專利名稱：用于電光讀取器的具有雙芯片結(jié)構(gòu)的掃描引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電光讀取器，以及具體地說，涉及用于這種讀 取器的具有雙芯片結(jié)構(gòu)的小型掃描引擎，所述雙芯片結(jié)構(gòu)易于配置并 操作用于控制讀取器操作。
背景技術(shù)：
迄今已經(jīng)開發(fā)了各種電光讀取器用于讀取標(biāo)記，例如出現(xiàn)在標(biāo)簽 上或物品表面上的條形碼符號。條形碼符號本身是圖形標(biāo)記的編碼圖 案，包括一系列相互隔開以界定各種寬度的間隔的各種寬度的條，這 些條和間隔具有不同的光反射特性。讀取器功能通過把圖形標(biāo)記所代 表的空間圖案電光轉(zhuǎn)換成時(shí)變電信號，該電信號再被解碼為數(shù)據(jù)，該 數(shù)據(jù)代表編碼在標(biāo)記中的與物品有關(guān)的信息或特征或它的一些特性。入，用于銷售點(diǎn)處理、庫存控制、分銷、運(yùn)輸和物流等等的應(yīng)用。這 種通用型讀取器已經(jīng)公開在例如美國專利4,251,798; 4,369,361; 4,387,297; 4,409,470; 4,760,248; 4，896，026; 5,015,833; 5,262,627; 5，504，316; 5,625,483和6,123，265中,所有這些作為即時(shí)申請被轉(zhuǎn)讓 給同一受讓人，在此通過引用而并入。一種典型的讀取器在其中包括由用戶支撐的手持的便攜式激光 掃描設(shè)備。用戶瞄準(zhǔn)所述設(shè)備，以及更具體地說，瞄準(zhǔn)激光束到待讀 的目標(biāo)符號。讀取器內(nèi)的光源典型地是由激光器驅(qū)動(dòng)電路激勵(lì)的半導(dǎo)體激光器。使用半導(dǎo)體設(shè)備作為光源是特別可取的，因?yàn)樗鼈兊男〕?寸、低成本和低電壓要求。激光束典型地被光學(xué)組件光學(xué)地修改，以 便在目標(biāo)距離處形成某個(gè)尺寸的射束點(diǎn)。經(jīng)常優(yōu)選的是，在目標(biāo)距離 處在掃描方向上測量的射束點(diǎn)的截面大約與不同光反射區(qū)域，即符號 的條碼和間距之間在掃描方向上的最小寬度相同。在已知讀取器中，激光束被透鏡或者其他光學(xué)部件沿著光路引向 在表面上包含條形碼符號的目標(biāo)。移動(dòng)束讀取器通過利用由馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 電路驅(qū)動(dòng)的掃描元件或掃描器件(例如光源本身或安置在光束路徑中 的鏡)的運(yùn)動(dòng)，在跨越符號的 一行或 一 系列行中反復(fù)掃描光束來操作。 掃描部件可以跨越符號掃過射束點(diǎn)并跟蹤跨越符號圖案的掃描線，或 者掃描讀取器的視場，或者兩者都進(jìn)行。讀取器也包含用來檢測從符號反射或散射的光的傳感器或光電 檢測器。所述光電檢測器或傳感器被安裝在讀取器內(nèi)的光學(xué)路徑中， 使得它具有保證捕獲一部分從符號反射或散射的光的視場，所述光被 檢測并轉(zhuǎn)換成電信號。在回射光收集中，如在美國專利4，816，661或4，409，470中(這兩 個(gè)專利在這里通過引用而并入)描述的單個(gè)光學(xué)部件，即往復(fù)振動(dòng)鏡 跨越目標(biāo)表面掃描光束并將收集的光引導(dǎo)到檢測器。在非回射光收集 中，反射的激光不由用來掃描的同一個(gè)光學(xué)部件收集。而是檢測器獨(dú) 立于掃描光束，并且典型地被構(gòu)造成具有大的視場，使得反射的激光 跨越檢測器的視場前進(jìn)。電子接收器電路接收電信號，以及數(shù)字化器將所述信號處理為被 掃描的符號所代表的數(shù)據(jù)的數(shù)字表示。例如，由光電檢測器產(chǎn)生的模 擬電信號可以被數(shù)字化器轉(zhuǎn)換為脈沖寬度調(diào)制的數(shù)字信號，寬度對應(yīng) 于條碼和間距的物理寬度。做為選擇，模擬電信號可以被軟件解碼器 直接處理。參見例如美國專利第5,504，318號。解碼處理通常以如下方式工作。來自傳感器或光電檢測器的模擬信號被包含自動(dòng)增益控制電路的接收器電路放大、濾波和處理。所述 脈沖寬度調(diào)制的數(shù)字信號被施加于微處理器中的嘗試解碼該信號的軟件算法。如果掃描中的開始和停止字符或兩者之間的字符被成功和 完全地解碼，則所述解碼處理終止并向用戶提供成功讀取的指示(例 如綠燈和/或聽得見的嘟嘟聲)。