采用DSP56F826芯片的二维条码扫描器系统介绍

系统框图

　　系统以DSP56F826芯片为核心控制模块， 使用CMOS数字图像传感芯片，图像采集分辨率可达640×480像素。当需要进行高分辨率的图象采集时，可改用1024×1024像素的芯片(成本将随之增加)。译码可靠性高。目前得到的误码率不超过6万分之一，并且还在不断改进，期望误码率不超过2000万分之一。采用RS-232通讯接口，将获取的二维条码信息实时上传给计算机显示处理。纠错等级达到8级，纠错能力强。

　　二维条码扫描器系统框图如图(1)所示。CMOS图像传感芯片为光电转换元件，用与采集二维条码图像，直接输出为数字信号。由外部扩展SRAM存储该数据，再送到DSP，进行图像处理、码字分割、码字识别、信号纠错等，当一组二维条码信息的识别完成以后，服务程序控制I/O接口给出中断申请信号，DSP响应此中断申请，进入中断服务程序。译码后的二维条码数据从I/O口经SCI RS-232传送至计算机，并在屏幕上显示。软件程序和PDF417码本都储存在DSP芯片中的FLASH内，而动态采集到的二维条码图象数据则储存在SRAM内。

　　图1 二维条码扫描器框图

　　系统硬件设计

　　系统硬件电路主要包括以下七个部分：条码图象采集电路、DSP主控电路、存储器扩展电路、输出接口电路、复位与时钟电路、电源控制电路、照明控制电路。

　　条码图象采集电路

　　该电路以OV7120黑白图像传感芯片为核心，该芯片分辨率达到640×480像素，成像速度为30帧/秒，采取逐行扫描方式，输出为数字信号。此芯片功耗低，价格便宜，虽然CCD芯片在信噪比、灵敏度、成像质量等方面优于CMOS芯片，但在本系统设计中，采用CMOS芯片较为合适。

　　条码图像采集电路(图2)中，Y0-Y7为总线数字输出，HREF为水平参考信号，即行扫描信号;VSYN为垂直同步信号，即场同步信号。PCLK为像素时钟输出。该电路使用5V直流电，由电源控制电路提供。虽然该芯片使用5V工作电压，但它提供3.3V的I/O口，所以它可以与I/O电压为3.3V的DSP直接相连接，不需要电平转换。当DSP接收到VSYN信号时，表示芯片开始采集第一帧条码图像数据，随后接收到HREF信号，芯片开始进行第一行的数据采集，每来一个PCLK信号，芯片就采集一个像素点的信号，当DSP接收到下一个HREF信号，芯片就进行第二行的数据采集，直到采集完640行的数据，芯片停止采集。当DSP收到下一个VSYN信号时，表示芯片采集下一帧的数据。

　　图2 条码图象采集电路框图

　　DSP主控电路

　　如图1所示，该电路以DSP56F826为核心。当OV7120图像传感芯片准备采集条码图像数据时，DSP发出一个初始信号，控制SRAM重新分配地址块，同时图像传感芯片开始采集条码图象数据。采集完数据并送到SRAM中储存后，DSP开始调用处理程序对数据进行译码，译码完成后，通过SCI RS-232将数据传输到计算机。

　　存储器扩展电路

　　由于DSP56F826片内提供的RAM只有4.5K字，而RAM中需存放大量动态采集到的条码图象数据，从条码采集电路传送过来的数据按如下计算：

　　640×480×4-bit = 1228800 bits
　　所以我们选用128K×16-bit 的IS61LV12816作为外部扩展，来满足系统需要。

　　DSP56F826为外部地址总线和外部数据总线分别提供了16个引脚，为总线控制提供了4个引脚，给扩展外围电路提供了方便。我们采用分开程序区和数据区的接口方法，采用程序选通线(/PS)接SRAM的A0地址线来实现。因此，数据区为SRAM的前64K(0000H_FFFFH)，程序区为SRAM的后64K(10000H_1FFFFH)。对DSP而言，数据区和程序区的地址均为0000H_FFFFH。

　　输出接口电路

　　该电路使用异步串口RS-232，选用MAX202E芯片作为电平转换收发器。该芯片最高数据处理速率可达120Kbps，满足传送二维条码数据的要求。经过DSP译码后的数据信号TXD0通过T1IN引脚进入MAX202E，信号的电平被提高后，经T1OUT引脚输出，再通过SCI RS-232接口中的TXD口，将译码后数据传送给计算机。R1IN为接收输入信号，R1OUT为接收输出信号。

　　复位与时钟电路

　　虽然DSP内置了COP模块，可以完成watchdog功能，当DSP内核电压VDD低于2.2V或者I/O口电压VDDIO低于2.7V，系统自动复位。我们还专门加了外部RESET，防止系统受到外界干扰或电源波动时出现死机现象。

　　DSP56F826的系统时钟由晶振提供。我们用DSP芯片内部提供的晶振电路，在EXTAL和XTAL之间接一外部晶体(4MHz)。

电源控制电路

　　输入5V的直流电作为整个系统的电源。由于图像传感芯片OV7120使用5V电源，MAX202E用5V电源，外部SRAM用3.3V电源，DSP56F826 Core用2.5V电源，而DSP56F826 的I/O口用3.3V电源，所以电源分三路输出。

　　照明控制电路
　　采用主动光源，用三个发光二极管给条码采集提供照明，便于二维条码图象的定标。当开始采集图象数据时，DSP输出一控制信号，驱动发光二极管工作。采集结束后，在DSP控制下停止工作。

　　系统部分电路图示于图3。