二维码简介

一维条形码

一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。一维条码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，虽然提高信息录入的速度，减少差错率，但是其空间利用率较低，数据容量较小。

二维码

二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

二维码由于自身设计特点，可包含更多的信息量，编码信息范围更广，并且由于二维码具有一定的校 验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、以及处理图形旋转变化点，二维码译码更加准确，其误码率为千万分之一。下图为QR二维码构造框图。

图1. QR码符号的结构

1) 位置探测图形、位置探测图形分隔符：用于对二维码的定位，对每个QR码来说，位置都是固定存在的，只是大小规格会有所差异；这些黑白间隔的矩形块很容易进行图像处理的检测。

2) 定位图形：这些小的黑白相间的格子就好像坐标轴，在二维码上定义了网格。3) 格式信息：表示该二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H；4) 数据区域：使用黑白的二进制网格编码内容。8个格子可以编码一个字节。5) 版本信息：即二维码的规格，QR码符号共有40种规格的矩阵（一般为黑白色），从21x21（版本1），到177x177（版本40），每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。6) 纠错码字：用于修正二维码损坏带来的错误。

QR二维码解码流程

了解了QR二维码的构造，下面我们来了解解码流程，QR二维码的解码流程如下图2所示。图2. QR码译码步骤1) 定位并获取符号图像。深色与浅色模块识别为“0”与“1”的阵列。2) 识读格式信息（如果需要，去除掩模图形并完成对格式信息模块的纠错，识别纠错等级与掩模图形参考）。3) 识读版本信息，确定符号的版本。4) 用掩模图形参考，从格式信息中得出对编码区的位图进行异或处理消除掩模。5) 根据模块排列规则，识读符号字符，恢复信息的数据与纠错码字。6) 用与纠错级别信息相对应的纠错码字检测错误，如果发现错误，立即纠错。7) 根据模式指示符和字符计数指示符将数据码字划分成多个部分。8) 最后，按照使用的模式译码得出数据字符并输出结果。二维码的解码流程具体实现的步骤和方法是比较复杂，涉及到了QR二维码的标准规则及相对应的算法，知识点很多，大家感兴趣的话可以自己多去网上查阅资料了解。

QR decode快速使用方法

硬件资源

1) LCD 93412) 外接Buzzer（PE15）3) Arduio4) AT-START-F403A V1.0实验板5) USB6) Sensor BF39017) USER key图3. 硬件资源图

注：1.该demo是基于AT32F403A的硬件条件，若使用者需要在AT32其他型号上使用，请修改相应配置即可。

2.供电部分：使用电源供电，或USB线供电（勿使用Link单独供电）。

QR USB HID keyboard Demo使用

1) 打开QR decode project源程序，编译后下载到实验板。2) 由于该demo运行占用了169K的SRAM，所以在使用demo前需开启芯片的扩展SRAM功能（扩展为224KB），为了方便用户使用，demo已经在启动文件中开启了此项功能。

3) 连接USB线到PC，通过上位机可以识别到该设备：HID Keyboard Device（标准键盘输入模式，无须驱动）4) 根据LCD显示信息，查看BF3901初始化是否成功，并按下USER key按键，开启QR解码侦测。5) 将摄像头BF3901对准二维码，LCD显示当前抓取的摄像头图像，此时芯片一直在运算QR解码。6) 若芯片一直没有解析到二维码，一维码数据，则会一直运行下去，直到解析到数据，如图4所示。蜂鸣器会响一下，并且将解析到数据通过USB传输到PC，如图5所示。Ps. QR decode默认只侦测二维码，若要侦测全部图码等，需开启宏定义：Detect_all。图4. LCD显示解析数据

图5. USB传到PC数据

关于雅特力雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器(MCU)创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM Cortex-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM Cortex-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40°~105°）。雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。