射频识别技术原理与应用实战课件(项目二)

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任务 一
二维码识别
二维码识别
实 训 准 备
一、QR Code二维码
二维码的信息可以是文本、字符或图片，还可以是 简短的视频。信息输入后，首先要选择一种信息编码的 码制。目前常用的二维码大多是以QR Code开源工具来 编码的。QR Code是一种矩阵式二维码，它是采用统一 的黑白方块的组合，而不是不同宽度的条与空的组合， 它能够提供更高的信息密度，存储更多的信息。
生成格式和版本信息放入相应区域内。 版本7-40都包含了版本信息，没有版本信息的全为0。二维码上两个位置 包含了版本信息，它们是冗余的。 版本信息共18位，6×3的矩阵，其中6位是数据位，如版本号8，数据位的 信息是001000，后面的12位是纠错位。 至此，二维码的编码流程基本完成，可以使用第三方开发包ZXing完成编 码过程。
二维码识别
实 训 目 的
（1）了解二维码扫描的实现过程。 （2）掌握二维码开源工具（ZXing）的用法。
二维码识别
实 训 内 容
（1）二维码开源工具（ZXing）的使用。 （2）二维码的扫描。
二维码识别
实 训 设 备
（1）PC机一台（搭建好Android开发环境）。 （2）物联网智能网关设备一台。 （3）物联网智能网关配套光盘一张。
射频识别技术原理 与应用实战
项目二 RFID基础认知
本项目将首先介绍二维码的扫描实现过程， 让读者对物联网和自动识别技术有一个感性认识， 然后结合RFID射频识别开发平台和Keil µVision4 开发环境，初步学习RFID软硬件平台的基本用法， 从而为后续RFID读写器设计奠定基础。
01 任 务 一 二 维 码 识 别 02 任 务 二 L E D 灯 控 制
图2-23 点击进入应用列表
图2-24 条码扫描应用的主界面
二维码识别
（16）打印一张二维码标签纸，如图2-25所示，将摄像头对准二维码进行扫描， 如图2-26所示。
图2-25 二维码图片
图2-26 扫描二维码图片
二维码识别
（17）扫描出二维码信息，如图2-27所示。
（18）返回到程序主界 面，点击返回图标，在弹出 的对话框中点击“确定”按 钮，退出系统，至此本实训 结束。
图2-11 智能网关ON/OFF开关
图2-12 智能网关启动后界面
二维码识别
（9）按照图2-13所示方法进行滑动解锁，解锁后界面如图2-14所示。
图2-13 滑动解锁界面
图2-14 解锁后界面
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（ 10 ） 将 物 联 网 智 能 网 关 标 配数据线的小端（OTG端）与物 联网智能网关的OTG口相连，如 图 2-15 所 示 ， 另 一 端 （ 即 USB 端 ） 与电脑相连。
二维码识别
（三）纠错编码
按需要将码字序列分块，并根据纠错等级和分块的码字，产生纠错码字，并把纠错码字加 入到数据码字序列后面，成为一个新的序列。二维码的纠错等级及其对应的纠错水平（即错误 修正容量）如表2-3所示。
表2-3 错误修正容量
Hale Waihona Puke 纠错等级 L M Q H纠错水平 7%的字码可被修正 15%的字码可被修正 25%的字码可被修正 30%的字码可被修正
E10 E7 D28 D23 D16 D13
D6 D3
D27
E8
D24
D15 D26
D25 D14
D7 D2 D9 D8 D1
E9 图2-2 二维码矩阵
二维码识别
（六）掩模
将掩模图形用于符号的编码区域，使得二维码图形中的深色和浅色（黑色和白色） 区域能够比率最优地分布（接近1∶1）。
（七）格式和版本信息
位置探测图形、位置探测图形分隔符、定位图形，用于对二维 码的定位。对每个QR Code来说，位置都是固定存在的，只是大小 规格会有所差异。
校正图形规格确定，也就确定了校正图形的数量和位置。 格式信息表示该二维码的纠错级别，分为L，M，Q，H。 版本信息即二维码的规格，QR Code符号共有40种规格的矩阵 （一般为黑白色），从21×21（版本1），到177×177（版本40）， 每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。 数据是实际保存的二维码信息，纠错码字用于修正二维码损坏 带来的错误。
二维码识别
目前，QR Code是 被广泛使用的一种二维 码，它解码速度快，可 以存储多种类型 。QR Code的基本结构如图21所示。
空白区
位置探测图形
功 位置探测图形分隔符 能
定位图形 校正图形
图 形
符 号
格式信息 版本信息 数据和纠错码字
编码 区格
式
图2-1 QR Code的基本结构
二维码识别
二维码识别
知识库
QR Code在一个矩形空间内，通过 黑白像素在矩阵中的不同分布来进行 编 码 。 计 算 机 使 用 二 进 制 （ “ 0” 和 “1”）来存储和处理数据，而在二维 码中，用黑白矩形表示二进制数据 （黑色表示二进制“1”，白色表示二 进制“0”），黑白的排列确定了矩阵 式二维码的内容，以便于计算机对二 维码符号进行编码和读取。
（四）构造最终数据信息