否則，作為微處理器中的軟件實(shí)現(xiàn)的 解碼器接收下一掃描，并根據(jù)符號體系規(guī)范執(zhí)行下一解碼，解碼為在 符號中編碼的數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示和如此代表的字母數(shù)字字符。所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過接口電纜或無線通信鏈路與主計(jì)算機(jī)通信。所述接口電纜可以是"智能電纜"，如在美國專利5，664，229和 5，675，139中描述的，其內(nèi)容在這里通過引用而并入。條形碼符號以具有各種可能寬度的典型的矩形條或元素構(gòu)成。根 據(jù)由使用的代碼或"符號體系"規(guī)定的一組規(guī)則和定義，元素的特殊排 列定義所代表的字符。條碼和間距的相對尺寸由使用的編碼類型確 定，如是條碼和間距的實(shí)際尺寸。每單位長度的字符數(shù)量(由條形碼 符號代表的)被稱為符號的密度。為了編碼期望的字符序列，元素排 列的集合被并置在一起以形成完整的條形碼符號，消息的每個(gè)字符由 它自己的相應(yīng)元素組來表示。在一些符號體系中，唯一的"開始"和"停 止，，字符被用來指示條形碼何時(shí)開始和結(jié)束。許多不同的條形碼符號 體系被廣泛使用，包括UPC/EAN、 Code 39、 Code 128、 Codeabar和 Interleaved 2 of 5。為了增加可在給定數(shù)量的表面面積上表示或存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量，已經(jīng) 開發(fā)了一些更緊湊的條形碼符號體系。這些代碼標(biāo)準(zhǔn)之一Code 49 示范了"二維"符號，通過減少一維符號的垂直高度，然后堆疊這種一 維符號的不同行，使得信息水平地和垂直地都被編碼。也就是說，在 Code 49中，存在條碼和間距圖案的若干行，代替了"一維"符號中的 僅僅一行。Code49的結(jié)構(gòu)在美國專利4，794，239中描述。另一種二維 符號體系被稱為"PDF417"，在美國專利5，304，786中被描述。出于安全方面的原因，存在關(guān)于可從電光讀取器發(fā)射的激光束輸 出功率的最大值的規(guī)定，并且這個(gè)最大值取決于當(dāng)檢測到振動(dòng)掃描元 件的驅(qū)動(dòng)的故障時(shí)讀取器是否能操作關(guān)閉激光器。例如，如果沒有激 光器關(guān)閉特征，II級激光器安全設(shè)備被限制在l毫瓦的最大激光器輸出功率。如果有激光器關(guān)閉特征，那么所述設(shè)備被允許在發(fā)射的固定激 光束中輸出更高的功率。為了增加的工作范圍、環(huán)境光抗擾度、更大 的掃描線能見度和總之更好的讀取器整體性能，更高的激光束輸出功 率是期望的。在本領(lǐng)域中已知使用硬件安全電路來檢測驅(qū)動(dòng)故障。所述驅(qū)動(dòng)包 括馬達(dá)和產(chǎn)生具有電壓或幅度的反饋信號的反饋繞組。所述硬件安全 電路監(jiān)測反饋信號的幅度，并且如果幅度下降到預(yù)定閾值以下，則關(guān) 閉激光器，從而指示驅(qū)動(dòng)故障。雖然總體上滿足它們的本意，上面描述的激光器驅(qū)動(dòng)電路、馬達(dá) 驅(qū)動(dòng)電路、接收器電路、數(shù)字化器電路和安全電路通過離散的電氣部 件來實(shí)現(xiàn)，這些占據(jù)了不可忽略的空間、并且給讀取器增加了額外重 量。這些電路在一塊或多塊印刷電路板上實(shí)現(xiàn)，加上上述的讀取器的 電氣和光學(xué)部件，組成典型地稱為"掃描引擎，，的組件或模塊。期望所 述掃描引擎可互換地用在多種不同操作形式和不同形狀因素的讀取 器中。但是，配置離散電氣部件是困難的，典型地特別是在現(xiàn)場手工 配置。已知的掃描引擎太大和太重而不能用于需要超小形狀因素的那 些應(yīng)用。而且，離散電氣部件的安裝增加了組裝費(fèi)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的總目的是，提供一種用于電光讀取器中使用的小輕型掃 描引擎的改良芯片結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，提供一種高度可配置、高性能、超小形 狀因素和低組裝費(fèi)用的掃描引擎。