概述

二维码、条形码相信大家都非常熟悉了，条码技术已经广泛应用于我们生活当中。微信扫二维码、支付宝二维码付款、商品条形码、超市储物柜条形码等。但是由于二维码复杂度，目前识别二维码的设备还不够丰富。对此本文档利用带浮点运算的、大容量SRAM、高主频芯片AT32F403A，调用雅特力提供的Artery_QR二维码解码库在AT-START-F403A开发板上来实现二维码、CODE128\CODE39\I25\EAN13条码扫描识别。

一维条形码、二维码简介

一维条形码

一维条码是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组成的标记，“条”指对光线反射率较低的部分，“空”指对光线反射率较高的部分，这些条和空组成的数据表达一定的信息，并能够用特定的设备识读，转换成与计算机兼容的二进制和十进制信息。条形码可以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等许多信息，因而在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到广泛的应用。

一维条码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，虽然提高信息录入的速度，减少差错率，但是其空间利用率较低，数据容量较小。

二维码

二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。

二维码由于自身设计特点，可包含更多的信息量，编码信息范围更广，并且由于二维码具有一定的校 验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、以及处理图形旋转变化点，二维码译码更加准确，其误码率为千万分之一。下图为QR二维码构造框图。

1) 位置探测图形、位置探测图形分隔符：用于对二维码的定位，对每个QR码来说，位置都是固定存在的，只是大小规格会有所差异；这些黑白间隔的矩形块很容易进行图像处理的检测。

2) 定位图形：这些小的黑白相间的格子就好像坐标轴，在二维码上定义了网格。

3) 格式信息：表示该二维码的纠错级别，分为L、M、Q、H；

4) 数据区域：使用黑白的二进制网格编码内容。8个格子可以编码一个字节。

5) 版本信息：即二维码的规格，QR码符号共有40种规格的矩阵（一般为黑白色），从21x21（版本1），到177x177（版本40），每一版本符号比前一版本每边增加4个模块。

6) 纠错码字：用于修正二维码损坏带来的错误。

QR二维码解码流程

了解了QR二维码的构造，下面我们来了解解码流程，QR二维码的解码流程如下图2所示。

1) 定位并获取符号图像。深色与浅色模块识别为“0”与“1”的阵列。
2) 识读格式信息（如果需要，去除掩模图形并完成对格式信息模块的纠错，识别纠错等级与掩模图形参考）。
3) 识读版本信息，确定符号的版本。
4) 用掩模图形参考，从格式信息中得出对编码区的位图进行异或处理消除掩模。
5) 根据模块排列规则，识读符号字符，恢复信息的数据与纠错码字。
6) 用与纠错级别信息相对应的纠错码字检测错误，如果发现错误，立即纠错。
7) 根据模式指示符和字符计数指示符将数据码字划分成多个部分。
8) 最后，按照使用的模式译码得出数据字符并输出结果。

二维码的解码流程具体实现的步骤和方法是比较复杂，涉及到了QR二维码的标准规则及相对应的算法，知识点很多，大家感兴趣的话可以自己多去网上查阅资料了解。

QR decode快速使用方法

硬件资源

1) LCD 9341
2) 外接Buzzer（PE15）
3) Arduio
4) AT-START-F403A V1.0实验板
5) USB
6) Sensor BF3901
7) USER key

注：1.该demo是基于AT32F403A的硬件条件，若使用者需要在AT32其他型号上使用，请修改相应配置即可。

2. 供电部分：使用电源供电，或USB线供电（勿使用Link单独供电）。

QR USB HID keyboard Demo使用

1) 打开QR decode project源程序，编译后下载到实验板。

2) 由于该demo运行占用了169K的SRAM，所以在使用demo前需开启芯片的扩展SRAM功能（扩展为224KB），为了方便用户使用，demo已经在启动文件中开启了此项功能。

3) 连接USB线到PC，通过上位机可以识别到该设备：HID Keyboard Device（标准键盘输入模式，无须驱动）
4) 根据LCD显示信息，查看BF3901初始化是否成功，并按下USER key按键，开启QR解码侦测。
5) 将摄像头BF3901对准二维码，LCD显示当前抓取的摄像头图像，此时芯片一直在运算QR解码。
6) 若芯片一直没有解析到二维码，一维码数据，则会一直运行下去，直到解析到数据，如图4所示。蜂鸣器会响一下，并且将解析到数据通过USB传输到PC，如图5所示。
Ps. QR decode默认只侦测二维码，若要侦测全部图码等，需开启宏定义：Detect_all。

