在 Windows 中绘制条形码第四部分 - Code 93

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引言

我最近在工作中有一个项目，需要将条形码字符写入一个旧式照相排版机的字体文件中。这段经历启发我开始了一个副项目，编写一些代码，在给定正确输入的情况下，在 Windows 屏幕上渲染条形码。本系列文章就是这个项目的成果。

Code 93 基础知识

第四篇文章将介绍如何在 Windows 屏幕上绘制 Code 93 条形码。在开始讨论代码之前，我们需要了解 Code 93 条形码符号的一些基本事实。Code 93 是一种字母数字代码，可以通过四种“移位”字符来编码所有 ASCII 字符。Code 93 字符由 3 个条和 3 个空组成，这些条和空由 9 个模块构成，每个模块可以是黑色或白色。由于所有字符都由相同的 9 个模块构成，因此实际上只需要定义一个元素宽度，即模块宽度。47 个数据字符以及起始/停止码的条/空模式如下所示。每个模式长 9 个字符（模块），可以是“b”（该模块是条）或“s”（该模块是空）。请注意，起始码和停止码相同，只是停止码增加了一个“终止条”。

字符	模式
0	bsssbsbss
1	bsbssbsss
2	bsbsssbss
3	bsbssssbs
4	bssbsbsss
5	bssbssbss
6	bssbsssbs
7	bsbsbssss
8	bsssbssbs
9	bssssbsbs
A	bbsbsbsss
B	bbsbssbss
C	bbsbsssbs
D	bbssbsbss
E	bbssbssbs
F	bbsssbsbs
G	bsbbsbsss
H	bsbbssbss
我	bsbbsssbs
J	bssbbsbss
K	bsssbbsbs
L	bsbsbbsss
M	bsbssbbss
N	bsbsssbbs
O	bssbsbbss
P	bsssbsbbs
Q	bbsbbsbss
R	bbsbbssbs
S	bbsbsbbss
T	bbsbssbbs
U	bbssbsbbs
V	bbssbbsbs
W	bsbbsbbss
X	bsbbssbbs
Y	bssbbsbbs
Z	bssbbbsbs
-	bssbsbbbs
句号	bbbsbsbss
空格	bbbsbssbs
$	bbbssbsbs
/	bsbbsbbbs
	bsbbbsbbs
%	bbsbsbbbs
SHIFT1	bssbssbbs
SHIFT2	bbbsbbsbs
SHIFT3	bbbsbsbbs
SHIFT4	bssbbssbs
开始	bsbsbbbbs
STOP	bsbsbbbbsb

每个 Code 93 条形码都有两个校验字符（称为“C”和“K”），它们紧跟在停止字符之前。校验字符“C”是加权消息字符的模 47 和，消息字符从右到左的权重序列为 {1,2,3....19,20}。校验字符“K”是加权消息字符的模 47 和，消息字符从右到左的权重序列为 {1,2,...14,15}，从之前计算出的校验字符“C”开始。校验位计算的示例如下，使用消息“DATA”。

Data	D	A	T	A	“C”	“K”
数据值	13	10	29	10
“C”权重	4	3	2	1
“K”权重	5	4	3	2	1

要计算“C”，首先找到乘积之和：(13*4)+(10*3)+(29*2)+(10*1) = 150。将 150 除以 47 得到 3，余数为 9。 “C”的值是 9，对应于数字 9。

要计算“K”，首先找到乘积之和：(13*5)+(10*4)+(29*3)+(10*2)+(9*1) = 221。将 221 除以 47 得到 4，余数为 33。 “K”的值是 33，对应于字符 'X'。

