雅特力AT32 MCU基于Zbar解码库的QR Decode应用程序

 

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。

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，网络上相关资料充足，这里就不再赘述。

QR decode快速使用方法

硬件资源

1) USB2) LCD 93413) Sensor OV5640 or OV26404) Buzzer（PE3）5) USER Key6) AT32F435_DVP_EVB_V1.0实验板图3. 硬件资源图

硬件连接及数据流

本例程中主要使用到的外设包括：DVP、I2C、XMC、DMA和USB，其中DVP用于摄像头数据接收，I2C用于初始化摄像头，XMC用于发送LCD显示数据至LCD设备，DMA用于DVP至buffer和buffer至XMC的数据传输，USB用于将数据发送至PC端。摄像头数据会以Y8的格式用DVP进行采集，通过DMA传输至内存buffer，此buffer会用于LCD显示和Zbar解码。在LCD显示部分，由于LCD无法直接显示Y8格式数据，所以首先会将Y8格式转换为RGB格式，然后通过DMA将数据传输到XMC用于LCD显示摄像头画面；在Zbar解码部分，解码成功后会将解析结果通过USB传输至PC端，并通过XMC将结果显示到LCD上。硬件连接以及数据流如下图所示：图4. 硬件连接及数据流图

QR decode demo使用

由于该demo运行占用了256KB的SRAM，而AT32F435/437的SRAM大小是可配置的（SRAM默认大小为384KB），为了方便使用，demo已经在启动文件中将SRAM修改为了默认大小，亦可自行在extend_sram()函数中进行SRAM大小的配置。图5. 修改SRAM大小1) 连接USB线到PC，通过上位机可以识别到该设备：Artery Virtual COM Port，注意需要安装USB驱动：Artery_VirtualCOM_DriverInstall.exe。2) 根据LCD显示信息，查看摄像头初始化是否成功，demo提供的初始化代码可自动识别OV5640或OV2640两种摄像头，若想更换其他摄像头请自行修改摄像头初始化代码。3) 初始化成功后，将摄像头对准二维码，LCD显示当前抓取的摄像头图像，此时芯片一直在通过Zbar进行二维码解码。4) 若芯片解析到数据，蜂鸣器会进行提示并将解析次数及解析结果显示在LCD底部，如图6所示。同时如果连接了USB至PC端并识别到了Artery Virtual COM Port，还会将解析到的数据通过USB传输到PC端，如图7所示。当解析到新的图码数据时会将解析次数清零，并更新解析结果。5) 若芯片未解析到图码数据，LCD将无结果显示，或保留上次解析的结果及次数。6) 蜂鸣器提示音可以通过USER Key进行开关。7) 可通过以下宏定义来对摄像头输出数据大小进行设置，为了兼顾成像效果和资源占用，建议输出大小设置为160至240（pixel）之间：#define CAMERA_SIZE 2408) 可通过以下宏定义来选择是否开启LCD显示：#define LCD_DISPLAY9) 应用效果展示视频链接如下：https://b23.tv/Y4nhMNR图6. LCD显示解析数据图7. USB传到上位机数据

 

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。