概述

USB接口的可热插拔特性会容易受静电损坏器件，造成死机、烧板、掉线等。在USB接口上设计ESD保护是必要的，USB ESD设计需要满足JS-001-2017（HBM）和IEC61000-4-2两个标准。HBM要求设备USB接口能够承受高达2 kV的放电，图1和表1为JS-001-2017标准测试波形和等级分类。图2和表2为IEC61000-4-2标准测试波形和等级分类。

ESD保护设计要点

在USB接口设计时建议加入ESD保护器件并加入VBUS侦测电路检测过压。设计要点列出如下：

• ESD保护器件应尽量靠近USB插座接口放置（ESD进入点）
• VBUS、USB数据线（USB_D+/USB_D-）、ID（若为OTG）都要进行ESD保护

• VBUS的走线尽量远离D+/D-
• USB插座金属壳要与设备外壳地可靠连接
• 设备不需要VBUS提供电源时，可通过电阻分压后连接于AT32的非5 V耐压的一般GPIO，或直接连接于5 V耐压的GPIO，作为VBUS侦测信号

ESD保护器件的选择

USBFS的传输速率达到12 Mbps，一般选用TVS阵列管来实现ESD防护。当ESD事件到来时，TVS中的二极管会正向导通，使得瞬态电流绕过敏感的CMOS器件，将瞬态高压降低到钳位电压值，进而实现对接口电路的保护。

钳位电压

在ESD事件到来时，保护器件对高压脉冲钳制到钳位电压，并且分流大部分脉冲电流到地，以保护后端敏感器件。但是，仍然会有残余电流流入受保护器件，ESD事件期间的峰值电流是通过ESD保 护器件的分流电流与流入受保护器件的残余电流之和。受保护器件承受的功率取决于ESD保护器件的钳位电压和流入的残余电流。

钳位电压可用以下公式计算：

钳位电压（VCL）=VBR+Io（残余电流）x Ro（受保护器件电阻）

在选择ESD保护器件钳位电压时，设计人员必需了解使用何种测试设置来确定数值。根据IEC61000-4-2 Level 4标准，ESD脉冲具有少于1 ns的上升时间和小于100 ns的持续时间，以及30 A峰值电流。具有5 V钳位电压的ESD保护二极管可能在实际的ESD测试中出现超过30 V的钳位电压。如果不了解这一点，设计人员可能会仅仅根据数据表中最低钳位电压来选择ESD保护器件。

信号完整性

在数据传输系统中要求确保接收器达到一定的信号完整性水平，信号的上升、下降时间是由整个传输路径阻抗来限制的，并且结合了接口的所有寄生电容。这些寄生电容可能由不匹配的PCB线路、USB插座引脚或其它并联电容引起，因此要求ESD保护器件的电容必须小，并且也要能提供足够的ESD防护能力。

关于雅特力

雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器(MCU)创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM ®Cortex®-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40°~105°）。

雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。

概述

对于AT32 MCU不同的系列，因为功能改进等原因，安全库区的配置使用可能有所差异。用户使用OTP功能主要目的是需要将一些特殊数据保存其中，在需要时可以读取，并且不允许修改和擦除。目前AT32 MCU的安全库区根据内部结构可以分为以下几种区域

• 仅允许I-Code总线读取指令的区域(I-BUS area)

• 仅允许D-Code总线读取数据的区域(D-BUS area)

• 允许I-Code和D-Code总线读取的唯读区域(READ-ONLY area)

只要包含允许D-Code总线访问的区域，其特点就是允许读取数据，不允许擦除或者修改（除非原应用设计者输入自定义秘钥KEY解除slib进行全部擦除），达到OTP功能的效果。所以只要设计者将需使用OTP功能的数据保存在允许D-Code总线访问的安全库区域，就能达到只允许读取，不允许擦除和修改的目的。

操作说明

根据AT32 MCU的安全库区结构划分，必须将要保存的OTP数据放置在允许D-Code总线访问的区域(D-BUS area或者READ-ONLY area)。

通过代码操作

Demo中403A的AT-START开发板上，演示如何开启slib，并将数据放在slib的D-Code区域。

执行流程及说明：

1) 按USER键触发；

2) 如果程序首次执行(MCU处于slib disable状态)，顺序往下执行步骤3，如果程序非首次运行(MCU处于slib enable状态)，跳转到流程步骤7进行；

