一文看懂码灵半导体CFW32C7UL系列MPU产品应用（八)：高端扫码设备应用（中）
通过上期对扫码设备的行业现状的介绍，我们知道扫码设备厂商众多，产品形态多样，但从技术角度上讲，扫码设备的核心硬件基本一致。本期我们侧重介绍扫码设备的核心部分：扫码引擎。在介绍扫码引擎之前，我们先从扫描枪产品与扫码引擎的硬件组成相似性说起。
一、扫描枪与扫码引擎的硬件组成相似性
我们以最常见的手持扫描枪的硬件组成为例，来分析下扫描枪产品与扫码引擎在硬件组成上的相似性。下面所示为扫描枪产品的拆解及核心硬件分解图。
▲手持扫描枪产品组成部件拆解
▲手持扫描枪核心电路板拆解
通过以上部件拆解，我们看到手持扫描枪产品主要由外壳、镜头和内部核心电路板组成（对于移动式手持扫描枪可能还有电池等部件），其中核心电路板包含了ddr、flash、电源管理芯片和主控芯片。从硬件组成上讲，扫描枪产品是扫码引擎在形态及应用场景上的一个延伸，扫描枪产品以扫码引擎为核心，通过增加外围部件后，成为适合多种应用场景的扫码设备。那么扫码引擎的形态、构成、各模块的功能如何？下面我们一一作介绍。
二、扫码引擎的形态及应用特点
▲扫码引擎形态案例
从扫码引擎形态例子可以看出，扫码引擎的设计结构更为紧凑、体积更小，电路部分与镜头紧密结合，与平时见到的扫码设备有较大差异。不过从扫码引擎的功能方面来讲，已包含了扫码设备的最核心的部分，即扫码、解码、码值输出等功能。
扫码引擎专注于扫码解码的实现，去除了其它冗杂的功能，软硬件均做到最优最简，因此常作为扫码解决方案的核心部件用于各种扫码设备中。目前具备生产高性能扫码引擎的企业，大多数拥有自己核心的解码算法和硬件团队，其提供的扫码引擎不仅能支持多种码制，还能处理各种倾斜码、污损码等。同时其高解码速度、低解码出错率的特点，能够满足类似工业自动化流水线等高频度、大流量、高行速的码图识别场景需求。
▲部分异常码图案例
三、扫码引擎的硬件组成和功能
扫码引擎一般组成如下所示：
▲扫码引擎硬件框图
上图为一般扫码引擎常见最小硬件组成系统，如果使用码灵半导体7ul系列的设计，将ddr和flash存储叠封在芯片内部的方式，还可将这两部分外部硬件组成省掉。下面具体介绍扫码引擎各组成部件的基本功能。
1、电源模块
电源模块用于实现电压转换和电源管理。使用高运算处理器时，需提供多种电压，如3.3v，1.1v，1.2v，1.8v，2.5v等，扫码引擎的电源输出电压多为3.3v，其它电压转换和电源功耗管理均由电源模块进行管理实现。
2、镜头
镜头包含镜头与sensor，通过dvp或mipi接口与运算处理器连接，将采集到的图像信息送到处理器进行处理。
3、其他组件
led灯指补光灯和扫码指示灯；晶振为处理器提供时钟源；数据输出接插件接口用于将处理器解码后的数据输出到模组外部，此外，一般模块的电源也通过这里引入到模组。
四、基于7ul系列的扫码引擎
下图是基于码灵半导体7ul系列的一个扫码引擎的pcb视图，模组长30mm，宽12mm，实例中使用的10x10mm封装，ddr合封在芯片内部，因此视图中看不到ddr部分。
▲基于7ul系列的扫码引擎顶视图
▲基于7ul系列的扫码引擎底视图
以上两图是基于10x10mm封装的码灵半导体7ul系列扫码引擎样例，如果采用6x8mm封装的设计，由于flash与ddr均封装于芯片内部，除芯片封装面积减小外，还减少了外围器件所占用的空间，所以pcb会更小，模组更轻薄，成本也更具优势。
五、扫码引擎常见技术参数
扫码引擎大多作为扫码设备的部件存在，需与其它部件进行配置，因此一般需提供以下几种常见的参数供下游设计方作为参考：
对外数据接口：如uart ttl、usb hid；
模椽参数配置方式：如通过扫码配置、或主机命令设置；
扫码触发方式: 如自动感应、持续识读、命令触发；
固件升级方式：电脑在线更新；
扫码提示方式：蜂鸣器、led指示灯等；
输入电流电压：如正常电流、扫码峰值电流，供电电压，最大功耗等；
模组支持扫码分辨率：如1024768、640480等；
支持的扫描角度： 如倾角±55°，转动360°；
支持解码种类：
如一维码：upc-a、upc-e、ean-13、isbn10、isbn13、ean-8、code 39、code93、code 128、codabar、interleaved 25等；
二维码：qr码等
最小解析度：如5mil，1mil = 0.0254mm
识读距离：如4 cm~ 18.0 cm
工作温湿度：-3065°c，5%95%（无冷凝）
模组物理特征：长、宽、高、重等。
六、扫码引擎的部分典型电路
▲接camera的mipi接口方案ov5648/sc031
▲flash存储电路
▲3.3v转1.1v内核电压
▲时钟源电路