為了保證這些目的以及其它將在下文中明顯的目的，本發(fā)明的一 個(gè)特征在于，簡單地說，用于控制標(biāo)記，例如條形碼符號的電光讀取的雙芯片結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)包括作為第一芯片的ASIC (Application Specific Integrated Circuit,專用集成電路)和作為第二芯片的孩i處理 器，兩個(gè)芯片被共同安裝在一塊印刷電路板上，并且兩個(gè)芯片一起負(fù) 責(zé)控制標(biāo)記的讀取。在所述ASIC上集成了用于激勵(lì)激光器向標(biāo)記發(fā)射激光束的激光 器驅(qū)動(dòng)、用于將激光束掃過標(biāo)記以便從其反射的掃描器驅(qū)動(dòng)、用于接 收指示從標(biāo)記反射的激光束的模擬接收信號的接收器、和用于數(shù)字化 接收的信號以產(chǎn)生數(shù)字信號的數(shù)字化器。在所述微處理器中提供了解 碼器，用于將所述數(shù)字信號解碼為對應(yīng)于所述標(biāo)記的數(shù)據(jù)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，激光器驅(qū)動(dòng)、掃描器驅(qū)動(dòng)、接收器和數(shù)字 化器中的至少一個(gè)具有可調(diào)元件，例如數(shù)字電位計(jì)，以及所述微處理 器可操作用于產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)元件并且反過來用于修改讀取 的控制信號。所述ASIC上的任何集成的電路產(chǎn)生被所述微控制器處理 以產(chǎn)生控制信號的反饋信號。溫度傳感器也被優(yōu)選地集成在所述ASIC上并且可操作用于發(fā)送 測量的溫度給微處理器，微處理器再操作用于響應(yīng)于溫度變化來修改 可調(diào)元件。所述ASIC和微處理器、與激光器、掃描器和檢測器以及需要的 光學(xué)器件一起，形成一個(gè)自配置的小型掃描引擎或模塊，易于安裝在 小形狀因素的部件內(nèi)來提供電光讀取功能。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的電光讀取器的圖解示意圖； 圖2是用于圖1中的讀取器的掃描引擎的雙芯片結(jié)構(gòu)的方框圖； 圖3是這種結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的電路示意圖；以及 圖4是用來解釋圖3中的電路圖的操作的一組波形。
具體實(shí)施方式
如本文中所使用的，術(shù)語"標(biāo)記"不但廣泛地包括通常稱為條形碼 符號的由交替的不同寬度的條和間距組成的符號圖案，而且還包括一 維或二維的圖形圖案，例如簽名以及字母數(shù)字字符。總的來說，術(shù)語 "標(biāo)記"可以應(yīng)用于任何類型的圖案或者信息，它們可通過掃描光束和 /或光電檢測器的視場，以及檢測反射或散射光作為在圖案或信息的不同點(diǎn)的光線反射變化的表示而被識(shí)別或鑒別。條形碼符號是本發(fā)明能 掃描的"標(biāo)記"的其中一個(gè)例子。圖1圖解了條形碼符號讀取器10的一個(gè)例子，它是一個(gè)外型像槍 的設(shè)備，具有手槍類型的手柄53。輕塑料外殼55包含光源46、檢測器 58、光學(xué)器件57、 ASIC 20、編程微處理器40、和電源或電池62。光 透射窗56在外殼55的前端，允許出射光束51射出和進(jìn)入的反射光束52 進(jìn)入。用戶在從讀取器10離開條形碼符號的位置將讀取器10瞄準(zhǔn)條形 碼符號70，即，不碰觸所述符號或者跨越所述符號移動(dòng)。如在圖l中進(jìn)一步描述的，所述光學(xué)器件可包括合適的透鏡57(或 多透鏡系統(tǒng))，用來將掃描光束聚焦為適當(dāng)參考平面上的掃描點(diǎn)。所述 光源46，譬如半導(dǎo)體激光二極管引導(dǎo)光束進(jìn)入所述透鏡57的光軸，以 及所述光束通過部分鍍銀的鏡47和需要的其他透鏡或光束成形結(jié)構(gòu)。 所述光束被耦合到掃描驅(qū)動(dòng)馬達(dá)60的振動(dòng)鏡59反射，當(dāng)觸發(fā)器54被手 動(dòng)扳動(dòng)時(shí)，馬達(dá)60將被激勵(lì)。鏡59的振動(dòng)使得出射光束51以期望圖案 來回掃描。各種鏡和馬達(dá)配置可被用來以期望的掃描圖案來移動(dòng)光束。例 如，美國專利4,251,798公開了一種在每側(cè)具有平面鏡的旋轉(zhuǎn)多邊 形，每面鏡跟蹤一條掃過符號的掃描線。美國專利4，387，297和 4,409,470都采用了圍繞安裝有平面鏡的驅(qū)動(dòng)軸在各個(gè)交替的圓周方 向上反復(fù)和往復(fù)驅(qū)動(dòng)的平面鏡。