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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)據類型，所以它在支付、防偽、信息獲取等領域中都會使用到。
而相應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，很笨重，不夠精致小巧，這是什么原因導致的？是成本問題呢？還是硬件方案很復雜？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。掃描儀的開關在側方位，一按就啟動工作，操作相當舒便捷，設計非常人性化。
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，內部的結構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，功能外設擴展底板。
- 條碼成像儀
條碼成像儀模塊設計得非常精致小巧，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LED，一個是660nm的遠紅外照明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)據進行處理的呢？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系列產品，硬件框圖可以參考這下圖。
CPU采用ARM Cortex-A9高速內核，最大主頻支持400MHZ，可以運行LINUX系統(tǒng)。具有先進的圖形功能、豐富的數(shù)字外設和模擬外設交互功能，這顆SoC集成的功能非常豐富，可講的地方也多，所以本文主要結合拆解的這個產品挑幾個我認為是重點的地方來談一下。
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，內置了大容量的SRAM，在業(yè)界同類的MPU中，這個片上內存容量應該屬于第一梯隊，得益于片上集成的內存，所以可以在空間敏感型產品中進一步降低設計難度。
此外，我們知道目前內存升級迭代非?？?，比如現(xiàn)在都出到了DDR5，導致很多通用的中規(guī)模RAM漸漸停產，相應的連鎖反應就是對于那些需要使用外置RAM的產品來說，無疑增加了采購風險。而瑞薩這個產品內置的大容量內存可以使一般應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)據先從外部存儲拷貝到RAM中運行，而瑞薩的這個產品支持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)據保留共享。還有各種外設功能，比如具有：
1. PWM信號，可以用于電機控制；
2. 以太網MAC，外接以太網PHY，可以用于接入網絡；
3. I2C接口，外接EEPROM，可以用于存儲設備及生產商信息；
4. SDHI接口，可接SD卡，用于存儲系統(tǒng)運行日志；
5. USB2.0接口，可以外接USB外設，提供方便靈活的信息交互；
6. VDC模塊（視頻顯示控制器）支持攝像頭信號輸入，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交互接口。
所以從這個產品的特性可以看出，RZ/A1LU可廣泛應用于需要圖像顯示、語音處理、攝像頭輸入及網絡通訊接口的應用場合，借鑒瑞薩相應的硬件系統(tǒng)解決方案，可以幫助客戶縮短原型開發(fā)時間。
- 功能外設擴展底板
說完這個核心的微處理器，我們再回到這個產品的最后一部分，功能外設擴展底板。
經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擴展底板。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，細節(jié)很到位。
總結
通過拆解發(fā)現(xiàn)其實這個藍牙手指式掃描儀硬件結構很清晰，瑞薩的核心微處理器RZ/A1LU處理成像儀輸出的數(shù)據，而外設功能板上的微控制器實現(xiàn)板載基本的功能控制。
整個產品精致小巧，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的“內芯”。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大材小用了，正如我上面介紹的它擁有的特點，其實更適合更復雜的應用。比如帶有屏幕的工業(yè)控制人機交互系統(tǒng)，當然啦，它也可以應用于像智能家居、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，可以上瑞薩的官網看看，有現(xiàn)貨購買，非常難得！
