臺灣博碩士論文加值系統

QR碼演變自一維條碼，由於條碼非常廣範應用在我們日常生活中，隨著科技的進步，對於只有15位數字和文字儲存量的傳統一維條碼已經不夠使用，為了克服此問題，因而開發出二維條碼，QR碼即為儲存容量大且條碼印刷圖樣小的二維條碼。QR碼讀取筆提供了具高攜帶性，能解讀QR碼並應用QR碼所儲存的資料，使QR碼在使用上更為便利。

本篇論文主要在設計QR碼讀取筆。QR碼讀取筆為一個QR碼的影像擷取及解碼的裝置，主要使用Winbond的32位元RISC處理器W99802G實現QR碼的解碼器和影音資料的處理。由筆頭的感測器對準QR碼擷取圖像，以Winbond的32位元ARM9 CPU進行QR碼的解碼。QR碼讀取筆整體架構可分為三個部分，第一部分使用影像感測器設計讀取筆的筆頭，對QR碼圖像進行拍攝擷取。第二部分將接收到的QR碼圖樣經W99802G進行解碼。第三部分將QR碼所解得的資料，經由W99802G內建的Display控制器顯示在LCM顯示器上。

QR碼讀取筆對於QR碼的使用提供了一個非常方便的工具。未來將致力於發展QR碼在各領域的應用，使QR碼能廣範使用在我們日常生活中，以提升生活的便利性。

The QR code is developing from the one digit barcode. Because, the wide ranges of the barcode usage in our daily life and technology’s improvement, the traditional one dimension barcode system with only 15 digits of numbers or words data are not enough to be use. So to overcome this issue, the two dimension barcode is developed and the QR code is one of the two dimension barcode system with the large data with the small printing size. QR code reading pen is a solution of a mobile device to decode the QC code and show the data in the QR code. This will make the QR code become more easy and convenient to be use.

This thesis is mainly focus on the designing of QR code reading pen. The QR code reading pen is the device can capture the QR code image and decode it. This device is mainly use the Windbond 32 bites RISC W99802G processor to design the QR code’s decoder and audio processor. Through the sensor point on the QR code images, the Windbond 32 bites ARM9 CPU will decode the QR code. The structure of QR code reading pen can be dividing into three parts. The first part is the image sensor of the QR codes to capture the QR code images. Second part of the QR code reading pen will start to image process and decode by the W99802G. The final part is to display the data which W99802G has decoded on the LCM screen.

中文摘要……………………………………………………………………...I
英文摘要……………………………………………………………………..II
目錄…………………………………………………………………………III
圖目錄……………………………………………………………………….VI
表目錄…………………………………………………………………….VIII


第一章 緒論………………………………………………………………….1
1.1 概述………………………………………………………………….1
1.2 研究動機與目的…………………………………………………….2
1.3 論文流程…………………………………………………………….3
第二章 QR Code的介紹…………………………………………………….4
2.1 二維條碼…………………………………………………………….4
2.2 QR Code的發展……………………………………………………..5
2.3 QR Code特色………………………………………………………..6
2.3.1 High Capacity Encoding of Data…………………………….6
2.3.2 Small Printout Size…………………………………………...7
2.3.3 Kanji and Kana Capability…………………………………..8
2.3.4 Dirt and Damage Resistant…………………………………..8
2.3.5 Readable from any direction in 360°………………………..9
2.3.6 Structured Append Feature………………………………….9
2.4 QR Code的規格……………………………………………………10
2.4.1 資料類型與容量…………………………………………….10
2.4.2 QR Code符號版本…………………………………………..11
2.4.3 錯誤糾正碼………………………………………………….16
2.5 QR Code的架構……………………………………………………17
第三章 QR Code的編碼…………………………………………………...21
3.1 編碼概述…………………………………. ……………………….21
3.2 QR Code編碼實例…………………………………. ……………..22
第四章 QR Code讀取筆硬體架構………………………………………...29
4.1 整體架構…………………………………. ……………………….29
4.2 影像感測器模組…………………………………………………...31
4.2.1 影像感測模組架構………………………………………….32
4.2.2 影像感測器模組腳位定義………………………………….35
4.2.3 控制暫存器………………………………………………….36
4.2.4 影像輸出介面格式………………………………………….38
4.2.5 串列控制匯流排介面…………………………………….....40
4.3 Winbond W99802G………………………………………………..43
4.3.1 簡介………………………………………………………….43
4.3.2 ARM架構……………………………………………………43
4.3.3 W99802G架構……………………………………………….44
第五章 電路實現與測試…………………………………………………...49
5.1 開發平台…………………………………………………………...49
5.2 軟體編譯…………………………………………………………...50
5.3 實驗測試結果……………………………………………………...50
第六章 結論………………………………………………………………...53
6.1 總結………………………………………………………………...53
6.2 未來發展…………………………………………………………...54
參考文獻…………………………………………………………………….55