3) 配置slib，包括password和range；

4) 写入OTP数据到slib的D-code区域；

5) LED2/3/4会同时亮起；

6) 按RESET键复位，重新执行流程步骤1；

7) 此时OTP功能生效，因为slib已开启，无法再次配置slib，也不能擦除或者修改对应区域数据，LED2亮起；

8) 按USER键触发；

9) 关闭slib（当程序在flash运行时，执行该步骤会触发flash mass erase，程序无法再继续运行），执行系统复位，结束演示。

注意事项：

• demo中定义256字节数据作为OTP数据，选择的slib D-Code区域是对应系列MCU可设置slib范围的最后一个sector。关于不同系列MCU的slib可设置范围，可以参看对应的AT32各系列安全库区(SLIB)应用指南。
• 演示完成后，关闭slib是为了方便后续MCU调试使用。真实应用时slib OTP功能开启会不再disable。

通过ICP/ISP等工具操作

通过Artery的ICP/ISP等上位机软件可以更方便的实现该功能，在烧录项目文件时，将需保存的OTP数据一起烧录，完成slib OTP功能。

以ICP工具在线烧录为例，步骤如下：

1) 添加对应烧录文件：LED.bin为项目文件，OTP_DATA.bin为需要保存的OTP数据；

2) 配置对应slib参数，开始下载；

3) 验证OTP功能：执行主存储擦除，擦除后读取OTP数据存储位置，数据无法擦除，仍然有效。

AT32定时器说明

定时器框架介绍

定时器由一个16位的自动装载计数器组成（TMR2和TMR5较为特殊，其自动装载计数器为32位），它由一个可编程的预分频器驱动。它适合多种用途，包含测量输入信号的脉冲宽度（输入捕获），或者产生输出波形（输出比较、PWM、嵌入死区时间的互补PWM等）。

使用定时器预分频器和CRM时钟控制预分频器，可以实现脉冲宽度和波形周期从几个微秒到几个毫秒的调节。

定时器由四个主要部分组成（见图1）。第一部分时钟单元。此单元提供定时器的时钟驱动。第二部分时钟基单元，此单元提供定时器计数功能。第三部分输入捕获，此单元允许输入信号进入定时器模块。第四部分输出比较，此单元将定时器整合后的PWM输出。

定时器一般配置步骤

1) 时钟使能。

crm_periph_clock_enable(CRM_TMR2_PERIPH_CLOCK, TRUE);
2) 初始化定时器参数，设置自动重装值，分频系数，计数方式等。

在库函数中，定时器的初始化参数是通过初始化函数tmr_base_init()及tmr_cnt_dir_set()实现的：
void tmr_base_init(tmr_type* tmr_x, uint32_t tmr_pr, uint32_t tmr_div);

其中，第一个参数是确定是哪个定时器，这个比较容易理解。第二个参数tmr_pr是定时器计数的周期值。第二个参数tmr_div是定时器的分频系数。
void tmr_cnt_dir_set(tmr_type *tmr_x, tmr_count_mode_type tmr_cnt_dir);

其中，第一个参数是确定是哪个定时器，第二个参数tmr_cnt_dir为定时器的计数模式（向上，向下，中央对齐）。

特别地，增强模式是TMR2和TMR5独有的功能。tmr_32_bit_function_enable()为增强模式使能（Plus Mode Enable）函数。开启TMRx增强模式，该模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位扩展为32位。

void tmr_32_bit_function_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

当需要配置时钟除频参数时(注意和 TMR_DIV 的区别，配置滤波、死区时间时需配置该参数)，会使用到tmr_clock_source_div_set()函数；当需要配置重复周期寄存器时（高级定时器TMR1/TMR8/TMR15才有），会使用到tmr_repetition_counter_set()函数。本例程不使用这两个函数，仅做简要介绍。

void tmr_clock_source_div_set(tmr_type *tmr_x, tmr_clock_division_type tmr_clock_div);
void tmr_repetition_counter_set(tmr_type *tmr_x, uint8_t tmr_rpr_value);

3) 设置TMRx_ IDEN允许更新中断。

void tmr_interrupt_enable(tmr_type *tmr_x, uint32_t tmr_interrupt, confirm_state new_state);
这里着重描述参数tmr_interrupt，它是用来指明我们使能的定时器中断的类型，定时器中断的类型有很多种，包括更新中断，触发中断，以及输入捕获中断等等。

4) TMRx中断优先级设置。

调用nvic_irq_enable()函数即可。

5) 允许TMRx工作，也就是使能TMRx。

void tmr_counter_enable(tmr_type *tmr_x, confirm_state new_state);