美國專利4，816，660公開了一種由凹 面鏡部分和平面鏡部分組成的多鏡結(jié)構(gòu)。美國專利6,929,184公開了 一種液體注射成型(Liquid Injection Molded, LIM)馬達(dá)。被所述符號70反射的光52通過窗56返回傳輸?shù)綑z測器58。在圖l 所示的示意性讀取器10中，反射光離開鏡59和部分鍍銀鏡47反射并入 射到光敏檢測器58上。檢測器58產(chǎn)生與反射光52的強(qiáng)度成比例的模擬 信號。ASIC 20,如下描述，包括一個(gè)數(shù)字化器。ASIC20和微處理器40 安裝在一塊印刷電路板61上。數(shù)字化器處理來自檢測器58的模擬信號 以產(chǎn)生 一 個(gè)脈沖信號，脈沖之間的寬度和間距對應(yīng)于所述條碼之間的寬度和間距。數(shù)字化器作為邊緣檢測器或波整形電路，以及數(shù)字化器 所設(shè)置的閾值確定模擬信號的那些點(diǎn)代表?xiàng)l碼邊緣。來自數(shù)字化器的 脈沖信號被施加到解碼器，典型地該解碼器作為軟件合并到編程微處理器40中，所述編程微處理器40還將具有相關(guān)的程序存儲(chǔ)器和隨機(jī)訪 問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。所述微處理器解碼器40首先確定來自數(shù)字化器的信號 的脈沖寬度和間距。然后，所述解碼器分析所述寬度和間距以找到和 解碼合法的條形碼消息。這包括分析以識(shí)別如由適當(dāng)代碼標(biāo)準(zhǔn)定義的 合法字符和序列。這也可以包括所述被掃描符號所符合的特殊標(biāo)準(zhǔn)的 初始識(shí)別。這種標(biāo)準(zhǔn)的識(shí)別典型地被稱為自動(dòng)識(shí)別。為了掃描所述符號70,用戶瞄準(zhǔn)條形碼讀取器10并操作活動(dòng)觸發(fā) 開關(guān)54來激活光源46、掃描馬達(dá)60和電路。如果掃描光束51是可見的， 操作者能看到出現(xiàn)所述符號的表面上的掃描圖案并且因此調(diào)整讀取 器10的瞄準(zhǔn)。如果由光源46產(chǎn)生的光束51在邊上可見，則可能包含瞄 準(zhǔn)光線。所述瞄準(zhǔn)光線(如果需要)產(chǎn)生一種可見光斑，所述可見光 斑就像激光束51—樣可被固定或掃描。在扣動(dòng)觸發(fā)器之前，用戶利用 這種可見光把讀取器瞄準(zhǔn)所述符號。所述讀取器10也可以作為便攜式數(shù)據(jù)收集終端。如果那樣的話， 讀取器10將包含鍵盤48和顯示器49，如前面提到的美國專利4，409，470 所描述的。根據(jù)本發(fā)明，ASIC 20和微處理器40代表安裝在同一塊板61上的 獨(dú)特雙芯片結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)芯片20、 40—起共享讀取會(huì)話的控制功能。 如下面所描述的，微處理器的軟件易于被修改和更新，反過來微處理 器能夠修改和更新所述ASIC的操作和所述讀取器的模擬行為。所述板 61與激光器46、光學(xué)器件57、檢測器58和馬達(dá)60—起支撐在組成上述 小型掃描引擎的公共支撐物上。圖2更詳細(xì)描述了ASIC20和微處理器40上的功能塊。因此，所述 ASIC包括接收器22，如前面提到的，接收器22包括增加接收信號的增 益的一個(gè)或多個(gè)固定放大級、從接收信號中濾除噪聲的至少一個(gè)有源 濾波級、以及控制增益的自動(dòng)增益控制器(Automatic Gain Control,AGC)。所述ASIC也包括一個(gè)數(shù)字化器24，通過用微分電路、峰值檢 測器、復(fù)用器、邏輯元件和比較器來處理信號來數(shù)字化模擬信號。所 述ASIC也包括用于激勵(lì)激光器的激光器驅(qū)動(dòng)電路26和用于檢測激光 輸出何時(shí)不在指定限制內(nèi)的安全電路，所述激光器驅(qū)動(dòng)電路26優(yōu)選地 具有用于削減激光器驅(qū)動(dòng)電流的電子束削波電路，如在下面圖3-4中所 描述的。所述ASIC還包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路28和安全電路，所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 電路28用于通過機(jī)械濾波器和離散時(shí)間信號處理，使用正反饋來激勵(lì) 振動(dòng)鏡59,安全電路用于在激光器或馬達(dá)故障時(shí)去激勵(lì)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電 路。