第二章：物联网导论之标识技术

1. 条形码(barcode)

• 条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑条和空白，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符。
• 一维条码是由一组粗细不同、黑白**(或彩色)相间的条、空及其相应的字符(数字字母)**组成的标记，即传统条码。
• 二维条码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向)上分布的条、空相间的图形来记录数据符号信息。
• 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，以及图书分类号、邮件起止地点、类别、日期等信息。
• 条形码在商品流通、图书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都得到了广泛的应用。

1.1 一维条码

• 一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息。
• 一维条形码的优点是编码规则简单，条形码识读器造价较低。
• 多数一维条码所能表示的字符集不过是10个数字、26个英文字母及一些特殊字符，条码字符集最大所能表示的字符个数也不过是128 个ASCII符。

1.2 二维条码

• 二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码。
• 二维码的优点是：信息容量大，译码可靠性高，纠错能力强，制作成本低，保密与防伪性能好，编码范围广。

1.3 条形码扫描器

• 条形码数据的采集是通过固定的或手持的条形码扫描器获取的。
• 进行辨识时，是用条码阅读机扫描，得到一组反射光信号，此信号经光电转换後变为一组与线条、空白相对应的电子讯号，经解码後还原为相应的数字，再传入电脑。
• 条形码扫描器一般可分三种类型：光扫描器，光电转换器，激光扫描器。

1.4 一维条码结构

1.4.1 组成结构

一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验符）、终止符、静区（后）：

• 起始符：位于条码起始位置的若干条与空；

• 终止符：位于条码终止位置的若干条与空；

• 静区：条码起始符、终止符两端外侧与空的反射率相同的限定区域；

• 中间分割符：位于条码中间位置用来分隔数据段的若干条与空；

• 数据符：表示特定信息的条码字符。

• 条：条码中反射率较低的部分；

• 空：条码中反射率较高的部分；

1.4.2 条码与代码

• 条码：条码是由一组规则排列的条、空及对应字符组成的标记，用以表示一定的信息
• 代码：代码是一组用来表征客观事物的一个或一组有序的符号。
  • 代码必须具有鉴别功能，一个代码能唯一地标识一个分类对象，而一个分类对象只能有一个唯一的代码；
  • 对项目进行标识时，首先根据一定的编码规则为其分配一 个代码，然后再用相应的条码符号将其表示出来。

1.4.3 条码分类

• 连续型：条码符号的连续性是指每个条码字符之间不存在间隔；

• 非连续型 – 非连续性是指每个条码字符之间存在间隔

• 定长条码：条码字符个数固定的条码，仅能表示固定字符个数的代码；

• 非定长条码： 条码字符个数不固定的条码，能表示可变字符个数的代码。

1.4.4 常用条码

25码、39码、库德巴条码、EAN码、UPC 码、128码，以及专门 用於书刊管理的ISBN、ISSN等。

1.4.4.1 二五条码

• 二五条码是一种只有“条”表示信息的非连续型、非定长条码。每一个条码字符由规则排列的5个“条”组成，其
  中有两个“条”为宽单元，其余的“条”和“空”以及字符间隔都是窄单元。
• 二五条码的字符集为数字字符0～9 。
• 宽单元表示1，窄单元表示0；
• 起始符：110，终止符：101；
• 0-9数字查表

1.4.4.2 交叉二五吗

• 条空均表示信息的连续型，非定长，具备自检校功能；
• 起始符：条0空0条0空0，终止符：条1空0条0；
• 0-9数字查表

1.4.4.3 三九条码

• 三九条码是一种条、空均表示信息的非连续型、非定长、具 有自校验功能的双向条码 ；
• 三九条码的每一个条码字符由9个单元组成（5个条单元和4个空单元），其中3个单元是宽单元，其余是窄单元，故称之为“39条码”。
• 每9个单元之间会有一个空分隔；
• ASCII值查表
• 三九条码校验码的计算方法
  • 通过查表，得到每一个数据字符相应的字符值（序号）；
  • 计算出所有数据字符值的总和；
  • 将数值的总和除以43。 – 将所得的余数在“对应表”中查对应的字符就是符号校验字符。
  • 译码器可以输出43模数的符号校验字符。

1.4.4.4 库德巴条码

• 库德巴条码是一种条、空均表示信息的非连续型、非定长、具有自校验功能的双向条码。
• 它由条码字符及对应的供人识别字符组成。
• 它的每一个字符由7个单元组成（4个条单元和3 个空单元），其中两个或3个是宽单元（用二进制“1” 表示 ），其余是窄单元（用二进制“0” 表示）。