6) 编写中断服务函数。

规格说明

AT32 PWM高频测试说明

测试高频信号时，将高频信号输入作为定时器TMR2的时钟源（如上图所示），驱动定时器TMR2的 Counter计数，使用另一个定时器做时钟基准，例如每隔1s，获取TMR2的Counter变化值，则TMR2的变化值即为高频信号的频率值。

使用两个定时器，其中一个定时器为TMR2（这里选取TMR2的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位，开启TMRx增强模式，该模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位扩展为32位），测试高频时，有利于Counter计数，不容易产生溢出。这样做的好处在于，既可以测试高频信号：最高50MHz（受限于I/O口的最高频率），且没有频繁产生中断，代码也有冗余，去处理客户任务。

使用此方法测试的频率范围在：50MHz到1Hz（TMR2的工作频率为240MHz）。

注意：增强模式是TMR2和TMR5独有的功能，使用不支持增强模式的其他TMR，或使用不含有增强模式TMR的AT32时，测试频率会受限。

AT32 PWM低频测试说明

测试低频信号时，将低频信号输入作为定时器TMR2的捕获输入（如上图所示），触发TMR2的输入捕获中断，利用TMR2工作时钟除以两次输入捕获之间Counter变化值，即可得到低频信号频率值。

这里定时器为TMR2（这里选取TMR2的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位，开启TMRx增强模式，该模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位扩展为32位），有利于低频测试。

使用此方法测试的最低频率为：56mHz。（TMR2的工作频率在240MHz）。

注意：增强模式是TMR2和TMR5独有的功能，使用不支持增强模式的其他TMR，或使用不含有增强模式TMR的AT32时，测试频率会受限。

AT32 PWM占空比测试说明

测试PWM占空比时，利用门控模式（Hang Mode）方式来测量（如上图所示），将输入信号同时作为两个定时器的输入信号，利用输入信号来控制定时器的Counter计数。一个定时器在输入信号的高电平阶段计数，另一个定时器在输入信号的低电平阶段计数，使用第三个定时器作为时间基准，例如产生1s的中断，在中断内，获取这段时间内，两定时器Counter计数值，将两值做比值即可获取当前的PWM占空比。

这里定时器为TMR2和TMR5（这里选取TMR2、TMR5的原因在于其可以通过设置TMRx_CTRL1中的PMEN位，开启TMRx增强模式，该模式下TMRx_CVAL，TMRx_PR，TMRx_CxDT由16位扩展为32位），有利于测试。

这样做的好处在于，可以测量较高频率的占空比值，例如10MHz内，误差在1%以内。且没有频繁产生中断，代码也有冗余，去处理客户任务。

注意：增强模式是TMR2和TMR5独有的功能，使用不支持增强模式的其他TMR，或使用不含有增强模式TMR的AT32时，测试频率会受限。

PWM Test快速使用方法

硬件资源

1) AT-START-F403A实验板

注意：该Demo是基于AT32F403A的硬件条件，若使用者需要在AT32其他型号上使用，请修改相应配置即可。

pwm input test demo使用

打开pwm input test project源程序，其中，在at32f403a_407_clock.h里面有三个宏定义：

分别用于测试高频信号，低频信号，PWM占空比，打开需要测试的宏【注意：每次只开一个宏】。

打开pwm output源程序，其中，在at32f403a_407_clock.h中有三个宏定义：

分别产生高频信号，低频信号，PWM占空比用于测试。

AT-START板载的AT-LINK-EZ自带串口输出功能，它可以将USART1_TX口PA9输出至PC。也可使用其他串口工具进行测试结果的输出。

若测试高频信号时：

1) 打开pwm output源程序宏定义：#define Output_High_Frequency，PA8产生60MHz PWM

（I/O口已超频工作，可适当降低主频）。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义：#define high_frequency_test，编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0，USART1通过PA9输出当前的PWM频率信息。

串口打印信息如下：

若测试低频信号时：

1) 打开pwm output源程序宏定义：#define Output_Low_Frequency，PA8产生500mHz PWM。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义：#define low_frequency_test，编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0，USART1通过PA9输出当前的PWM频率信息。

串口打印信息如下（应将第一个数据舍弃）：

若测试PWM占空比时，

1) 打开pwm output源程序宏定义：#define Output_PWM_Duty_Ration_10，PA8产生6MHz PWM，占空比为10%。编译下载到实验板1。

