第六十一章 二維碼識別實驗

1）實驗平台：正點原子DNESP32S3開發板

2）章節摘自【正點原子】ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6

3）購買鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?&id=768499342659

4）全套實驗源碼+手冊+視頻下載地址：http://www.openedv.com/docs/boards/esp32/ATK-DNESP32S3.html

5）正點原子官方B站：https://space.bilibili.com/394620890

6）正點原子DNESP32S3開發板技術交流羣：132780729

樂鑫ESP-WHO二維碼識別是樂鑫公司推出的二維碼識別技術。該技術通過特定的算法和程序，可以快速、準確地識別二維碼，讀取其中的數據並進行相應的處理。本章，我們使用樂鑫AI庫來實現二維碼識別功能。
本章分為如下幾個部分：
61.1 硬件設計
61.2 軟件設計
61.3 下載驗證

61.1 硬件設計

1.例程功能
本章實驗功能簡介：使用樂鑫官方的ESP32-WHO AI庫對OV2640和OV5640攝像頭輸出的數據進行二維碼識別。

2.硬件資源
1）LED燈
LED-IO1
2）XL9555
IIC_INT-IO0（需在P5連接IO0）
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
3）SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40（在P5端口，使用跳線帽將IO_SET和LCD_DC相連）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
4）CAMERA
OV_SCL-IO38
OV_SDA- IO39
VSYNC- IO47
HREF- IO48
PCLK- IO45
D0- IO4
D1- IO5
D2- IO6
D3- IO7
D4- IO15
D5- IO16
D6- IO17
D7- IO18
RESET-IO0_5（XL9555）
PWDN-IO0_4（XL9555）

3.原理圖
本章實驗使用的KPU為ESP32-S3的內部資源，因此並沒有相應的連接原理圖。

61.2 軟件設計
61.2.1 程序流程圖
程序流程圖能幫助我們更好的理解一個工程的功能和實現的過程，對學習和設計工程有很好的主導作用。下面看看本實驗的程序流程圖：

圖61.2.1.1 程序流程圖

61.2.2 程序解析
在本章節中，我們將重點關注兩個文件：esp_qr_detection.cpp和esp_qr_detection.hpp。其中，esp_qr_detection.hpp主要聲明瞭esp_qr_detection函數，其內容相對簡單，因此我們暫時不作詳細解釋。本章節的核心關注點是esp_qr_detection.cpp文件中的函數。
接下來，我們將詳細解析esp_qr_detection_ai_strat函數的工作原理。

TaskHandle_t camera_task_handle;
QueueHandle_t xQueueAIFrameO = NULL;

/**
 * @brief       二維碼識別
 * @param       camera_frame：圖像指針
 * @retval      無
 */
extern "C" void esp_qr_scanner(camera_fb_t *camera_frame)
{
    esp_image_scanner_t *esp_scn = esp_code_scanner_create();
esp_code_scanner_config_t config = {ESP_CODE_SCANNER_MODE_FAST,
                                  ESP_CODE_SCANNER_IMAGE_RGB565,
                                 camera_frame->width, camera_frame->height};
    esp_code_scanner_set_config(esp_scn, config);
    int decoded_num = esp_code_scanner_scan_image(esp_scn, camera_frame->buf);

    if (decoded_num)
    {
        dl::image::draw_filled_rectangle((uint16_t *)camera_frame->buf,
                                          camera_frame->height, 
camera_frame->width, 0, 0, 20, 20);
        esp_code_scanner_symbol_t result = esp_code_scanner_result(esp_scn);
        printf("Decoded %s symbol \"%s\"\n", result.type_name, result.data);
    }
    
    esp_code_scanner_destroy(esp_scn);
}

/**
 * @brief       攝像頭圖像數據獲取任務
 * @param       arg：未使用
 * @retval      無
 */
static void esp_camera_process_handler(void *arg)
{
    arg = arg;
    camera_fb_t *camera_frame = NULL;

    while (1)
    {
        /* 獲取攝像頭圖像 */
        camera_frame = esp_camera_fb_get();

        if (camera_frame)
        {
            /* 二維碼識別 */
            esp_qr_scanner(camera_frame);
            /* 以隊列的形式發送 */
            xQueueSend(xQueueAIFrameO, &camera_frame, portMAX_DELAY);
        }
    }
}

/**
 * @brief       AI圖像數據開啓
 * @param       無
 * @retval      1：創建任務及隊列失敗；0：創建任務及對了成功
 */
uint8_t esp_qr_detection_ai_strat(void)
{
    /* 創建隊列及任務 */
    xQueueAIFrameO = xQueueCreate(5, sizeof(camera_fb_t *));
xTaskCreatePinnedToCore(esp_camera_process_handler,
                        "esp_camera_process_handler", 4 * 1024, 
NULL, 5, &camera_task_handle, 1);
    
    if (xQueueAIFrameO != NULL 
        || camera_task_handle != NULL)
    {
        return 0;
    }

    return 1;
}

在上述源碼中，我們首先創建了一個消息隊列和一個AI處理任務。消息隊列用於傳輸圖像數據，而AI處理任務則負責獲取圖像數據並進行二維碼識別。如果識別成功，串口將打印成功的內容；如果識別失敗，串口將打印失敗的內容。最後，我們使用消息隊列將當前圖像數據傳輸至LCD進行顯示。

61.3 下載驗證
程序下載成功後，如果在檢測過程中發現二維碼，該系統會對當前二維碼進行解碼，並把解碼內容以串口形式輸出。另外，當檢測二維碼時，圖像左上角顯示藍色矩形彈出，如下圖。

圖61.3.1 二維碼識別效果圖