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二維碼都不陌生，在我們現(xiàn)在的生活中隨處可見，比如，微信加朋友，掃描一下二維碼即可；買東西付款，直接出示二維碼；甚至現(xiàn)在很多芯片上都貼上或刻上了二維碼的絲印。
二維碼是近幾年來移動設(shè)備上超流行的一種編碼方式，比傳統(tǒng)的一維條形碼能存更多的信息，也能表示更多的數(shù)據(jù)類型，所以它在支付、防偽、信息獲取等領(lǐng)域中都會使用到。
而相應(yīng)的二維碼掃描儀也成了這個時代發(fā)展中成指數(shù)級爆發(fā)增長的一個現(xiàn)象級硬件產(chǎn)品，市面上的二維碼掃描儀五花八門，但是，他們都有一個特點(diǎn)，很笨重，不夠精致小巧，這是什么原因?qū)е碌?？是成本問題呢？還是硬件方案很復(fù)雜？或許看完本期拆解，你就能找到答案了。
顛覆傳統(tǒng)，穿戴式二維碼掃描儀拆解
本期拆解的一個無線藍(lán)牙的二維碼掃描儀，如下圖示，外觀精致小巧，更絕的是，它還是一個手指穿戴式二維碼掃描儀。掃描儀的開關(guān)在側(cè)方位，一按就啟動工作，操作相當(dāng)舒便捷，設(shè)計非常人性化。
但是，別看它這么一小個，價格可不便宜，加上稅的價格大概1400人民幣左右。到底是什么神仙硬件方案支撐了這價格？來看下拆解后的情況，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和硬件方案大致可以分為3個部分：條碼成像儀，核心處理板，功能外設(shè)擴(kuò)展底板。
- 條碼成像儀
條碼成像儀模塊設(shè)計得非常精致小巧，對照規(guī)格書來看，可以知道一個是1280*800像素的攝像頭，一個是610nm的瞄準(zhǔn)LED，一個是660nm的遠(yuǎn)紅外照明LED。另外我們從規(guī)格書中也可以知道攝像頭端口采用了27 pin ZIF 連接器，而這條碼成像儀模塊又支持MIPI或者并行接口，所以從電路布局來看，模塊是直接連接核心處理板的，也就是最重要的一步，是誰將這個成像儀模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的呢？核心芯片是什么？
- 核心處理板
這就要談到核心處理板了，板載的核心處理器從絲印來看是瑞薩的產(chǎn)品，查了下文檔，瑞薩的RZ/A1LU系列微處理器。這是瑞薩最新推出的SoC系列產(chǎn)品，硬件框圖可以參考這下圖。
CPU采用ARM Cortex-A9高速內(nèi)核，最大主頻支持400MHZ，可以運(yùn)行LINUX系統(tǒng)。具有先進(jìn)的圖形功能、豐富的數(shù)字外設(shè)和模擬外設(shè)交互功能，這顆SoC集成的功能非常豐富，可講的地方也多，所以本文主要結(jié)合拆解的這個產(chǎn)品挑幾個我認(rèn)為是重點(diǎn)的地方來談一下。
首先，核心處理板背面只有外接的Flash，電源管理，晶振以及一些被動元器件，沒有RAM，這使得這個板子可以設(shè)計得如此精致小巧。而這就是我要提到的這顆SoC的第一個重點(diǎn)，內(nèi)置了大容量的SRAM，在業(yè)界同類的MPU中，這個片上內(nèi)存容量應(yīng)該屬于第一梯隊，得益于片上集成的內(nèi)存，所以可以在空間敏感型產(chǎn)品中進(jìn)一步降低設(shè)計難度。
此外，我們知道目前內(nèi)存升級迭代非常快，比如現(xiàn)在都出到了DDR5，導(dǎo)致很多通用的中規(guī)模RAM漸漸停產(chǎn)，相應(yīng)的連鎖反應(yīng)就是對于那些需要使用外置RAM的產(chǎn)品來說，無疑增加了采購風(fēng)險。而瑞薩這個產(chǎn)品內(nèi)置的大容量內(nèi)存可以使一般應(yīng)用中無需再使用外置RAM，這樣即避免了RAM采購穩(wěn)定性的問題，也降低了系統(tǒng)的成本，同時也簡化了電路設(shè)計，真可謂一箭三雕。
