通過上期對掃碼設備的行業(yè)現(xiàn)狀的介紹，我們知道掃碼設備廠商眾多，產(chǎn)品形態(tài)多樣，但從技術角度上講，掃碼設備的核心硬件基本一致。本期我們側重介紹掃碼設備的核心部分：掃碼引擎。在介紹掃碼引擎之前，我們先從掃描槍產(chǎn)品與掃碼引擎的硬件組成相似性說起。
一、掃描槍與掃碼引擎的硬件組成相似性
我們以最常見的手持掃描槍的硬件組成為例，來分析下掃描槍產(chǎn)品與掃碼引擎在硬件組成上的相似性。下面所示為掃描槍產(chǎn)品的拆解及核心硬件分解圖。

▲手持掃描槍產(chǎn)品組成部件拆解

▲手持掃描槍核心電路板拆解
通過以上部件拆解，我們看到手持掃描槍產(chǎn)品主要由外殼、鏡頭和內(nèi)部核心電路板組成（對于移動式手持掃描槍可能還有電池等部件），其中核心電路板包含了DDR、Flash、電源管理芯片和主控芯片。從硬件組成上講，掃描槍產(chǎn)品是掃碼引擎在形態(tài)及應用場景上的一個延伸，掃描槍產(chǎn)品以掃碼引擎為核心，通過增加外圍部件后，成為適合多種應用場景的掃碼設備。那么掃碼引擎的形態(tài)、構成、各模塊的功能如何？下面我們一一作介紹。
二、掃碼引擎的形態(tài)及應用特點

▲掃碼引擎形態(tài)案例
從掃碼引擎形態(tài)例子可以看出，掃碼引擎的設計結構更為緊湊、體積更小，電路部分與鏡頭緊密結合，與平時見到的掃碼設備有較大差異。不過從掃碼引擎的功能方面來講，已包含了掃碼設備的最核心的部分，即掃碼、解碼、碼值輸出等功能。
掃碼引擎專注于掃碼解碼的實現(xiàn)，去除了其它冗雜的功能，軟硬件均做到最優(yōu)最簡，因此常作為掃碼解決方案的核心部件用于各種掃碼設備中。目前具備生產(chǎn)高性能掃碼引擎的企業(yè)，大多數(shù)擁有自己核心的解碼算法和硬件團隊，其提供的掃碼引擎不僅能支持多種碼制，還能處理各種傾斜碼、污損碼等。同時其高解碼速度、低解碼出錯率的特點，能夠滿足類似工業(yè)自動化流水線等高頻度、大流量、高行速的碼圖識別場景需求。

▲部分異常碼圖案例
三、掃碼引擎的硬件組成和功能
掃碼引擎一般組成如下所示：

▲掃碼引擎硬件框圖
上圖為一般掃碼引擎常見最小硬件組成系統(tǒng)，如果使用碼靈半導體7UL系列的設計，將DDR和Flash存儲疊封在芯片內(nèi)部的方式，還可將這兩部分外部硬件組成省掉。下面具體介紹掃碼引擎各組成部件的基本功能。
1、電源模塊
電源模塊用于實現(xiàn)電壓轉換和電源管理。使用高運算處理器時，需提供多種電壓，如3.3V，1.1V，1.2V，1.8V，2.5V等，掃碼引擎的電源輸出電壓多為3.3V，其它電壓轉換和電源功耗管理均由電源模塊進行管理實現(xiàn)。
2、鏡頭
鏡頭包含鏡頭與sensor，通過DVP或MIPI接口與運算處理器連接，將采集到的圖像信息送到處理器進行處理。
3、其他組件
LED燈指補光燈和掃碼指示燈；晶振為處理器提供時鐘源；數(shù)據(jù)輸出接插件接口用于將處理器解碼后的數(shù)據(jù)輸出到模組外部，此外，一般模塊的電源也通過這里引入到模組。
四、基于7UL系列的掃碼引擎
下圖是基于碼靈半導體7UL系列的一個掃碼引擎的PCB視圖，模組長30mm，寬12mm，實例中使用的10x10mm封裝，DDR合封在芯片內(nèi)部，因此視圖中看不到DDR部分。

▲基于7UL系列的掃碼引擎頂視圖

▲基于7UL系列的掃碼引擎底視圖
以上兩圖是基于10x10mm封裝的碼靈半導體7UL系列掃碼引擎樣例，如果采用6x8mm封裝的設計，由于Flash與DDR均封裝于芯片內(nèi)部，除芯片封裝面積減小外，還減少了外圍器件所占用的空間，所以PCB會更小，模組更輕薄，成本也更具優(yōu)勢。
五、掃碼引擎常見技術參數(shù)
掃碼引擎大多作為掃碼設備的部件存在，需與其它部件進行配置，因此一般需提供以下幾種常見的參數(shù)供下游設計方作為參考：
? 對外數(shù)據(jù)接口：如UART TTL、USB HID；
? 模椽參數(shù)配置方式：如通過掃碼配置、或主機命令設置；
? 掃碼觸發(fā)方式: 如自動感應、持續(xù)識讀、命令觸發(fā)；
? 固件升級方式：電腦在線更新；
? 掃碼提示方式：蜂鳴器、LED指示燈等；
? 輸入電流電壓：如正常電流、掃碼峰值電流，供電電壓，最大功耗等；
? 模組支持掃碼分辨率：如1024768、640480等；
? 支持的掃描角度： 如傾角±55°，轉動360°；
? 支持解碼種類：
? 如一維碼：UPC-A、UPC-E、EAN-13、ISBN10、ISBN13、EAN-8、CODE 39、CODE93、CODE 128、CODABAR、INTERLEAVED 25等；
? 二維碼：QR碼等
? 最小解析度：如5mil，1mil = 0.0254mm
? 識讀距離：如4 cm~ 18.0 cm
? 工作溫濕度：-3065°C，5%95%（無冷凝）
? 模組物理特征：長、寬、高、重等。
六、掃碼引擎的部分典型電路

▲接camera的MIPI接口方案OV5648/SC031

▲Flash存儲電路

▲3.3V轉1.1V內(nèi)核電壓

▲時鐘源電路
以上電路均為基于碼靈半導體7UL系列開發(fā)板截取的典型電路，由于7UL系列為ARM Cortex-A7高性能處理器，需多個電源域，本文中僅例舉了3.3V到1.1V轉換部分，更詳細的電路圖可登錄碼靈半導體官網(wǎng)進行申請。
通過以上介紹，相信大家對掃碼引擎的形態(tài)特點、組成及功能等方面有了較為全面的了解。由于篇幅所限，本期暫未對掃碼解碼的軟件處理模塊內(nèi)容進行介紹，此模塊我們將在下期中進行詳細描述，并推薦一款免費開源的解碼算法軟件，供業(yè)余愛好者開發(fā)測試。
本期暫到這里，我們下期見。
本期作者：陳紹景、梁夢雷、謝耀華、詹明溪、謝劍杰