PDF417二維條碼在嵌入式設備中的應用

摘要：介紹PDF417二維條碼的編碼、譯碼及糾錯的原理，并分析其在嵌入式設備上的軟硬件實(shí)現。其中譯碼部分是使用Symbol公司生產(chǎn)的SE923HS型號的掃描頭，編碼部分是用軟件來(lái)實(shí)現的。

關(guān)鍵詞：PDF417 二維條碼編碼譯碼 嵌入式設備

引 言

??二維條碼是不依賴(lài)計算機網(wǎng)絡(luò )和數據庫存儲、轉移信息的一種方法，是信息的另一種表示形式，是信息攜帶、信息自動(dòng)傳遞、信息防偽的理想手段。四一七條碼是應用最為成功的一種二維條碼，它的出現是條碼技術(shù)的一次革新。它以其高密度、高信息容量、糾錯能力強、成本低等特點(diǎn)，廣泛應用于國際貿易、物流、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域，已經(jīng)取得了巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。由于二維條碼的編碼和譯碼算法相對比較復雜，大部分應用是用臺式機打印出條碼，再通過(guò)掃描槍進(jìn)行解碼，通過(guò)RS232串口輸出數據；而在嵌入式設備上，對數據進(jìn)行二維條碼數據加密并不多見(jiàn)。本文提出一種在嵌入式設備上利用Symbol公司生產(chǎn)的SE923HS型號的掃描頭解碼數據，解碼后的數據和其它數據混合重新編碼的解決方案，可以適用于郵政、物流等行業(yè)。

1 二維條碼

1.1 二維條碼的特性

　　PDF417二維條碼具有信息容量大、信息密度高、修正錯誤能力強、譯碼可靠性高、保密性強和容易印制等特點(diǎn)。

　　四一七條碼的基本特性如圖1所示。一個(gè)PDF417條碼符號，可以將最多1848個(gè)字母字符或2729個(gè)數字字符或字母、數字混編字符進(jìn)行編碼。按照ISO標準的證卡格式，當PDF417條碼的窄條(模)寬為0.17mm 時(shí)，使用PDF417條碼表卡片上所含的信息，條碼符號(包括周?chē)陌讌^)所占面積僅為76mm×25mm。PDF417采用了目前世界上最先進(jìn)的錯誤修正技術(shù)。這種隱含子符號內的錯誤修正技術(shù)，不僅可以有效地防止譯碼錯誤，提高譯碼的速度及可靠性，而且可以將由于條碼符號破損、沾污等丟失的信息破譯出來(lái)。錯誤修正可分為八個(gè)等級，錯誤修正為最高時(shí)，可以將符號受損面積達50%的條碼符號所含信息復現出來(lái)；PDF417可以把編碼信息按密碼格式進(jìn)行編碼，以防止偽造條碼符號或非法使用有關(guān)編碼的信息。因此，可以將數據量不大但非常重要的信息按照某種二維條碼的格式進(jìn)行編碼。

本文是將二維條碼用在物品投遞過(guò)程中，即把物品的信息（如寄信人地址、姓名、身份證號，收信人地址、姓名、身份證號以及郵資等信息）制成二維條碼，打印出來(lái)貼在物品上，以便傳遞信息。通過(guò)掌上嵌入式的條碼識讀設備，對條碼進(jìn)行譯碼。在掌上嵌入式設備工作過(guò)程中，譯碼的信息可以和其它輸入的信息重新編碼，完成對數據再加密的過(guò)程。

1.2 PDF417條碼的結構

　　四一七條碼符號是一個(gè)多行結構。符號的頂部和底部為空白區。上下空白區之間為多行結構。每行數據符號字符數相同，行與行左右對齊直接銜接。其最小行數為3，最大行數為90，見(jiàn)圖1。每行構成如下：

　　a) 左空白區；b)起始符；c) 左行指示符號字符；d) 1～30個(gè)數據符號字符；e)右行指示符號字符；f) 終止符；g)右空白區。

1.3 PDF417條碼的模式結構

　　四一七條碼在編碼時(shí)，首先對未編碼數據進(jìn)行壓縮。四一七條碼有三種數據壓縮模式：文本壓縮模式(TC)、字節壓縮模式(BC)、數字壓縮模式(NC)。每種模式結構對應不同的算法，通過(guò)應用模式鎖定/轉移(latch/shift)碼字，可在一個(gè)四一七條碼符號中應用一種或者多種模式表示數據。圖2為四一七條碼的模式切換圖，其中900、901/924、902分別對應TC、BC和NC的壓縮模式，913為L(cháng)atch/shift碼字。

1.4 PDF417條碼的錯誤糾正等級

　　四一七條碼的錯誤糾正等級可由用戶(hù)選擇。每種錯誤糾正等級所對應的錯誤糾正碼字數目為2的糾正等級次方。對于開(kāi)放式系統，不同數量的編碼數據所對應的錯誤糾正等級推薦值見(jiàn)表1。

表1 四一七條碼的推薦錯誤糾正等級

　　在四一七條碼符號容易損壞的場(chǎng)所，建議選用較高的錯誤糾正等級；在封閉系統中，可選用低于推薦錯誤糾正等級的錯誤糾正等級。

2 硬件設計

2.1 硬件總體結構[1]

　　物流信息采集終端設計方案的結構框圖如圖3所示。設計方案的主要組成部分包括微處理器、掃描頭接口模塊（SE923HS）、液晶顯示及觸摸模塊以及外部的32KB RAM，還有電源模塊和微處理器監控模塊等其它模塊。

2.2 SE923HS掃描頭及其接口設計[2]

　　掃描頭的主要功能是讀出二維條碼上的信息；在讀出信息的同時(shí)，完成一定的解碼和糾錯功能。本課題采用SE923HS型號的掃描頭。它是Symbol公司生產(chǎn)的微型條碼讀入設備，可以對UPC/EAN、CODE128、CODE39和PDF417等條碼進(jìn)行譯碼。它能嵌入到用戶(hù)的設備中，完成數據采集的功能。SE923HS大小約為3cm3，通過(guò)12根引線(xiàn)和外界相連。表2給出了SE923HS的引腳說(shuō)明。

　　根據表2給出的接口說(shuō)明，設計了SE923HS與微控制器的硬件接口，如圖4所示。

表2 SE923H的引腳說(shuō)明

3 譯碼和編碼的實(shí)現

3.1 軟件總體流程