PDF417二维条码在嵌入式设备中的应用

1、pdf417二维条码在嵌入式设备中的应用介绍pdf417二维条码的编码、译码及纠错的原理，并分析其在设备上的软硬件实现。其中译码部分是用法symbol公司生产的se923hs型号的扫描头，编码部分是用软件来实现的。二维条码是不依靠计算机网络和数据库存储、转移信息的一种办法，是信息的另一种表示形式，是信息携带、信息自动传递、信息防伪的抱负手段。四一七条码是应用最为胜利的一种二维条码，它的浮现是条码技术的一次革新。它以其高密度、高信息容量、纠错能力强、成本低等特点，广泛应用于国际贸易、物流、工业、商业等领域，已经取得了巨大的社会效益和经济效益。因为二维条码的编码和译码算法相对照较复杂，大部分应用是

2、用台式机打印出条码，再通过扫描枪举行解码，通过rs232串口输出数据；而在嵌入式设备上，对数据举行二维条码数据加密并不多见。本文提出一种在嵌入式设备上利用symbol公司生产的se923hs型号的扫描头解码数据，解码后的数据和其它数据混合重新编码的解决计划，可以适用于邮政、物流等行业。1 二维条码1.1 二维条码的特性pdf417二维条码具有信息容量大、信息密度高、修正错误能力强、译码牢靠性高、保密性强和简单印制等特点。四一七条码的基本特性1所示。一个pdf417条码符号，可以将最多1848个字母字符或2729个数字字符或字母、数字混编字符举行编码。根据iso标准的证卡格式，当pdf417条码

3、的窄条(模)宽为0.17mm 时，用法pdf417条码表卡片上所含的信息，条码符号(包括周围的白区)所占面积仅为76mm%26;215;25mm。pdf417采纳了目前世界上最先进的错误修正技术。这种隐含子符号内的错误修正技术，不仅可以有效地防止译码错误，提高译码的速度及牢靠性，而且可以将因为条码符号破损、沾污等走失的信息破译出来。错误修正可分为八个等级，错误修正为最高时，可以将符号受损面积达50%的条码符号所含信息复现出来；pdf417可以把编码信息按密码格式举行编码，以防止伪造条码符号或非法用法有关编码的信息。因此，可以将数据量不大但十分重要的信息根据某种二维条码的格式举行编码。本文是将二

4、维条码用在物品投递过程中，即把物品的信息（如寄信人地址、姓名、身份证号，收信人地址、姓名、身份证号以及邮资等信息）制成二维条码，打印出来贴在物品上，以便传递信息。通过掌上嵌入式的条码识读设备，对条码举行译码。在掌上嵌入式设备工作过程中，译码的信息可以和其它输入的信息重新编码，完成对数据再加密的过程。1.2 pdf417条码的结构四一七条码符号是一个多行结构。符号的顶部和底部为空白区。上下空白区之间为多行结构。每行数据符号字符数相同，行与行左右对齐挺直连接。其最小行数为3，最大行数为90，见图1。每行构成如下：a) 左空白区；b)起始符；c) 左行指示符号字符；d) 130个数据符号字符；e)右

5、行指示符号字符；f) 终止符；g)右空白区。1.3 pdf417条码的模式结构四一七条码在编码时，首先对未编码数据举行压缩。四一七条码有三种数据压缩模式：文本压缩模式(tc)、字节压缩模式(bc)、数字压缩模式(nc)。每种模式结构对应不同的算法，通过应用模式锁定/转移(latch/shift)码字，可在一个四一七条码符号中应用一种或者多种模式表示数据。图2为四一七条码的模式切换图，其中900、901/924、902分离对应tc、bc和nc的压缩模式，913为latch/shift码字。1.4 pdf417条码的错误订正等级四一七条码的错误订正等级可由用户挑选。每种错误订正等级所对应的错误订正

6、码字数目为2的订正等级次方。对于开放式系统，不同数量的编码数据所对应的错误订正等级推举值见表1。表1 四一七条码的推举错误订正等级数据码字数错误订正等级140240160316132043218635在四一七条码符号简单损坏的场所，建议选用较高的错误订正等级；在封闭系统中，可选用低于推举错误订正等级的错误订正等级。2 硬件设计2.1 硬件总体结构物流信息采集终端设计计划的结构框图3所示。设计计划的主要组成部分包括微处理器、扫描头接口模块（se923hs）、液晶显示及触摸模块以及外部的32kb ram，还有和微处理器监控模块等其它模块。2.2 se923hs扫描头及其接口设计扫描头的主要功能是读

