基于DSP56F826芯片的二維條碼掃描器系統

　　系統框圖

　　系統以DSP56F826芯片為核心控制模塊， 使用CMOS數字圖像傳感芯片，圖像采集分辨率可達640×480像素。當需要進(jìn)行高分辨率的圖象采集時(shí)，可改用1024×1024像素的芯片(成本將隨之增加)。譯碼可靠性高。目前得到的誤碼率不超過(guò)6萬(wàn)分之一，并且還在不斷改進(jìn)，期望誤碼率不超過(guò)2000萬(wàn)分之一。采用RS-232通訊接口，將獲取的二維條碼信息實(shí)時(shí)上傳給計算機顯示處理。糾錯等級達到8級，糾錯能力強。

　　二維條碼掃描器系統框圖如圖(1)所示。CMOS圖像傳感芯片為光電轉換元件，用與采集二維條碼圖像，直接輸出為數字信號。由外部擴展SRAM存儲該數據，再送到DSP，進(jìn)行圖像處理、碼字分割、碼字識別、信號糾錯等，當一組二維條碼信息的識別完成以后，服務(wù)程序控制I/O接口給出中斷申請信號，DSP響應此中斷申請，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。譯碼后的二維條碼數據從I/O口經(jīng)SCI RS-232傳送至計算機，并在屏幕上顯示。軟件程序和PDF417碼本都儲存在DSP芯片中的FLASH內，而動(dòng)態(tài)采集到的二維條碼圖象數據則儲存在SRAM內。

　　圖1 二維條碼掃描器框圖

　　系統硬件設計

　　系統硬件電路主要包括以下七個(gè)部分：條碼圖象采集電路、DSP主控電路、存儲器擴展電路、輸出接口電路、復位與時(shí)鐘電路、電源控制電路、照明控制電路。

　　條碼圖象采集電路

　　該電路以OV7120黑白圖像傳感芯片為核心，該芯片分辨率達到640×480像素，成像速度為30幀/秒，采取逐行掃描方式，輸出為數字信號。此芯片功耗低，價(jià)格便宜，雖然CCD芯片在信噪比、靈敏度、成像質(zhì)量等方面優(yōu)于CMOS芯片，但在本系統設計中，采用CMOS芯片較為合適。

　　條碼圖像采集電路(圖2)中，Y0-Y7為總線(xiàn)數字輸出，HREF為水平參考信號，即行掃描信號;VSYN為垂直同步信號，即場(chǎng)同步信號。PCLK為像素時(shí)鐘輸出。該電路使用5V直流電，由電源控制電路提供。雖然該芯片使用5V工作電壓，但它提供3.3V的I/O口，所以它可以與I/O電壓為3.3V的DSP直接相連接，不需要電平轉換。當DSP接收到VSYN信號時(shí)，表示芯片開(kāi)始采集第一幀條碼圖像數據，隨后接收到HREF信號，芯片開(kāi)始進(jìn)行第一行的數據采集，每來(lái)一個(gè)PCLK信號，芯片就采集一個(gè)像素點(diǎn)的信號，當DSP接收到下一個(gè)HREF信號，芯片就進(jìn)行第二行的數據采集，直到采集完640行的數據，芯片停止采集。當DSP收到下一個(gè)VSYN信號時(shí)，表示芯片采集下一幀的數據。

　　圖2 條碼圖象采集電路框圖

　　DSP主控電路

　　如圖1所示，該電路以DSP56F826為核心。當OV7120圖像傳感芯片準備采集條碼圖像數據時(shí)，DSP發(fā)出一個(gè)初始信號，控制SRAM重新分配地址塊，同時(shí)圖像傳感芯片開(kāi)始采集條碼圖象數據。采集完數據并送到SRAM中儲存后，DSP開(kāi)始調用處理程序對數據進(jìn)行譯碼，譯碼完成后，通過(guò)SCI RS-232將數據傳輸到計算機。

　　存儲器擴展電路

　　由于DSP56F826片內提供的RAM只有4.5K字，而RAM中需存放大量動(dòng)態(tài)采集到的條碼圖象數據，從條碼采集電路傳送過(guò)來(lái)的數據按如下計算：

　　640×480×4-bit = 1228800 bits

　　所以我們選用128K×16-bit 的IS61LV12816作為外部擴展，來(lái)滿(mǎn)足系統需要。

　　DSP56F826為外部地址總線(xiàn)和外部數據總線(xiàn)分別提供了16個(gè)引腳，為總線(xiàn)控制提供了4個(gè)引腳，給擴展外圍電路提供了方便。我們采用分開(kāi)程序區和數據區的接口方法，采用程序選通線(xiàn)(/PS)接SRAM的A0地址線(xiàn)來(lái)實(shí)現。因此，數據區為SRAM的前64K(0000H_FFFFH)，程序區為SRAM的后64K(10000H_1FFFFH)。對DSP而言，數據區和程序區的地址均為0000H_FFFFH。

　　輸出接口電路

　　該電路使用異步串口RS-232，選用MAX202E芯片作為電平轉換收發(fā)器。該芯片最高數據處理速率可達120Kbps，滿(mǎn)足傳送二維條碼數據的要求。經(jīng)過(guò)DSP譯碼后的數據信號TXD0通過(guò)T1IN引腳進(jìn)入MAX202E，信號的電平被提高后，經(jīng)T1OUT引腳輸出，再通過(guò)SCI RS-232接口中的TXD口，將譯碼后數據傳送給計算機。R1IN為接收輸入信號，R1OUT為接收輸出信號。

　　復位與時(shí)鐘電路

　　雖然DSP內置了COP模塊，可以完成watchdog功能，當DSP內核電壓VDD低于2.2V或者I/O口電壓VDDIO低于2.7V，系統自動(dòng)復位。我們還專(zhuān)門(mén)加了外部RESET，防止系統受到外界干擾或電源波動(dòng)時(shí)出現死機現象。

　　DSP56F826的系統時(shí)鐘由晶振提供。我們用DSP芯片內部提供的晶振電路，在EXTAL和XTAL之間接一外部晶體(4MHz)。