2) 打开pwm input test程序宏定义：#define duty_ration_test，编译下载到实验板2。

3) 将实验板1的PA8接入到实验板2的PA0，USART1通过PA9输出当前的PWM占空比信息。

串口打印信息如下：

6月17日，由全球电子技术领域知名媒体Aspencore主办的“全球MCU生态发展大会“在深圳科兴科学园国际会议中心圆满落幕。本次会议以“国产创新 智能应用”为主题，汇聚了众多微控制器领域的技术和应用专家，共同探讨最新处理器技术、边缘AI、新兴应用和生态发展等热门议题。

会议现场，雅特力产品市场经理林金海先生发表了题为《专注生态链，雅特力用“芯”打造高性能高性价比的MCU平台》的主题演讲，详细介绍了雅特力近年来取得的成就，最新产品布局及开发生态体系。同时现场还展示了多款热门终端应用产品，吸引了众多行业人士前来参观交流！

雅特力专注于ARM® Cortex®-M4和M0+的32位微控制器研发与创新，目前已推出低功耗、超值型、主流型、高性能及无线型五大系列MCU产品线，累计近200款型号。全系列MCU芯片均采用55nm先进工艺，支持-40°~105°工业级别芯片工作温度范围，具有高主频、高可靠性和高安全性等特性。

尤其是近期推出的4款新品，在性能、性价比及应用领域覆盖上都表现十分卓越，2021年Q4推出的AT32F435和AT32F437系列MCU，创造了M4业界最高CPU主频288MHz运算效能；2022年推出的AT32F425和AT32WB415系列MCU，AT32F425继续拓展了超值型MCU产品线，是USB OTG芯片的性价比之选，AT32WB415采用了低功耗（BLE）蓝牙5.0，为消费性电子、智能家居、工业物联网等多项应用领域提供最佳解决方案；以及即将推出的AT32L021系列，作为首次发布的低功耗产品，是入门级低功耗MCU的最佳选择。

林金海在演讲中提到，雅特力一直坚持从用户需求出发的理念，满足用户多样化需求。随着智能家电、万物互联及工业自动化的不断发展，雅特力紧跟市场需求的变化，在智能家居领域，雅特力提供IEC 60730安全B类库，包含硬件容错设计、自检程序和软件测试库，程序检测内容分为两个主要部分，即启动时的自检和运行时的周期自检，帮助用户顺利通过IEC 60730 B类家电安全标准认证，快速研发出更安全、更可靠的产品。

在工业物联网领域，传统工厂升级为智能工厂首要任务，将老旧的机器设备进行可程序化逻辑控制器(PLC)和传感器(Sensor)对接，利用Sensor前端的资料采集，可视化的设备进行数据分析，透过通讯设备将资料传输至控制器做实时监控，最后回传到云端管理，形成完整的工业联网。AT32 MCU发挥高运算、小体积、低成本的优势，执行硬设备的通讯、边缘运算、实时反应和电机控制等功能，加速推动传统工厂转型。

除了产品的布局和优化，MCU平台更重要的竞争力在于生态链建设，技术文档、开发工具，软件平台，及在地化支持加起来才是综合竞争力。从产品开发、生产到升级，雅特力提供了一套丰富而完善的AT32 MCU开发生态系统，包括AT-START开发板，AT32 MCU应用转板，AT-Link-Family编程调试工具等硬件资源，以及BSP标准库、ICP/ISP编程工具等软件资源，支持Keil, IAR, eclipse, RT-Thread Studio等IDE平台与RT-Thread OS, FreeRTOS及LittlevGL等OS/GUI平台。提供给了开发人员便利性，大幅缩短开发与量产时间，加快产品上市周期，推动产业升级步伐。

活动现场，雅特力展示了基于AT32 MCU开发的十余款应用方案，包括数字电源、变频器、简易PLC、激光测距仪、智能开关，及电动车驱动器等热门产品，现场人头攒动、气氛热烈！

关于雅特力

雅特力科技于2016年成立，是一家致力于推动全球市场32位微控制器(MCU)创新趋势的芯片设计公司，专注于ARM ®Cortex®-M4/M0+的32位微控制器研发与创新，全系列采用55nm先进工艺及ARM® Cortex®-M4高效能或M0+低功耗内核，缔造M4业界最高主频288MHz运算效能，并支持工业级别芯片工作温度范围（-40°~105°）。
雅特力目前已累积相当多元的终端产品成功案例：如微型打印机、扫地机、光流无人机、热成像仪、激光雷达、工业缝纫机、伺服驱控、电竞周边市场、断路器、ADAS、T-BOX、数字电源、电动工具等终端设备应用，广泛地覆盖5G、物联网、消费、商务及工控等领域。