完整的 Code 93 条形码图片如下所示。

请注意，条形码读取器使用“C”和“K”校验位来解码条形码，但不会传输它们。

全 ASCII Code 93

该库实现了全 ASCII Code 93。下表显示了如何使用 47 个字符的 Code 93 字符集来生成所有 ASCII 字符。

ASCII 值	ASCII 字符	Code 93 序列	ASCII 值	ASCII 字符	Code 93 序列	ASCII 值	ASCII 字符	Code 93 序列	ASCII 值	ASCII 字符	Code 93 序列
0	NUL	<S2>U	32	空格	空间	64	@	<S2>V	96	`	<S2>W
1	SOH	<S1>A	33	!	<S3>A	65	A	A	97	a	<S4>A
2	STX	<S1>B	34	“	<S3>B	66	B	B	98	b	<S4>B
3	ETX	<S1>C	35	#	<S3>C	67	C	C	99	c	<S4>C
4	EOT	<S1>D	36	$	$	68	D	D	100	d	<S4>D
5	ENQ	<S1>E	37	%	%	69	E	E	101	e	<S4>E
6	ACK	<S1>F	38	&	<S3>F	70	F	F	102	f	<S4>F
7	BEL	<S1>G	39	'	<S3>G	71	G	G	103	g	<S4>G
8	BS	<S1>H	40	(	<S3>H	72	H	H	104	h	<S4>H
9	HT	<S1>I	41	)	<S3>I	73	我	我	105	i	<S4>I
10	LF	<S1>J	42	*	<S3>J	74	J	J	106	j	<S4>J
11	VT	<S1>K	43	+	+	75	K	K	107	k	<S4>K
12	FF	<S1>L	44	逗号	<S3>L	76	L	L	108	l	<S4>L
13	CR	<S1>M	45	连字符	Hyphen	77	M	M	109	m	<S4>M
14	SO	<S1>N	46	句号	周期	78	N	N	110	n	<S4>N
15	SI	<S1>O	47	/	/	79	O	O	111	o	<S4>O
16	DLE	<S1>P	48	0	0	80	P	P	112	p	<S4>P
17	DC1	<S1>Q	49	1	1	81	Q	Q	113	q	<S4>Q
18	DC2	<S1>R	50	2	2	82	R	R	114	r	<S4>R
19	DC3	<S1>S	51	3	3	83	S	S	115	s	<S4>S
20	DC4	<S1>T	52	4	4	84	T	T	116	t	<S4>T
21	NAK	<S1>U	53	5	5	85	U	U	117	u	<S4>U
22	SYN	<S1>V	54	6	6	86	V	V	118	v	<S4>V
23	ETB	<S1>W	55	7	7	87	W	W	119	w	<S4>W
24	CAN	<S1>X	56	8	8	88	X	X	120	x	<S4>X
25	EM	<S1>Y	57	9	9	89	Y	Y	121	是	<S4>Y
26	SUB	<S1>Z	58	:	<S3>Z	90	Z	Z	122	z	<S4>Z
27	ESC	<S2>A	59	;	<S2>F	91	[	<S2>K	123	{	<S2>P
28	FS	<S2>B	60	<	<S2>G	92	\	<S2>L	124	|	<S2>Q
29	GS	<S2>C	61	等于	<S2>H	93	]	<S2>M	125	}	<S2>R
30	RS	<S2>D	62	>	<S2>I	94	^	<S2>N	126	~	<S2>S
31	US	<S2>E	63	?	<S2>J	95	_	<S2>O	127	DEL	<S2>T

条形码位图工作区

条形码位图工作区中有三个不同的项目。第一个也是最重要的项目是 bblib 项目。这个项目是一个静态库，所有不同类型条形码的代码都存在于此。这也是本系列文章讨论的主要代码部分。条形码位图工作区的另一个项目是 bbdll 项目。这个项目只是一个常规的 DLL 包装器，围绕 bblib 静态库。条形码位图工作区的最后一个项目是 DLL 客户端项目。这是一个简单的基于对话框的应用程序，它调用 bbdll DLL 来在对话框中绘制条形码，或者将条形码作为 Windows 位图放入剪贴板。

基类 CBarcode

本系列文章中讨论的所有条形码类型的基类是 CBarcode 类。类声明如下所示。

class CBarcode
{
    public:
        CBarcode();
        void LoadData(CString csMessage, double dNarrowBar, double dFinalHeight, 
                      HDC pDC, int nStartingXPixel, int nStartingYPixel, 
                      double dRatio = 1.0);
        virtual void DrawBitmap() = 0;
        virtual void BitmapToClipboard() = 0;
        virtual ~CBarcode();
        long GetBarcodePixelWidth();
        long GetBarcodePixelHeight();
    protected:
        CString m_csMessage;
        HDC m_hDC;
        long m_nFinalBarcodePixelWidth;
        long m_nNarrowBarPixelWidth;
        long m_nPixelHeight;
        long m_nStartingXPixel;
        long m_nStartingYPixel;
        long m_nSymbology;
        long m_nWideBarPixelWidth;
        virtual void DrawPattern(CString csPattern) = 0;
};

关于 CBarcode 类有几点需要注意。首先注意，它有数据成员，包含绘制条形码消息所需的所有有用数据。这些数据包括窄元素像素宽度、宽元素像素宽度、消息和符号。其次，该类有数据成员，包含有关如何输出条形码消息的信息。这些数据包括设备上下文句柄以及起始 X 和 Y 像素。第三，该类有一些公共成员函数，用于通过加载数据来初始化类，并获取有关条形码消息的信息，即其像素高度和宽度。第四，该类有几个抽象成员函数，使该类成为一个抽象基类。从 CBarcode 派生的任何类都必须实现这些函数。