溫度傳感器電路30被集成在ASIC中，用來監(jiān)視其芯片溫度以及周 圍環(huán)境溫度。這些電路與調(diào)壓器電路34—起集成在ASIC中。接收器、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、激光器驅(qū)動(dòng)和數(shù)字化器中的每一個(gè)都具有可 在所述微處理器40的控制下調(diào)整的元件32，如下面所描述的。所述可 調(diào)元件32包括數(shù)字電位計(jì)、可編程控制寄存器或開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)。所述微處理器40包括中央處理單元(Central Processing Unit, CPU) 36、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to國Digital Converter, ADC) 38和存 儲(chǔ)器42。所述微處理器40通過串行接口72與外部主機(jī)44通信。所述微 處理器40具有通過另 一 串行接口 76與ASIC上的接口 74通信的接口 78。在制造過程中，所述微處理器可通過串行接口 72與所述主機(jī)"交 互，以便校準(zhǔn)諸如激光器輸出功率、鏡59的掃描振幅、馬達(dá)的占空比 等等的讀取器參數(shù)。這些參數(shù)可被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器42中以便在正常操作 期間能被恢復(fù)。在讀取器操作過程中，所述微處理器可通過串行接口76與所述 ASIC 20交互，以便把各自的控制信號指向所述接受機(jī)、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、 激光器驅(qū)動(dòng)和數(shù)字化器的一個(gè)或多個(gè)的可調(diào)元件32。電路22、 24、 26、 28傳導(dǎo)數(shù)字反饋信號回到CPU 36。這些電路22、 24、 26、 28以及溫 度傳感器電路30傳導(dǎo)模擬反饋信號回到ADC38，以便轉(zhuǎn)換成數(shù)字反饋 信號。由傳感器電路30測量的溫度可被所述ASIC中的任何電路22、24、 26、 28用來調(diào)整它們的功能適應(yīng)溫度變化。因此，所述激光器驅(qū)動(dòng)電流和激光器輸出功率可由微處理器監(jiān)測，以及若激光器故障所述讀取器可被關(guān)閉。所述微處理器可以控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)28具有特殊的掃描角，從而在單個(gè)掃描引擎配置中支持多個(gè) 掃描角度。所述微處理器可以分析接收的信號并改變各種可編程參 數(shù)，例如接收器帶寬、數(shù)字化器閾值、激光器輸出功率、馬達(dá)幅度、 邊界閾值、數(shù)字化器遲滯等等。所述微處理器可以在每個(gè)掃描線的終 點(diǎn)關(guān)閉激光器(當(dāng)激光束點(diǎn)的速度接近0時(shí))，從而使得掃描引擎能 夠以更高的激光輸出功率操作以便增加性能。如先前提到的，所述馬達(dá)典型地在諧振頻率振動(dòng)鏡59。永久磁鐵 與鏡59共同安裝。反饋繞組被置于接近所述磁鐵而且產(chǎn)生反饋信號， 當(dāng)鏡在一個(gè)方向上向掃描線的中間移動(dòng)時(shí)，所述反饋信號的幅度增加 到最大值，然后當(dāng)馬達(dá)暫時(shí)停止在所述掃描線的一端時(shí)，所述反饋信 號的幅度減少到0，以及然后，當(dāng)鏡在相反方向上向下一掃描線的中 間移動(dòng)時(shí)，所述反饋信號的幅度減少到最小值，然后當(dāng)馬達(dá)暫時(shí)停止 在所述下一掃描線的另一端時(shí)，所述反饋信號的幅度增加到O。該反 饋信號具有與用來驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信號的諧振頻率相同的頻率。過零檢測器被用來產(chǎn)生開始掃描(Start-of-Scan ， SOS)信號。通過監(jiān)測SOS 信號，所述微處理器可以改變和更新馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路28中的可調(diào)元件 32，從而補(bǔ)償不希望的驅(qū)動(dòng)頻率變化。