2. 一维码与二维码技术基础

工业读码系统的选型，本质上是在“码制能力”和“现场约束”之间做匹配。同样是黑白方块，Code128 与 QR 的编码逻辑、纠错机制、可承载信息量和抗污损能力完全不同。理解这些差异，才能在产线、仓储、追溯等场景中选对码、印对码、读对码。

一、一维码：用条空宽度承载数据

一维码把数据编码在条（黑）和空（白）的宽度组合中，沿一个方向排列，因此只能横向承载信息，纵向只是重复扫描线。三种常见一维码的差异如下。

Code39 是最容易理解的一种：每个字符由 9 个元素（5 条 4 空）组成，其中 3 个是宽元素、6 个是窄元素，故称“39”。它只支持数字、大写字母和少量符号（如 - . $ / + % 和空格），每个字符之间用窄空隔开，并以 * 作为起止符。Code39 不需要校验位也能工作，容错直观，但密度低——编码 10 位数字大约需要 60~70 mm 的标签宽度（视窄元素尺寸而定）。它适合资产标签、工具管理等对密度要求不高的场合。

Code128 是目前工业一维码的主力。它有 A、B、C 三套字符集：A 集含控制字符，B 集含大小写字母与符号，C 集专门用两位数字压缩编码。编码时通过起始符选择字符集，并可在码内用切换符（CODE A/B/C）动态换集。例如编码 12345678，用 C 集只需 4 个数据字符，而 B 集需要 8 个，密度提升近一倍。Code128 强制带一个模 103 校验位，校验值 =（起始符值 + Σ 数据字符值 × 位置权重）mod 103，权重从起始符后的第 1 位算起依次为 1、2、3……。校验位能发现单字符错误，但不能纠错，读错只能重读。Code128 的最小窄元素宽度常见为 0.25 mm，配合 300 dpi 以上打印可稳定识读。

EAN 是零售商品码，EAN-13 由 13 位数字组成：前 2~3 位国家/地区前缀、厂商代码、商品代码，最后 1 位是模 10 校验位。校验计算为：从右往左，奇数位（不含校验位）乘 3、偶数位乘 1，求和后取个位，用 10 减去该个位即为校验位（若结果为 10 则取 0）。EAN 的条空宽度只有 4 种，结构固定，识读速度快，但信息量小、无纠错，且对印刷位置和静区要求严格，主要用于零售结算而非工业追溯。

二、二维码：用矩阵与纠错换取鲁棒性

二维码把数据排成二维矩阵，信息容量和抗损能力都远高于一维码。工业上最常用的是 QR 和 DataMatrix。

QR 码 由日本 Denso Wave 发明，特征是在三个角上有“回”字形定位图案，第四个角有校正图案。它采用 Reed-Solomon 纠错，分 L、M、Q、H 四个等级，纠错能力分别约为 7%、15%、25%、30%。这意味着即使码面被遮挡或污损 30%，H 级 QR 仍可能被正确还原。QR 支持数字、字母数字、字节、汉字等多种模式，版本 1~40，最大可容纳约 7089 个数字或 4296 个字符。它的缺点是定位图案占面积，小尺寸下有效数据区比例偏低。

DataMatrix 由 RVSI Acuity CiMatrix 开发，特征是左侧和下侧的“L”形实线定位边，加上对侧的交替黑白模块作为时钟轨。它同样使用 Reed-Solomon 纠错，ECC 200 是工业主流版本，纠错能力可配置，通常可恢复约 25%~30% 的受损数据。DataMatrix 的优势是尺寸小、密度高，最小可做到 2~3 mm 见方，且不需要 QR 那样大的定位图案，因此在电子元件、PCB、医疗器械等微小零件上应用广泛。它支持数字、字母数字、字节等模式，最大可容纳约 3116 个数字或 1556 个字节。

三、对比选型与典型工业场景

选型时先问三个问题：要承载多少信息？码面能留多大？现场会经历什么损伤？

• 信息量小、成本低、只需数字：EAN 或 Code39。零售结算选 EAN-13；内部资产标签选 Code39。
• 信息量中等、需要字母数字混合、一维码空间有限：Code128。物流面单、托盘标签、线体工位码首选。
• 信息量大、需要抗污损、需要方向无关识读：QR。适合设备铭牌、维修记录、需要手机或固定式读码器快速读取的场合。
• 尺寸极小、需要高密度、需要直接标记在零件上：DataMatrix。适合 PCB、芯片、手术器械、汽车零部件等 DPM（直接零件标记）场景。

需要特别注意的是，一维码没有纠错能力，只有校验；二维码的纠错是“可恢复”，但纠错等级越高，同样面积下可用的数据容量越小。例如一个 10 mm × 10 mm 的 DataMatrix，ECC 200 在 20% 纠错下可存约 20 个数字，若提高到 30% 纠错，可存数字会降到约 14 个。因此不能盲目追求高纠错，而应根据实际污损概率和识读率要求平衡。

最后强调一个工程细节：无论选哪种码，静区（码两侧或四周的空白区）都必须留足。一维码左右静区通常不小于 10 倍窄元素宽度，二维码四周静区不小于 1 个模块宽度。静区不足会导致读码器无法定位起止边界，表现为“码印得很清楚却读不出来”。在产线调试中，先确认静区、再调曝光和焦距，往往比反复更换码制更有效。