CCode93 类

CCode93 类是用于绘制 Code93 条形码的类。类声明如下所示。

class CCode93 : public CBarcode  
{
public:
    CCode93();
    virtual ~CCode93();
    void BitmapToClipboard();
    void DrawBitmap();
private:
    void    ASCIItoCode93Sequence( long nASCIINumber,
                                    long *nFirstNumber, 
                                    long *nSecondNumber);
    void    DrawCheckDigits();
    void    DrawPattern(CString csPattern);
    CString    RetrievePattern( long c );
}

该类有两个公共函数 BitmapToClipboard() 和 DrawBitmap()，此外它还继承了 CBarcode 类的 LoadData() 函数。使用该类的步骤很简单：声明该类的一个实例，调用 LoadData() 初始化类数据，然后调用 BitmapToClipboard() 将条形码的位图放入剪贴板，或者调用 DrawBitmap() 绘制条形码消息。

将条形码绘制到设备上下文

以下代码片段是使用 DrawBitmap(). 的示例。

CString            csMessage;
double            dNarrowBar,dHeight;
HDC            pDC;
long            nStartingXPixel, nStartingYPixel;
CCode93            oBarcode;

// assign variable values here

// call LoadData and draw the barcode
oBarcode.LoadData(csMessage,dNarrowBar,dHeight,pDC,
                  nStartingXPixel,nStartingYPixel);
oBarcode.DrawBitmap();

将条形码绘制到剪贴板

以下代码片段是使用 BitmapToClipboard() 的示例。

HDC            hDC = NULL;
double            dNarrowbar,dHeight;
CCode93            oBarcode;

// assign variable values here

// call LoadData and BitmapToClipboard()
oBarcode.LoadData(csMessage,dNarrowBar,dHeight,hDC,0,0);
oBarcode.BitmapToClipboard();

请注意，在使用 BitmapToClipboard() 函数时，可以在 LoadData() 调用中传递一个空设备上下文句柄以及零作为起始 X 和 Y 像素。显然，起始 X 和 Y 像素在剪贴板上没有意义，但空设备上下文句柄呢？这个问题的答案可以通过查看 BitmapToClipboard() 函数中的这段代码片段来找到。

CDC    memDC;
memDC.CreateCompatibleDC(NULL);

因此，BitmapToClipboard() 函数通过调用 memDC.CreateCompatibleDC(NULL) 函数来创建自己的内存设备上下文。快速查看 MSDN 文档会发现，如果将 NULL 值传递给 CreateCompatibleDC，则创建的设备上下文与屏幕兼容。

CBarcode::LoadData() 详细信息

CBarcode::LoadData() 的参数值得进一步解释，现在是合适的地方。第一个参数 csMessage 是您希望绘制为 Code 93 条形码的消息。下一个参数 dNarrowBar 是每个模块的宽度（以英寸为单位）。参数 dHeight 是条形码的高度（以英寸为单位）。参数 pDC 是将绘制条形码的设备上下文的句柄。接下来的两个参数 nStartingXPixel 和 nStartingYPixel 定义了开始绘制条形码的坐标。最后一个参数 dRatio 是宽/窄元素宽度的比率，在 Code 93 条形码中没有用处。如果您查看 CBarcode::LoadData() 的声明，您会发现参数 dRatio 的默认值为 1.0。因此，在使用 LoadData() 进行 Code 93 条形码绘制时，您可以省略 dRatio 参数。如果您还记得上面 CBarcode 类的声明，您会记得它以像素为单位存储所有宽度和高度信息，并且它存储窄元素宽度和宽元素宽度，而不是窄元素宽度和宽/窄元素宽度比。显然 CBarcode::LoadData() 在后台执行了一些转换工作。

该转换工作的第一个步骤是获取 X 轴和 Y 轴 DPI，这通过以下代码完成，取自 CBarcode::LoadData()。

CDC    tempDC;
tempDC.Attach(m_hDC);
nXAxisDpi = tempDC.GetDeviceCaps(LOGPIXELSX);
nYAxisDpi = tempDC.GetDeviceCaps(LOGPIXELSY);
tempDC.Detach();

一旦有了 X 和 Y 轴 DPI，就可以计算像素高度、窄元素像素宽度和宽元素像素宽度，如下面的代码片段所示。

// load the final attributes that depend on the device context
m_nPixelHeight = (int)((nYAxisDpi*dFinalHeight)+0.5);
m_nNarrowBarPixelWidth = (int)((nXAxisDpi*dNarrowBar)+0.5);
m_nWideBarPixelWidth = (int)(dRatio*m_nNarrowBarPixelWidth);

注意计算窄元素像素宽度和宽元素像素宽度时的舍入效应。窄元素宽度有一个最小限制，即一像素，因此您可以生成的条形码受输出设备的物理限制。另请注意，对于 Code 93，比率始终为 1.0，并且成员变量 m_nWideBarPixelWidth 始终等于 m_nNarrowBarPixelWidth，并且不会被使用。