溫度被所述溫度傳感器電路30持續(xù)檢測并送到所述微處理器評 估。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，具有減小鏡59的掃描角的趨勢。然后，所 述微處理器可以改變馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路28中的可調(diào)元件32來增大掃描角 度，從而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)溫度變化的掃描。所述微處理器還收集讀取器數(shù)據(jù)并報(bào)告給主機(jī)44。所述主機(jī)可以 使用這些報(bào)告來遠(yuǎn)程管理讀取器。例如，這些報(bào)告包括由所述溫度傳 感器電路30測量的內(nèi)部芯片溫度、由所述激光器驅(qū)動(dòng)電路26檢測的激 光器輸出功率和激光器驅(qū)動(dòng)電流、和由所述馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路28檢測的驅(qū) 動(dòng)頻率和掃描角度。甚至序列號、零件號、制造日期和軟件修改版本 都能報(bào)告給主機(jī)。主機(jī)反過來可以啟動(dòng)讀取器內(nèi)固件更新來更新讀取 器。因此，諸如馬達(dá)掃描角度和激光器輸出功率的系統(tǒng)參數(shù)不再需要 在所述讀取器外殼被封閉之前通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)來調(diào)整。所述單板設(shè)計(jì)簡 化和減少了制造成本，以及當(dāng)然使得所述掃描引擎具有超小外形因 素。這里描述的結(jié)構(gòu)支持自適應(yīng)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，所述微處理器接收來自ASIC的數(shù)字和模擬反饋信號，并改變和連續(xù)調(diào)節(jié)讀取器的模 擬行為，以最好地與被讀取的符號的特性相匹配。所述微處理器中控 制讀取器的調(diào)節(jié)的軟件或算法可被主機(jī)44通過串行接口72容易地訪 問和<務(wù)改?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3和在圖4中描述的它的解釋性波形，所述激光器驅(qū)動(dòng) 電路26包括激光器功率調(diào)節(jié)器，它是通過改變施加于激光二極管的前 向電流lLd來維持穩(wěn)定的光輸出功率的閉環(huán)反饋系統(tǒng)。激光二極管組件 46是包括激光二極管80(LD)和監(jiān)測光電二極管82(PD)的3端設(shè)備。出 射激光的一小部分被耦合到封閉組件46內(nèi)的監(jiān)測光電二極管82中。這在所述監(jiān)測光電二極管中引起與激光器輸出功率成比例的光電流Im。這個(gè)光電流Im是用來調(diào)節(jié)激光器輸出功率的負(fù)反饋信號。誤差放大器84比較來自數(shù)字電位計(jì)86的輸入控制電壓與由電流/ 電壓轉(zhuǎn)換器88產(chǎn)生并與監(jiān)測反饋電流成比例的電壓信號(Vm)。該負(fù)反 饋裝置和所述放大器84輸出的結(jié)果誤差電壓V。將按照需要改變激光 器電流Iuj，以便將所述誤差電壓驅(qū)動(dòng)到最小值，而且這個(gè)行動(dòng)在激光 器組件46的溫度改變時(shí)以及激光器80老化時(shí)，保持激光器的輸出功率 不變。在系統(tǒng)中創(chuàng)造主導(dǎo)極點(diǎn)的RC網(wǎng)絡(luò)為調(diào)節(jié)器提供回路補(bǔ)償。該RC 網(wǎng)絡(luò)具有幾毫秒的大時(shí)間常數(shù)，而且因?yàn)樵摶芈沸枰粶p緩，開關(guān) SW2和SW1被包含進(jìn)來以提供快速打開和關(guān)閉激光器80的手段。例 如，在電子束削波模式下，SW1和SW2被用來在激光器的輸出中產(chǎn)生 短于1 OO微秒的快速升降時(shí)間。來自所述微處理器40的"切斷激光器"信號Ve用來操作SWl與 SW2，當(dāng)該信號升高時(shí)，SW1和SW2被一致地開路。就像在圖3中顯示的，SW1被用來向激光器80瞬間去除和施加電流，而SW2作為跟蹤 和保持電路卯的一部分，被用來保持在電流被從激光器80去除之前的 時(shí)刻存在的控制電壓Vc。該跟蹤和保持電路90被用來記住激光器的操 作點(diǎn)，以便在SW1被閉合時(shí)它能夠被迅速地重新建立。