QR二維碼解碼流程與使用方法

概述

二維碼、條形碼相信大家都非常熟悉了，條碼技術已經廣泛應用于我們生活當中。微信掃二維碼、支付寶二維碼付款、商品條形碼、超市儲物柜條形碼等。但是由于二維碼復雜度，目前識別二維碼的設備還不夠豐富。對此本文檔利用帶浮點運算的、大容量SRAM、高主頻芯片AT32F403A，調用雅特力提供的Artery_QR二維碼解碼庫在AT-START-F403A開發板上來實現二維碼、CODE128CODE39I25EAN13條碼掃描識別。

一維條形碼、二維碼簡介

一維條形碼

一維條碼是由一組規則排列的條、空以及對應的字符組成的標記，“條”指對光線反射率較低的部分，“空”指對光線反射率較高的部分，這些條和空組成的數據表達一定的信息，并能夠用特定的設備識讀，轉換成與計算機兼容的二進制和十進制信息。條形碼可以標出物品的生產國、制造廠家、商品名稱、生產日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等許多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統等許多領域都得到廣泛的應用。 一維條碼只是在一個方向（一般是水平方向）表達信息，而在垂直方向則不表達任何信息，雖然提高信息錄入的速度，減少差錯率，但是其空間利用率較低，數據容量較小。

二維碼

二維碼（2-dimensional bar code）是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的；在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。

二維碼由于自身設計特點，可包含更多的信息量，編碼信息范圍更廣，并且由于二維碼具有一定的校 驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、以及處理圖形旋轉變化點，二維碼譯碼更加準確，其誤碼率為千萬分之一。下圖為QR二維碼構造框圖。

圖1. QR碼符號的結構

1) 位置探測圖形、位置探測圖形分隔符：用于對二維碼的定位，對每個QR碼來說，位置都是固定存在的，只是大小規格會有所差異；這些黑白間隔的矩形塊很容易進行圖像處理的檢測。

2) 定位圖形：這些小的黑白相間的格子就好像坐標軸，在二維碼上定義了網格。 3) 格式信息：表示該二維碼的糾錯級別，分為L、M、Q、H； 4) 數據區域：使用黑白的二進制網格編碼內容。8個格子可以編碼一個字節。 5) 版本信息：即二維碼的規格，QR碼符號共有40種規格的矩陣（一般為黑白色），從21x21（版本1），到177x177（版本40），每一版本符號比前一版本每邊增加4個模塊。 6) 糾錯碼字：用于修正二維碼損壞帶來的錯誤。

QR二維碼解碼流程

了解了QR二維碼的構造，下面我們來了解解碼流程，QR二維碼的解碼流程如下圖2所示。 圖2. QR碼譯碼步驟

1) 定位并獲取符號圖像。深色與淺色模塊識別為“0”與“1”的陣列。 2) 識讀格式信息（如果需要，去除掩模圖形并完成對格式信息模塊的糾錯，識別糾錯等級與掩模圖形參考）。 3) 識讀版本信息，確定符號的版本。 4) 用掩模圖形參考，從格式信息中得出對編碼區的位圖進行異或處理消除掩模。 5) 根據模塊排列規則，識讀符號字符，恢復信息的數據與糾錯碼字。 6) 用與糾錯級別信息相對應的糾錯碼字檢測錯誤，如果發現錯誤，立即糾錯。 7) 根據模式指示符和字符計數指示符將數據碼字劃分成多個部分。 8) 最后，按照使用的模式譯碼得出數據字符并輸出結果。 二維碼的解碼流程具體實現的步驟和方法是比較復雜，涉及到了QR二維碼的標準規則及相對應的算法，知識點很多，大家感興趣的話可以自己多去網上查閱資料了解。

QR decode快速使用方法

硬件資源

1) LCD 9341 2) 外接Buzzer（PE15） 3) Arduio 4) AT-START-F403A V1.0實驗板 5) USB 6) Sensor BF3901 7) USER key 圖3. 硬件資源圖

注：1.該demo是基于AT32F403A的硬件條件，若使用者需要在AT32其他型號上使用，請修改相應配置即可。

2.供電部分：使用電源供電，或USB線供電（勿使用Link單獨供電）。

QR USB HID keyboard Demo使用

1) 打開QR decode project源程序，編譯后下載到實驗板。 2) 由于該demo運行占用了169K的SRAM，所以在使用demo前需開啟芯片的擴展SRAM功能（擴展為224KB），為了方便用戶使用，demo已經在啟動文件中開啟了此項功能。

3) 連接USB線到PC，通過上位機可以識別到該設備：HID Keyboard Device（標準鍵盤輸入模式，無須驅動） 4) 根據LCD顯示信息，查看BF3901初始化是否成功，并按下USER key按鍵，開啟QR解碼偵測。 5) 將攝像頭BF3901對準二維碼，LCD顯示當前抓取的攝像頭圖像，此時芯片一直在運算QR解碼。 6) 若芯片一直沒有解析到二維碼，一維碼數據，則會一直運行下去，直到解析到數據，如圖4所示。蜂鳴器會響一下，并且將解析到數據通過USB傳輸到PC，如圖5所示。 Ps. QR decode默認只偵測二維碼，若要偵測全部圖碼等，需開啟宏定義：Detect_all。 圖4. LCD顯示解析數據

圖5. USB傳到PC數據

審核編輯：湯梓紅