在规格确定的条件下，将上面产生的序列按次序放入分块中，按规定把 数据分块，然后对每一块进行计算，得出相应的纠错码字区块，把纠错码字 区块按顺序构成一个序列，添加到原先的数据码字序列后面。如：D1，D12， D23，D35，D2，D13，D24，D36，…，D11，D22，D33，D45，D34，D46， E1，E23，E45，E67，E2，E24，E46，E68，…
读写器有多种形式，包括固定式读写器、手持式读写器、 工业读写器和OEM读写器等，选择时还需要考虑天线与读写器 模块是否分离。
读写器的基本组成包括射频模块、控制处理模块和天线等。
LED灯控制
二、控制器
本实训使用的RFID读写器芯片采用的微控制器为STM32F103ZET6。STM32系列单片机 是ST（意法半导体）推出的一种微控制器，它基于为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入 式 应 用 而 专 门 设 计 的 ARM Cortex-M3 内 核 。 STM32 按 性 能 分 成 两 个 不 同 的 系 列 ， 即 STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列。
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二、二维码开源工具ZXing
ZXing是Google公司提供的一个开放源码的，用 Java实现的多种格式的一维/二维条码图像处理库，它 包含了联系到其他语言的端口。ZXing可以实现使用 手机的内置的摄像头完成条形码的扫描及解码。
ZXing的目标是能够对QR编码、Data Matrix、 UPC等的一维条形码进行解码，它提供了多种平台下 的客户端，包括J2ME、J2SE和Android等。
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（3）检查拨码开关是否正确，拨码开关应该是SW4组全部拨到下面，如图2-5所 示；SW5组第7个拨到上面，其余全部拨到下面，如图2-6所示。
图2-5 SW4开关组
图2-6 SW5开关组
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（4）将物联网智能网关标配的电源适配器的输入端插到家用插座上，如图2-7所 示；输出端接到物联网智能网关的J1口，如图2-8所示。
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实 施 步 骤
（1）打开物联网智能网关设备，如图2-3所示。
图2-3 物联网智能网关
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（2）检查SD卡是否插入SD卡槽，如图2-4所示。如果未插入SD卡槽，则先把SD 卡插到卡槽内再继续下一步；如果已插入SD卡槽，则直接进行下一步。
SD卡已插入卡 槽，符合实训 要求
图2-4 将SD卡插入卡槽
（11）在电脑上运行360手机助手程序，360手机 助手运行后，会自动连接上物联网智能网关，此时物 联网智能网关的界面如图2-16所示。
图2-15 智能网关的OTG口
图2-16 智能网关的界面
二维码识别
（ 12 ） 将 条 码 扫 描 应 用 的 Apk 安 装到物联网智能网 关 上 ， 如 图 2-17 ～ 图2-20所示。
（1）对数据分组：012 345 67 （2）转换成二进制：
012→0000001100 345→0101011001
67 →1000011 （3）转换成序列：0000001100 0101011001 1000011 （4）字符数转换成二进制：8→0000001000 （5）加入模式指示符：
0001：0001 0000001000 0000001100 0101011001 1000011 对于字母、中文、日文等只是分组的方式、模式等内容有所区别，但基本方 法是一致的。
二维码识别
在二维码规格和纠错等级确定的情况下，其实它所能容纳的码字总数和纠错码字数也就确 定了，比如版本10，纠错等级是H时，总共能容纳346个码字，其中含224个纠错码字。
就是说二维码区域中大约1/3的码字是冗余的。对于这224个纠错码字，它能够纠正112个替 代错误（如黑白颠倒）或者224个拒读错误（无法读到或者无法译码），这样纠错容量为： 112/346=32.4%。
图2-21 BACK按钮
图2-22 退出360手机助手
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（14）退出360手机助手后，点击应用列 表项，如图2-23所示，进入应用列表界面。
（15）在应用列表界面中，找到并点击刚 刚安装的条码扫描应用“条码扫描” ，启动 该应用，界面如图2-24所示。点击界面下方的 选项卡，可以进入到相应的界面。
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（五）构造矩阵
将探测图形、分隔符、 定位图形、校正图形和码 字模块放入矩阵中。把上 面的完整序列填充到相应 规格的二维码矩阵的区域 中，如图2-2所示。
剩余 位
E3
D19
E4
D20
E2
D18