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系統識別號 U0002-2306200814042600
中文論文名稱 以微處理器實現QR碼解碼器
英文論文名稱 Microprocessor Implementation of the QR Code Decoder
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 詹榮桐
研究生英文姓名 Jung-Tung Chan
學號 795440022
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-06-13
論文頁數 63頁
口試委員 指導教授-簡丞志
委員-鄭智湧
委員-陳明達
中文關鍵字 微處理器 
英文關鍵字 QR code  Microprocessor 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 日常生活中條碼的應用越來越多,舉凡便利商店之收費,商品庫存狀況等都有使用條碼。而這些應用大多屬於一維條碼。在1994年日本發展出二維條碼QR碼後,日本即利用QR碼 儲存容量大的特性來做各種應用。例如在雜誌廣告或網頁上有QR碼。
本文提出一個QR碼語音導覽器,實現方式為影像擷取、影像處理、錯誤修正、資料解碼、音源連結。 本文除了概述QR碼特性,編碼方式,CMOS sensor特性外,主要以凌陽16位元微處理器SPEC061A來實現QR碼之解碼器。以微處理器方式來實現,主要優點在於C語言程式碼的跨平台特性,及可減少外部元件。
以凌陽16位元微處理器SPEC061A實現QR碼解碼器可分為五部分,第一部分以SCCB bus 對CMOS sensor 暫存器下命令,第二部分為控制外部記憶體部分,第三部分從CMOS sensor 讀出資料到微處理器,第四部分從微處理器以串列傳輸介面傳到個人電腦,第五部分為在個人電腦上以QR 碼解碼軟體驗證結果是否正確。
實驗印出各個不同大小之圖檔,然後再以此平台擷取QCIF影像,此QCIF影像再以解碼軟體驗證是否能完整解碼。最後證明此平台擷取之影像在圖檔大於1.2X1.2公分以上時能正確解碼。
英文摘要 This thesis presents a QR code audio guider. It is composed of image capture, image processing, error correction, information decoding, audio link. In addition to overview of QR code, encoding, CMOS sensor characteristics, mainly in Sunplus 16-bit microprocessor SPEC061A to achieve QR code of the decoder. The main advantage is that the C language code of cross-platform, and to reduce external components.

Sunplus 16-bit microprocessor to achieve SPEC061A QR code decoder can be divided into five parts, the first to write commend through SCCB bus to the CMOS sensor registers, the second control external memory, the third part from the CMOS sensor to read out information to the microprocessor, the fourth part from the microprocessor to transmit data to personal computers, as part of the fifth on a personal computer QR code decoding software to verify the results are correct.

We printed images of various sizes, and then using the platform to capture image, the QCIF decoding software to verify the decoding. The platform can capture the image more than 1.2 X1.2 cm above and decode correctly.
論文目次 頁目錄

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
頁目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅷ
第一章 緒論......................................1
1.1 前言.........................................1
1.2 研究動機與目標...............................2
1.3 流程簡介與研究方向...........................3
第二章 QR Code之背景.............................5
2.1 選用之考量因素...............................5
2.2 QR Code之發展歷史............................6
2.3 QR Code之特性................................7
2.3.1 High Capacity Encoding of Data.............7
2.3.2 Small Printout Size........................8
2.3.3 Dirt and Damage Resistant..................9
2.3.4 Kanji and Kana Capability..................9
2.3.5 Readable from any direction in 360°.......10
2.3.6 Structured Append Feature.................10
2.4 QR Code之編碼方式...........................11
2.4.1 QR Code之容量.............................11
2.4.2 錯誤修正能力..............................16
2.4.3 QR Code架構...............................20
第三章 QR Code編碼..............................23
3.1 概述........................................23
3.2 編碼實例....................................24
第四章 微處理器影像擷取系統.....................33
4.1 整體架構....................................33
4.2 影像感測器模組..............................36
4.2.1影像感測器模組系統架構.....................37
4.2.2 模組線路圖說明............................38
4.2.3 模組接腳定義..............................39
4.2.4 控制暫存器................................41
4.2.5 影像輸出介面格式..........................42
4.2.6 Serial Camera Control Bus (SCCB)..........44
4.3 Altera MAX3064A CPLD........................46
4.3.1 主要特點..................................46
4.3.2 主要用途..................................46
4.4 凌陽16位元微處理器SPEC061A簡介..............48
4.5 靜態隨機存取記憶體SRAM 512KX8...............50
4.5.1 主要特點..................................50
4.5.2 腳位功能描述..............................51
第五章 實驗.....................................52
5.1 開發環境....................................52
5.2 軟體流程....................................52
5.3 微處理器實驗平台外觀........................55
5.4 實驗結果....................................58
5.5 實驗結論....................................59
第六章 結論.....................................60
6.1 總結........................................60
6.2 未來研究方向................................61
參考文獻........................................62