以上电路均为基于码灵半导体7ul系列开发板截取的典型电路，由于7ul系列为arm cortex-a7高性能处理器，需多个电源域，本文中仅例举了3.3v到1.1v转换部分，更详细的电路图可登录码灵半导体官网进行申请。
通过以上介绍，相信大家对扫码引擎的形态特点、组成及功能等方面有了较为全面的了解。由于篇幅所限，本期暂未对扫码解码的软件处理模块内容进行介绍，此模块我们将在下期中进行详细描述，并推荐一款免费开源的解码算法软件，供业余爱好者开发测试。
本期暂到这里，我们下期见。
本期作者：陈绍景、梁梦雷、谢耀华、詹明溪、谢剑杰
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一、扫描枪与扫码引擎的硬件组成相似性
我们以最常见的手持扫描枪的硬件组成为例，来分析下扫描枪产品与扫码引擎在硬件组成上的相似性。下面所示为扫描枪产品的拆解及核心硬件分解图。
▲手持扫描枪产品组成部件拆解
▲手持扫描枪核心电路板拆解
通过以上部件拆解，我们看到手持扫描枪产品主要由外壳、镜头和内部核心电路板组成（对于移动式手持扫描枪可能还有电池等部件），其中核心电路板包含了ddr、flash、电源管理芯片和主控芯片。从硬件组成上讲，扫描枪产品是扫码引擎在形态及应用场景上的一个延伸，扫描枪产品以扫码引擎为核心，通过增加外围部件后，成为适合多种应用场景的扫码设备。那么扫码引擎的形态、构成、各模块的功能如何？下面我们一一作介绍。
二、扫码引擎的形态及应用特点
▲扫码引擎形态案例
从扫码引擎形态例子可以看出，扫码引擎的设计结构更为紧凑、体积更小，电路部分与镜头紧密结合，与平时见到的扫码设备有较大差异。不过从扫码引擎的功能方面来讲，已包含了扫码设备的最核心的部分，即扫码、解码、码值输出等功能。
扫码引擎专注于扫码解码的实现，去除了其它冗杂的功能，软硬件均做到最优最简，因此常作为扫码解决方案的核心部件用于各种扫码设备中。目前具备生产高性能扫码引擎的企业，大多数拥有自己核心的解码算法和硬件团队，其提供的扫码引擎不仅能支持多种码制，还能处理各种倾斜码、污损码等。同时其高解码速度、低解码出错率的特点，能够满足类似工业自动化流水线等高频度、大流量、高行速的码图识别场景需求。
▲部分异常码图案例
三、扫码引擎的硬件组成和功能
扫码引擎一般组成如下所示：
▲扫码引擎硬件框图
上图为一般扫码引擎常见最小硬件组成系统，如果使用码灵半导体7ul系列的设计，将ddr和flash存储叠封在芯片内部的方式，还可将这两部分外部硬件组成省掉。下面具体介绍扫码引擎各组成部件的基本功能。
1、电源模块
电源模块用于实现电压转换和电源管理。使用高运算处理器时，需提供多种电压，如3.3v，1.1v，1.2v，1.8v，2.5v等，扫码引擎的电源输出电压多为3.3v，其它电压转换和电源功耗管理均由电源模块进行管理实现。
2、镜头
镜头包含镜头与sensor，通过dvp或mipi接口与运算处理器连接，将采集到的图像信息送到处理器进行处理。
3、其他组件
led灯指补光灯和扫码指示灯；晶振为处理器提供时钟源；数据输出接插件接口用于将处理器解码后的数据输出到模组外部，此外，一般模块的电源也通过这里引入到模组。
四、基于7ul系列的扫码引擎
下图是基于码灵半导体7ul系列的一个扫码引擎的pcb视图，模组长30mm，宽12mm，实例中使用的10x10mm封装，ddr合封在芯片内部，因此视图中看不到ddr部分。
▲基于7ul系列的扫码引擎顶视图
▲基于7ul系列的扫码引擎底视图
以上两图是基于10x10mm封装的码灵半导体7ul系列扫码引擎样例，如果采用6x8mm封装的设计，由于flash与ddr均封装于芯片内部，除芯片封装面积减小外，还减少了外围器件所占用的空间，所以pcb会更小，模组更轻薄，成本也更具优势。
五、扫码引擎常见技术参数
扫码引擎大多作为扫码设备的部件存在，需与其它部件进行配置，因此一般需提供以下几种常见的参数供下游设计方作为参考：
对外数据接口：如uart ttl、usb hid；
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扫码触发方式: 如自动感应、持续识读、命令触发；
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支持的扫描角度： 如倾角±55°，转动360°；
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▲接camera的mipi接口方案ov5648/sc031
▲flash存储电路
▲3.3v转1.1v内核电压
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