圖目錄

圖1.1 QR Code讀取筆的架構流程圖………………………………………2
圖2.1 QR Code高容量特性…………………………………………………6
圖2.2 傳統一維條碼與QR Code尺寸比較………………………………...7
圖2.3 Micro QR Code與QR Code尺寸比較………………………………7
圖2.4 QR Code可儲存漢字和日文假名……………………………………8
圖2.5 損壞的QR Code內資料可修復……………………………………...8
圖2.6 QR Code任何角度和方向的可讀性………………………………....9
圖2.7 QR Code的可分割性………………………………………………..10
圖2.8 QR Code版本………………………………………………………..11
圖2.9 QR Code的架構……………………………………………………..17
圖2.10 資料擺放方式……………………………...………………………19
圖2.11 QR Code資訊區…………………………………………………....20
圖3.1 錯誤修正編碼電路………………………………………………….23
圖3.2 資料區資料填入…………………………………………………….26
圖3.3 最終QR Code圖形………………………………………………….28
圖4.1 整體架構方塊圖…………………………………………………….30
圖4.2 OV9655功能方塊圖…………………………………………………32
圖4.3 影像感測器陣列…………………………………………………….33
圖4.4 影像輸出時脈圖…………………………………………………….39
圖4.5 SCCB系統功能方塊圖……………………………………………...40
圖4.6 雙線式SCCB系統功能方塊圖……………………………………..41
圖4.7 雙線式SCCB資料傳輸時脈圖……………………………………..41
圖4.8 OV9655的SCCB時脈圖……………………………………………42
圖4.9 W99802G方塊圖…………………………………………………….44
圖4.10 Audio介面時脈圖…………………………………………………..46
圖4.11 LCD介面時脈圖……………………………………………………47
圖4.12 NAND型快閃記憶體介面時脈圖…………………………………48
圖4.13 SD/MMC介面時脈圖……………………………………………...48
圖5.1 W99802G開發平台………………………………………………….49


表目錄

表2.1 二維條碼比較………………………………………………………...4
表 2.2 QR Code發展………………………………………………………...5
表2.3 QR Code資料容量表…………………………………………………6
表2.4 QR Code各版本與各ECC等級的資料儲存量…………………….12
表2.5 QR Code各版本與各ECC等級的資料儲存量(續)………………..13
表2.6 QR Code各版本與各ECC等級的資料儲存量(續)………………..14
表2.7 QR Code各版本與各ECC等級的資料儲存量(續)………………..15
表2.8 QR Code錯誤修正能力……………………………………………..16
表2.9 儲存字元數的表示位元數………………………………………….19
表3.1 生成多項式對照表………………………………………………….24
表3.2 α指數對照表……………………………………………………….25
表3.3 Mask對照表…………………………………………………………27
表3.4 錯誤修正等級的運算子對照表…………………………………….27
表4.1 OV9655主要規格……………………………………………………31
表4.2 OV9655腳位定義……………………………………………………35
表4.3 OV9655腳位定義(續)……………………………………………..36
表5.1 “ABCDEF123456”實驗結果………………………………………..51
表5.2 “QR Code Reading”實驗結果……52

[1]http://www.denso-wave.com/qrcode/aboutqr-e.html

[2]Serial Camera Control Bus Application Note, OmniVision Technologies Inc., 2002

[3]OV9655/OV9155 CMOS SXGA(1.3 MegaPixel) CameraChip Sensor, OmniVision Technologies, Inc., November 21, 2006

[4]Winbond W99802G Data Sheet, Winbond Electronics Corp., Mar. 3, 2006

[5]詹榮桐, 以微處理器實現QR碼解碼器, 淡江大學電機工程學系碩士在職專班碩士論文, 民國九十七年

[6]ISO/IEC 18004:2005. Information technology – Automatic identification and data capture techniques – Bar code symbology – QR Code, 2005.

[7]http://www.arm.com/

[8]Garm Yu, Z. Y. Wang, Yi Li, Ling He, “An application and implementation of two-dimensional symbols for circuit board quality control system”, IEEE International Conference, June 2004, pp. 379-401.

[9]http://www.arm-development.com/
[10]ARM9E-S Technical Reference Manual, ARM Limited, 2000.

[11]Tiny Package, High Efficiency, Step-up DC/DC Converter, RICHTEK TECHNOLOGY CORP., August 2006.

[12]ERROR-CONTROL CODING FOR DATA NETWORKS, Irving S. Reed, Xuemin Chen, 1999.

[13]The Art of Error Correcting Coding, Robert H. Morelos-Zaragoza, 2002.

[14]邱柏瑄, QR Code解碼器的實現, 淡江大學電機工程學系碩士班碩士論文, 民國九十七年

[15]Error Control Coding Fundamentals and Applications, Shu Lin, Daniel J. Costello, USA: 2004.

[16]Psytec QR Code Editor, Psytec Inc., http://www.psytec.co.jp/ , 2007

[17]Liangzheng Xia, Digital Image Processing, Southeast University Publishing House, Nanjing, China, 1999