接下来，您可以计算最终的条形码像素宽度，此操作特定于符号，下面列出了 Code 39 的代码摘录。

nTemp = m_csMessage.GetLength();

m_nFinalBarcodePixelWidth = (((nTemp+4)*9)+1)*m_nNarrowBarPixelWidth;

此代码通过获取消息长度，加 4（起始码、“C”校验位、“K”校验位和停止码），将总和乘以 9（因为有 9 个模块），将该积加 1（用于停止码终止条），然后将最终总和乘以模块的像素宽度来计算 Code 93 条形码的宽度。

CCode93::DrawBitmap() 详细信息

DrawBitmap() 函数是绘制每个消息字符的地方。下面是 CCode93::DrawBitmap() 函数的列表。

void CCode93::DrawBitmap()
{
    long        i,nFirstNumber,nSecondNumber;
    CString        csCurrentPattern;

    // draw start character
    DrawPattern(RetrievePattern(47));
    
    // draw each character in the message
    for (i=0;i<m_csMessage.GetLength();i++)
    {
        // get current ASCII character
        ASCIItoCode93Sequence((long)m_csMessage.GetAt(i),
                               &nFirstNumber,&nSecondNumber);

        DrawPattern(RetrievePattern(nFirstNumber));
        if (nSecondNumber!=-1)
            DrawPattern(RetrievePattern(nSecondNumber));
    }

    // add the check digit characters
    DrawCheckDigits();

    // draw stop character
    DrawPattern(RetrievePattern(48));

    return;
}

CCode93::DrawBitmap() 函数首先绘制起始码。然后代码遍历消息中的每个字符，通过检索绘制该消息字符所需的 Code 93 字符（记住这可能是一个或两个 Code 93 字符）来绘制字符。然后绘制两个校验位，最后是停止字符。DrawBitmap() 中使用了 4 个私有成员函数。ASCIItoCode93Sequence() 函数在两个变量 nFirstNumber 和 nSecondNumber 中返回绘制传入的 ASCII 字符所需的两个数字。如果当前消息字符可以用一个 Code 93 字符绘制，则 nSecondNumber 变量设置为 -1，并且 if 语句会跳过绘制第二个 Code 93 字符。CCode93::RetrievePattern() 基本上是一个巨大的 switch 语句，用于检索传递给它的任何 Code 93 字符的模式。CCode93::DrawPattern() 绘制传递给它的模式，该模式是一个 CString，形式为“bsssbsbss”（字符 '0'），如上面提到的 Code 93 字符数据。.

CCode93::DrawPattern() 详细信息

CCode93::DrawPattern() 函数在传递的设备上下文中绘制单个 Code 93 条形码字符。下面是 CCode93::DrawPattern() 函数的列表。

void CCode93::DrawPattern( CString csPattern )
{
    int            i,nXPixel,nYPixel;
    CDC            oDC;

    // attach to the device context
    oDC.Attach(m_hDC);

    // initialize X pixel value
    nXPixel = m_nStartingXPixel;
    
    for (i=0;i<csPattern.GetLength();i++)
    {
        // X value for loop
        for (nXPixel=m_nStartingXPixel;
             nXPixel<m_nStartingXPixel+m_nNarrowBarPixelWidth;
             nXPixel++)
        {
            // Y value for loop
            for (nYPixel=m_nStartingYPixel;
                 nYPixel<m_nStartingYPixel+m_nPixelHeight;
                 nYPixel++)
            {
                // if this is a bar
                if (csPattern.GetAt(i)=='b')
                    oDC.SetPixelV(nXPixel,nYPixel,COLORBLACK);
                else
                    oDC.SetPixelV(nXPixel,nYPixel,COLORWHITE);
            }
        }

        // advance the starting position
        m_nStartingXPixel+= m_nNarrowBarPixelWidth;
    }

    // detach from the device context
    oDC.Detach();
    
    return;
}

CCode93::DrawPattern() 函数基本上是三个循环。最外层的循环遍历传递的模式（bsssbsbss）中的每个模块。中间的循环遍历当前模块宽度中的每个 X 像素。最里面的循环遍历当前 X 像素中的每个 Y 像素。三个循环的中心是一个简单的 if 语句，它决定该模块是条还是空，并为条或空将当前像素设置为黑色或白色。此函数会为起始字符、所有消息字符、两个校验位和停止字符重复执行，以绘制完整的 Code 93 条形码。

摘要

这就是绘制 Code93 条形码的内容。本系列的 第五部分 将介绍绘制 Code 128 条形码。希望您发现这个类库很有用。

参考

条形码书籍 - 读取、打印、指定和应用条形码及其他机器可读符号的综合指南 第 4 版

作者：Roger C. Palmer

版权所有 1989, 1991, 1995, 2001 Helmers Publishing, Inc.

ISBN 0-911261-13-3