基於 NXP i.MX6ULL 的掃碼槍行業應用方案

掃碼槍是用來掃描條碼的設備，俗稱掃碼器、掃描器、掃描槍等。是光學、機械、電子、軟體應用等技術

緊密結合的高科技產品，是鍵盤、鼠標之後的主要電腦輸入設備。從直接的圖片、照片、膠片等圖紙到文稿都可用掃碼槍輸入到計算機中，實現信息處理、管理、使用、儲存或輸出。適用於物流、工廠、碼頭等工作環境惡劣，且工作負荷較高的行業。
          

       i.MX 6ULL系列具有一個單核Cortex-A7平台，運行頻率最高可達900 MHz，配備128KB L2緩存和16位DDR3/DDR3L/LPDDR2支持，是一個高效率、高性價比應用處理器系列。

 ? i.MX6ULL應用處理器方框圖

  
   

硬體設計說明：

    i.MX 6ULL開發板的功能電路及接口非常豐富，針對於掃碼槍，硬體部分我們只需要在上面做減法，保留開發板方框圖中的黃色部分。

 ? i.MX6ULL開發板部分原理圖

? i.MX6ULL開發板PCB Layout


軟體設計說明：

      本軟體系統採用的是Linux系統，Linux具有開源、快速移植、應用廣泛的特點，整個系統包括uboot、Linux Kernel、rootfs。由於將uboot、kernel、rootfs都放在16或32MB SPI Nor Flash中，並且要求快速啟動，因此軟體設計的一個任務是要對Linux系統進行裁剪使儘可能小。本章節主要對uboot、kernel、rootfs的移植裁剪以及應用程序測試說明。

1、Uboot

    uboot是bootloader，主要任務是初始化ARM、時鐘、外部DDR3、QSPI Nor Flash等，以及將Kernel從SPI Nor Flash中複製到DDR3中運行引導起來。

    i.MX6ULL上電啟動過程中首先是執行ROM Boot，讀到QSPI啟動方式設置後（硬體電路需先設置成QSPI啟動），先執行spiflash中的uboot，為了更快地運行uboot，需要對uboot進行移植裁剪，同時刪除一些不必要的功能。

（1）uboot配置和修改

uboot配置通過窗口菜單的形式可以配置，在uboot當前路徑中執行以下命令：

export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-

export ARCH=arm

make menuconfig

然後會彈出下圖窗口：
            
   

       在窗口中菜單中進行配置，選擇SPI Flash驅動，同時將一些不必要的功能去掉如net、fs、I2C等，將delay參數改成0，另外可以對uboot的源碼進行刪減，以儘可能地加快uboot的啟動。

（2）uboot編譯

   export CROSS_COMPILE=arm-poky-linux-gnueabi-

   export ARCH=arm

   make clean

   make u-boot.imx

   最後編譯出u-boot.imx，可以用於下載到spi flash中。

2、Linux Kernel

      Linux Kernel是整個系統的核心部分，其可靠性和穩定性與否決定了整個系統的可行性，硬體驅動程序也其中。NXP同樣提供基於i.MX6ULL的Linux源碼，在此基礎上進行移植裁剪。

  （1）Linux移植

  export CROSS_COMPILE=arm-poky-linux-gnueabi-

  export ARCH=arm

  make imx_v7_defconfig

  打開配置窗口，執行以下命令：

  make menuconfig

  然後會彈出以下配置窗口：

            

        增加I2C、Carmera ov5640以及spi flash驅動，並將一些不要的net和驅動去掉。

      Ov5640驅動配置在Device Drivers--->Multimedia support-->V4L platform devices

另外，需要在設備樹文件imx6ull-14x14-evk.dts中的I2C增加ov5640的一些參數配置，如下圖所示：

            

（2）Linux Kernel編譯

  執行以下命令編譯

  make

  最後會編譯出zImage 和imx6ull-14x14-evk.dtb，可以用於下載到spi flash。

3、rootfs

   為了執行應用程序，需要移植rootfs，通過buildroot可以裁剪出最小的rootfs，rootfs以initramfs形式通過
kernel引導起來。

（1）下載buildroot源碼：

  git clone git://git.buildroot.net/buildroot

（2)配置和編譯

  make menuconfig

  make

  然後會編譯出最小的rootfs

  將rootfs放在kernel同級目錄，在Linux Kernel中配置initramfs，可以與kernel編譯在一起。

4、下載

    使用NXP提供的uuu工具將uboot和zImage以及imx6ull-14x14-evk.dtb下載到spiflash中

  uuu  uuu-spi

  下載成功後然後上電啟動後，調試串口輸出一些啟動信息：

  

5、測試攝像頭

執行以下命令：

# /usr/mx6s_v4l2_capture.out -m 1

然後會在LCD屏上顯示攝像頭採集的圖像：


    

    在掃碼槍的應用中，需要另外開發識讀二維碼算法或者購買第三方的算法移植，以實現掃碼的功能。