圖目錄

圖1.1 完整平台架構流程圖 4
圖2.1 QR Code之高容量特性 7
圖2.2 一維條碼及QR Code輸出大小比較圖 8
圖2.3 Micro QR Code與QR Code輸出大小比較圖 8
圖2.4 QR Code之修正特性 9
圖2.5 QR Code支援片假名及漢字之特性 9
圖2.6 QR Code可360度讀取之特性 10
圖2.7 QR Code可分割讀取之特性 10
圖2.8 QR Code架構圖 20
圖2.9 資料區填入方式示意圖 21
圖2.10資訊區分佈圖 22
圖3.1 RS Code編碼電路 26
圖3.2 資料區填入後之QR Code圖形 29
圖3.3 編碼之最終圖形 32
圖4.1 整體架構方塊圖 35
圖4.2 OV9640功能方塊圖 37
圖4.3 模組線路圖 38
圖4.4 影像資料輸出時序圖 43
圖4.5 兩線式SCCB功能方塊圖 44
圖4.6 兩線式SCCB時序圖 45
圖4.7 MAX3064A 功能方塊圖 47
圖4.8 MAX3064A 實現的時序圖 47
圖4.9 SPEC061A 功能方塊圖 49
圖4.10 IS61LV5128 IC封裝腳位圖 50
圖4.11 IS61LV5128 腳位定義與真值表 51
圖5.1 軟體流程圖 54
圖5.2 SPEC061A發展板上視圖 55
圖5.3 周邊控制板上視圖 56
圖5.4 CMOS sensor模組板 56
圖5.5 微處理器實驗平台上視圖 57

表目錄

表2.1 QR Code之Data容量表 7
表2.2 Version1~Version10的Data容量 12
表2.3 Version11~Version20的Data容量 13
表2.4 Version21~Version30的Data容量 14
表2.5 Version31~Version40的Data容量 15
表2.6 各錯誤修正等級之修正能力 16
表2.7 Version1~Version8錯誤修正特性 17
表2.8 Version9~Version14錯誤修正特性 18
表2.9 Version15~Version19錯誤修正特性 19
表3.1 Version1之容量表 24
表3.2 字元符號對照表 25
表3.3 Reed-Solomon Code 之生成多項式對照表 27
表3.4 多項式之α對照表 28
表3.5 Mask 對照表 30
表3.6 修正等級之二進制表示 31
表4.1 OV9640主要特性 36
表4.2 OV9640腳位定義 39
表4.3 OV9640腳位定義(續) 40
表5.1 實驗結果 58
表5.2 實驗結果(續) 59

參考文獻 [1] http://qrcode.emome.net/qrcpromote/code01.html?vcrm=200805262355@5f0b1e071fbfa8649b3981d26371fba9

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[3] 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.

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[5] http://www.denso-wave.com/qrcode/index-e.html

[6] http://www.swetake.com/whatsnew.html

[7] 陳政雄,利用VLSI設計一低複雜度的RS編/解碼架構,中正大學電機研究所碩士論文,民國九十年。

[8] Shu Lin, Daniel J. Costello, Error Control Coding, USA: 2004.
[9] 劉金嬋,QR 碼影像擷取器平台設計與實現,淡江大學電機研究所碩士論文,民國九十六年。

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

[11] OmniVision OV9640FBG color CMOS 1.3 MegaPixel Concept Camera Module Datasheet, OmniVision Technologies, Inc., Nov. 2003.

[12] OmniVision Serial Camera Control Bus (SCCB) Functional Specification, OmniVision Technologies, Inc., Feb. 2003.

[13] Sunplus SPEC061A 16-Bit Sound Controller with 32KX16 Flash Memory Datasheet, Sunplus Technology Co, Ltd., Aug.2006.

[14] IS61LV5128 512KX8 High-speed CMOS Static RAM Datasheet, Integrated Silicon Solution, Inc., July.2001.
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