所述跟蹤和保 持電路90還為誤差放大器84隔離了控制電壓(Vc)，因?yàn)樵摲糯笃鲗τ?不是由數(shù)字電位計(jì)86的激光器功率設(shè)置控制命令的激光器的輸出變 化反應(yīng)劇烈。電壓/電流轉(zhuǎn)換器92被連接在跟蹤和保持電路90與開關(guān) SW1之間。在削束模式下，圖3的電路有效地消除了每個(gè)掃描線的末尾區(qū)域， 尤其是馬達(dá)暫停和翻轉(zhuǎn)方向的停留點(diǎn)。在每個(gè)停留點(diǎn)，激光器束點(diǎn)比 在每個(gè)掃描線的中部具有更高強(qiáng)度。通過消除這些高激光器輸出強(qiáng)度 的區(qū)域，平均激光器功率可被增加，從而增加激光器性能，但沒有超 越平均激光器功率工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)則。如先前所述，溫度傳感器電路30告知微處理器40環(huán)境溫度，所述 微處理器反過來設(shè)置數(shù)字電位計(jì)86來補(bǔ)償這種溫度變化，尤其是由激 光二極管80老化引起的溫度變化。作為新的和期望被專利保護(hù)的內(nèi)容被放在后面的附加權(quán)利要求 書中。
權(quán)利要求
1.一種用于控制標(biāo)記的電光讀取的雙芯片結(jié)構(gòu)，包括a)構(gòu)成第一芯片的專用集成電路(ASIC)，在所述ASIC上集成了用于激勵(lì)激光器朝向所述標(biāo)記發(fā)射激光束的激光器驅(qū)動(dòng)、用于將激光束掃過所述標(biāo)記以便從其反射的掃描器驅(qū)動(dòng)、用于接收指示從所述標(biāo)記反射的激光束的模擬接收信號的接收器、和用于數(shù)字化接收信號以產(chǎn)生數(shù)字信號的數(shù)字化器；b)構(gòu)成可操作地與第一芯片連接的第二芯片的微處理器，所述微處理器包含用于將所述數(shù)字信號解碼為對應(yīng)于所述標(biāo)記的數(shù)據(jù)的解碼器；以及c)所述第一和第二芯片共同安裝在其上的單個(gè)印刷電路板。
2. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述激光器驅(qū)動(dòng)、掃描器驅(qū) 動(dòng)、接收器和數(shù)字化器中的至少其中之一具有可調(diào)元件，并且其中， 所述微處理器可操作用于產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)元件的控制信號。
3. 如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述可調(diào)元件是數(shù)字電位計(jì)， 具有被所述微處理器控制的設(shè)置。
4. 如權(quán)利要求2所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述激光器驅(qū)動(dòng)、掃描器驅(qū) 動(dòng)、接收器和數(shù)字化器中的至少其中之一在標(biāo)記的讀取期間產(chǎn)生反饋 信號，并且其中，所述微處理器接收并處理所述反饋信號以產(chǎn)生所述 控制信號。
5. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述芯片們通過串行接口可 操作地連接，并且其中，所述微處理器通過另一串行接口可操作地與 主機(jī)連接。
6. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，還包括被集成在所述ASIC上的溫 度傳感器，用于測量溫度并發(fā)送測量的溫度給所述微處理器。
7. 如權(quán)利要求l所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述微處理器具有存儲(chǔ)器， 讀取參數(shù)被存儲(chǔ)在其中并且在標(biāo)記的讀取期間被恢復(fù)。
8. —種用于電光地讀取標(biāo)記的讀取器中的掃描引擎，包括a) 可激勵(lì)激光器，用于朝向所述標(biāo)記發(fā)射激光束；b) 可致動(dòng)掃描器，用于將激光束掃過所述標(biāo)記以便從其反射； c )檢測器，用于檢測從所述標(biāo)記反射的光以產(chǎn)生模擬接收信號；d) 構(gòu)成第一芯片的ASIC,在所述ASIC上集成了用于激勵(lì)激光 器的激光器驅(qū)動(dòng)、用于致動(dòng)掃描器的掃描器驅(qū)動(dòng)、用于接收接收信號 的接收器、和用于數(shù)字化接收信號以產(chǎn)生數(shù)字信號的數(shù)字化器；e) 構(gòu)成可操作地與第一芯片連接的第二芯片的微處理器，所述 微處理器包含解碼器，用于將所述數(shù)字信號解碼為對應(yīng)于所述標(biāo)記的 數(shù)據(jù)；以及f) 所述第一和第二芯片共同安裝在其上的單個(gè)印刷電路板。