7、出二维条码上的信息；在读出信息的同时，完成一定的解码和纠错功能。本课题采纳se923hs型号的扫描头。它是symbol公司生产的微型条码读入设备，可以对upc/ean、code128、code39和pdf417等条码举行译码。它能嵌入到用户的设备中，完成数据采集的功能。se923hs大小约为3cm3，通过12根引线和外界相连。表2给出了se923hs的引脚解释。按照表2给出的接口解释，设计了se923hs与微控制器的硬件接口，4所示。表2 se923h的引脚解释引 脚引脚号类 型功 能 解 释flash_dwn1i写se923hs的flash-romvbatt2ipower supply:为s

8、e923hs提供工作gnd3iground:地线rxd4ireceived data:串行输入口cts6iclear to send：串口握手线aim/wkup11iwake up:用持续1s的低电平唤醒低电模式的se923hstrig12itrigger：硬件触发线，使se923hs进入扫描和译码txd5otransmitted data:串口输出口rts7orequest to send:串口输出口pwrdwn8opower down ready:高电平，表示decoder处于掉电模式bpr9obeeper:低beeper输出d10odecode led:电流led输出3 译码和编码的实现

9、3.1 软件总体流程按照se923hs与微控制器的接口图，软件总体上可分为扫描头工作函数和中断函数，流程5和图6所示。用se923hs译码程序相对容易。首先，设置好se923hs与w77e58通信的波特率。然后，打开串口中断，在需要扫描条码时将p1.2置为低电平，进入3s的延时，扫描电机开头工作。在延时时光内，扫描头向来处于工作状态，扫描头译码后的数据输入至产生串口中断，在中断函数中存储译码后的信息。普通来说，se923hs扫描头有效工作1s后可以将纸质的扫描译码完毕。p1.2置为高电平常，扫描电机停止工作。对解码后的数据举行后期处理，将这些数据和其它需要重新加密的数据重新二维条码编码和纠错，

10、得到加密后的数据。这些数据可以通过rs232、或者发送给上位机作相应的处理。3.2 二维条码编码和纠错在实际应用中，考虑到在应用中投递物品信息组成和单片机处理速度，投递物品上的信息多用汉字表示，且文本字符和数字的数量较少，所以可以只用字节压缩模式（bc）对其举行编码。这样可大大减小编译码的复杂性，并且对数据的压缩率影响也不大。再有，由pdf417条码标准规定，条码符号的行数不超过90行，数据区列数不超过30列，所以最多可以编2700个码字。纠错码最多512个，那么数据码最多可编2188个。但是因为pdf417条码标准规定数据区第一个码字表示数据区码字的个数，这就限制了数据区码字最多不超过928

11、个，也就是说译码最多只能译 928个码字，没实用到编码数量的极限。当要编码的数据较多时，则可以作如下改动：采纳2个码字表示数据区码字的个数，这样就可以做到编码个数的极限2188个码字。因此在详细应用时，按照状况灵便地运用pdf417条码标准是很重要的。为统一起见，在编码过程中只采纳模式结构中的字节压缩模式(bc)。现简要介绍如下：字节压缩模式通过基256至基900的转换，将字节序列转换为码字序列。当所要表示的字节总数不是6的倍数时，用模式锁定901；当所要表示的字节总数是6的倍数时，用模式锁定924。在应用模式锁定924的状况下，6个字节可通过基256至基900的转换用5个码字表示，从左到右举

12、行转换。在应用模式锁定901的状况下，每前6个字节的转换办法与上述办法相同，对被6整除所剩余的字节应每个字节对应一个码字，逐字节用码字表示。详细编码流程7所示。四一七条码采纳reed-solomon错误控制算法(简称rs码)对数据码字举行纠错编码和译码。rs码是一类可以订正多个随机错误的多进制循环码。对于一组给定的数据码字，按照不同的码字个数采纳相应的纠错等级，错误订正码字按照reed-solomon错误控制码算法计算。对于一个给定的错误订正等级，其错误订正容量由下式确定：式中： e-拒读错误数目； t-替代错误数目；s-错误订正等级； d-错误订正码字数目。错误订正码字的总数为2s+1。其中，两个用于错误检测。其余的错误订正码字用于错误订正。用一个错误订正码字复原一个拒读错误，用两个错误订正码字订正一个替代错误。当被订正的替代错误数目小于4时(s0除外)，错误订正容量由下式确定：e+2t d-3对于一组给定的数据码字，错误订正码字按照rs错误控制码算法计算。（1）建立符号数据多项式（2）建立订正码字的生成多项式（3）产生错误订正码字对一组给定的数据码字和一选定的错误订正等级，错误订正码字为符号数据多项式d(x)乘以xk，然后除以生成多项式g(x)，所得为余式的各系