其次，就是瑞薩這個SoC支持SPI-Multi-I/O接口，什么意思呢？
我們知道傳統(tǒng)的CPU執(zhí)行需要將數(shù)據(jù)先從外部存儲拷貝到RAM中運(yùn)行，而瑞薩的這個產(chǎn)品支持SPI Multi I/O接口，支持連接XIP 四線串行Flash，可以讓CPU直接從外部存儲設(shè)備獲取并執(zhí)行系統(tǒng)，啟動時無需做任何拷貝，這樣可以大大節(jié)省RAM的資源。
這么看來，瑞薩的這個系列微處理器是不是很有特色？但不僅僅是如此，對照器件上的絲印來看，這個產(chǎn)品上用到的這顆微處理器具體型號為R7S721030VCBG。它3M字節(jié)的片上RAM，對于視頻顯示和工作區(qū)域，提供128K字節(jié)作為數(shù)據(jù)保留共享。還有各種外設(shè)功能，比如具有：
1. PWM信號，可以用于電機(jī)控制；
2. 以太網(wǎng)MAC，外接以太網(wǎng)PHY，可以用于接入網(wǎng)絡(luò)；
3. I2C接口，外接EEPROM，可以用于存儲設(shè)備及生產(chǎn)商信息；
4. SDHI接口，可接SD卡，用于存儲系統(tǒng)運(yùn)行日志；
5. USB2.0接口，可以外接USB外設(shè)，提供方便靈活的信息交互；
6. VDC模塊（視頻顯示控制器）支持?jǐn)z像頭信號輸入，可以用于工業(yè)現(xiàn)場實時監(jiān)控。
7. 支持外接LCD觸摸屏，通過豐富流暢的圖形及視頻處理功能，可以提供友好的人機(jī)交互接口。
所以從這個產(chǎn)品的特性可以看出，RZ/A1LU可廣泛應(yīng)用于需要圖像顯示、語音處理、攝像頭輸入及網(wǎng)絡(luò)通訊接口的應(yīng)用場合，借鑒瑞薩相應(yīng)的硬件系統(tǒng)解決方案，可以幫助客戶縮短原型開發(fā)時間。
- 功能外設(shè)擴(kuò)展底板
說完這個核心的微處理器，我們再回到這個產(chǎn)品的最后一部分，功能外設(shè)擴(kuò)展底板。
經(jīng)過瑞薩的這顆微處理芯片處理后，后面的工作流程就比較清晰了。條碼成像儀通過FPC排線連接到核心處理板，核心處理板通過FPC排線連接到功能外設(shè)擴(kuò)展底板。底板上搭載了一個微控制器，實現(xiàn)基本的功能控制；一個藍(lán)牙模塊，實現(xiàn)通信配對功能，還包括電池供電接口，充電接口，NFC功能。
掃描儀的所有焊接的信號線都有熔膠固定，可以有效防止劇烈震動時脫焊，細(xì)節(jié)很到位。
總結(jié)
通過拆解發(fā)現(xiàn)其實這個藍(lán)牙手指式掃描儀硬件結(jié)構(gòu)很清晰，瑞薩的核心微處理器RZ/A1LU處理成像儀輸出的數(shù)據(jù)，而外設(shè)功能板上的微控制器實現(xiàn)板載基本的功能控制。
整個產(chǎn)品精致小巧，穿戴式掃描儀，創(chuàng)意優(yōu)秀，而且在精致小巧的外表下具有超強(qiáng)的“內(nèi)芯”。不失為是一個優(yōu)秀的硬件方案，但是個人覺得瑞薩的這顆微處理器用在這里還是有點(diǎn)大材小用了，正如我上面介紹的它擁有的特點(diǎn)，其實更適合更復(fù)雜的應(yīng)用。比如帶有屏幕的工業(yè)控制人機(jī)交互系統(tǒng)，當(dāng)然啦，它也可以應(yīng)用于像智能家居、辦公自動化、汽車、工業(yè)控制等多種場合。如果你對文中涉及到的瑞薩RZ/A1LU微處理器感興趣的話，可以上瑞薩的官網(wǎng)看看，有現(xiàn)貨購買，非常難得！