1.4.4.5 UPC条码(Universal Product Code)

• 一种长度固定、连续性的条码
• UPC码仅可用来表示数字，故其字码集为数字0～9。UPC码共有A 、B、C、D、E等五种版本，常用的商品条码版本为UPC-A码和UPC-E码。

1.4.4.6 EAN条码

• EAN码符号有标准版（EAN-13）和缩短版（EAN-8）两种，标准版表 示13位数字，又称为EAN13码，缩短版表示8位数字，又称EAN8。
• 两种条码的最后一位为校验位，由前面的12位或7位数字计算得出。

1.4.4.7 ISBN条码

• ISBN与EAN的对应关系为：978 + ISBN前9码 + EAN检查码。

1.4.4.8 ISSN(International Standard Serial Number )

• 国际标准期刊号
• ISSN与EAN的对应关系为：977 + ISSN前7码 + 00 + EAN检查码

1.4.4.9 总结

1.4.5 一维条码编码理论

• 编码系统：不同的编码系统规定了不同用途的代码的数据格式、含义及编码原则。

• 条码符号的编码方法是指条码中条空的编码规则以及二进制的逻辑表示的设置。一般来说，条码的编码方法有两种：模块组合法和宽度调节法。

  • 模块组合法是指条码符号中，条与空是由标准宽度的模块组合而成。一个标准宽度的条表示二进制的“1”，而一 个标准宽度的空模块表示二进制的“0” 。EAN条码、UPC条码均属模块组配型条码。
  • 宽度调节法是指条码中，条与空的宽窄设置不同，是以窄单元(条或空)表示逻辑值“0”，宽单元(条或空)表示逻辑
    值“l”。宽单元通常是窄单元的2～3倍。39条码、库德巴条码及交插25条码均属宽度调节型条码。

• 编码容量：条码字符的编码容量即条码字符集中所能表示的字符数的最大值。

  • 对于用宽度调节法编码的，仅有两种宽度单元的条码符号，即编码容量为：$C(n,k)$，这里，$C(n,k)=n!/[(n-k)!k!]=n(n-1)\dots (n-k+1)／k!$。其中，n是每一条码字符中所包含的单元总数，k是宽单元或窄 单元的数量。
  • 例如，39条码，它的每个条码字符由9个单元组成，其中3个是宽单元，其余是窄单元，那么，其编码容量为 $C(9,3)=9\times 8\times 7／(3\times 2\times 1)=84$。
  • 对于用模块组配的条码符号，若每个条码字符包含的模 块是恒定的，其编码容量为$C(n-1,2k-1)$，其中n为每一条码字符中包含模块的总数，k是每一条码字符中条或 空的数量，k应满足$1\le k\le n／2$。 – 例如93条码，它的每个条码字符中包含9个模块，每个条码字符中的条的数量为3个，其编码容量为：$C(9-1,2\times 3-1)=8\times 7\times 6\times 5\times 4／(5\times 4\times 3\times 2\times 1)=56$
  • 般情况下，条码字符集中所表示的字符数量小于条码字符的编码容量。

• 条码的校验与纠错：一维码一般具有校验功能，即通过字符的校验来防止错误识读。 而二维条码则具有纠错功能，这种功能使得二维条码在有局部破损的情况下仍可被正确地识读出来。

1.5 二维条码

• 二维条码通常分为以下二种类型：行排式二维条码（2D STACKED BAR CODE）又称：堆积式二维条码或层排式二维条码，其编码原理是建立在一维条码基础 之上，按需要堆积成二行或多行。有代表性的行排式二维条码有 ：PDF417、CODE49、CODE 16K等。
• 矩阵式二维条码 （2D MATRIX BAR CODE）又称：棋盘式二维条码。有代表性的矩阵式二维条码有：QR Code 、Data Matrix、Maxi Code、Code one 等。
• 纠错是为了当二维条码存在一定局部破损情况下，还能采用替代运算还原出正确的码词信息，从而保证条码的正确识读。二维码在保障识读正确方面采用了更为复杂、技术含量更高的方法。

1.5.1 PDF417条码符

PDF417符号由空白区包围的一序列层组成。每一层包括：

——待续。。。

参考

[1] 李联宁. 物联网技术基础教程[M]. 2012.

最后

以上就是愤怒西牛为你收集整理的第二章：物联网导论之标识技术的全部内容，希望文章能够帮你解决第二章：物联网导论之标识技术所遇到的程序开发问题。

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