9. 如權(quán)利要求8所述的掃描引擎，其中，所述激光器驅(qū)動(dòng)、掃 描器驅(qū)動(dòng)、接收器和數(shù)字化器中的至少其中之一具有可調(diào)元件，并且 其中，所述微處理器可操作用于產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)所述可調(diào)元件的控制信 號。
10. 如權(quán)利要求9所述的掃描引擎，其中，所述可調(diào)元件是數(shù)字 電位計(jì)，具有由微處理器控制的設(shè)置。
11. 如權(quán)利要求9所述的掃描引擎，其中，所述激光器驅(qū)動(dòng)、掃 描器驅(qū)動(dòng)、接收器和數(shù)字化器中的至少其中之一在標(biāo)記的讀取期間產(chǎn) 生反饋信號，并且其中，所述微處理器接收并處理所述反饋信號以產(chǎn) 生所述控制信號。
12. 如權(quán)利要求8所述的掃描引擎，其中，所述芯片們通過串行 接口可操作地連接，并且其中，所述微處理器通過另一串行接口可操 作地與主機(jī)連接。
13. 如權(quán)利要求8所述的掃描引擎，還包括被集成在所述ASIC上 的溫度傳感器，用于測量溫度并發(fā)送測量的溫度給所述微處理器。
14. 如權(quán)利要求8所述的掃描引擎，其中，所述微處理器具有存 儲(chǔ)器，標(biāo)記的讀取參數(shù)被存儲(chǔ)在其中并且在標(biāo)記的讀取期間被恢復(fù)。
15. —種控制標(biāo)記的電光讀取的方法，包括下列步驟a)在專用集成電路(ASIC)上集成用于激勵(lì)激光器朝向所述 標(biāo)記發(fā)射激光束的激光器驅(qū)動(dòng)、用于將激光束掃過所述標(biāo)記以便從其 反射的掃描器驅(qū)動(dòng)、用于接收指示從標(biāo)記反射的激光束的模擬接收信號的接收器、和用于數(shù)字化接收信號以產(chǎn)生數(shù)字信號的數(shù)字化器；b) 通過可操作地與ASIC連接的微處理器，將所述數(shù)字信號解 碼為對應(yīng)于所述標(biāo)記的數(shù)據(jù)；以及c) 在單個(gè)印刷電路板上共同安裝構(gòu)成第一芯片的所述ASIC和 構(gòu)成第二芯片的所述微處理器。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括由所述微處理器調(diào)節(jié) ASIC的操作的步驟，包括在ASIC上集成至少一個(gè)可調(diào)元件，以及由 所述微處理器產(chǎn)生控制信號來調(diào)節(jié)所述至少一個(gè)可調(diào)元件。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括通過在所述ASIC上集成 溫度傳感器來測量溫度的步驟。
18. —種用于控制激光器的輸出功率的裝置，所述激光器具有用 于發(fā)射激光束的激光二極管和用于產(chǎn)生與激光束的輸出功率成比例 的負(fù)反饋信號的監(jiān)測光電二極管，所述裝置包括a) 在上面集成了激光器驅(qū)動(dòng)的專用集成電路(ASIC)，所述激 光器驅(qū)動(dòng)包含用于作為所述負(fù)反饋信號的函數(shù)來調(diào)節(jié)激光束的輸出 功率的反饋電路，和具有功率設(shè)置的可調(diào)元件；以及b) 可操作地與ASIC連接的微處理器，用于產(chǎn)生將所述可調(diào)元 件設(shè)置到所述功率設(shè)置之一的控制信號。
19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述可調(diào)元件是數(shù)字電位計(jì)。
全文摘要
微處理器(40)和專用集成電路(20)被具體化為兩個(gè)芯片安裝在印刷電路板(61)上，印刷電路板再安裝在用在電光讀取器中的掃描引擎上。這種雙芯片結(jié)構(gòu)是容易配置的而且控制讀取器的操作。
文檔編號H04N3/02GK101263508SQ200680033386
公開日2008年9月10日 申請日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者C·迪法茲歐, G·G·施內(nèi)德爾, J·吉貝爾, W·賽克特 申請人:訊寶科技公司