Data Matrix

Data Matrix（数据矩阵），是一种由黑色、白色的色块（单元格）以正方形或长方形组成的二维条码（也可称矩阵），于1994年8月由美国国际资料公司所研发出，主要用于零件、印制电路板等等，美国国际资料公司于2008年被Microscan公司收购。^[1][2][3]被编码的信息可能是文本或数字数据。数据大小通常是几个至1556字节。被编码数据的长度决定了矩阵中色块的数量。编码时经常使用纠错码来增加可靠性：即便一个或多个色块被损坏而不可读，里面的信息仍然可被读取。一个数据矩阵可以存储最多2,335个数字或字母。

一例Data Matrix编码，其中是文本：“Wikipedia, the free encyclopedia”

应用

一个Mini PCI板卡上的数据矩阵，编码了序列号15C06E115AZC72983004

Data Matrix最流行的应用是小物件的标签，因为该编码能在2或3平方毫米的面积上编码50个字符，且在20%对比度下仍然可读。^[4]Data Matrix的大小不受限制，商业应用的图像包括小至300微米（在一台600微米硅装置上激光蚀刻）和大至1米（涂在棚车顶上）的平面。绘制与读取系统的保真度是其唯一的限制。

美国电子工业联盟（EIA）建议使用Data Matrix标注小型电子元件。^[5]

将Data Matrix编码打印在标签或书信上正日益普遍。使用一台条码读取器（英语：Barcode reader）即可快速读取该编码，从而便于跟踪物品，例如跟踪包裹的邮递。

平面标注

对工业工程来说，此条码也可直接在组件上标记，从而使用Data Matrix编码数据来识别组件。厂商可以用各种方法在在组件上完成，但在航空航天工业中，条码通常以工业喷墨、点阵打标、激光打标和电解化学蚀刻（ECE）完成，使用这些方法来得到可延续到组件寿命的永久性标记。

Data Matrix编码通常使用专业摄像设备及软件进行验证。这种验证确保编码符合相关标准，并确保组件使用寿命期间的可读性。在组件投入使用后，该代码仍可被读取镜头读取、解码，解码后的信息可用于多种目的，例如移动跟踪和库存检查。

使用手机扫描Data Matrix条码（Semacode项目）

Data Matrix编码与其他开源编码（例如1D Barcodes）一样，也可以在手机上使用特定的移动应用来读取。

食品工业

艺术

2006年5月，德国计算机程序员Bernd Hopfengärtner创作了一个大型的数据矩阵麥田圈，内藏信息为：“Hello, World!”。^[6]

技术规格

Data Matrix符号是由排列在周长查找器和定时模式内的模块组成的。它可以编码多达3116个ASCII（含扩展）字符。符号由包含模块的数据区域组成，这些数据区域以规则阵列的形式排列。大型符号包含多个区域。每个数据区域都由一个查找模式划定，其四面都被一个安静的区域边界（边缘）所包围。(注意：模块可以是圆形或方形——标准中没有定义具体的形状。例如，点状排列的单元一般是圆形的）。

Data Matrix编码的一个示例，被编码的文本：“Wikipedia”。各颜色分别代表：数据（绿色），填充（黄色），纠错（红色），查找器和校定（品红色），未使用（橙色）。

Data Matrix ECC 200

1826 DFR50-IC-U

Data Matrix ECC 000–140

标准

Data Matrix是由International Data Matrix公司（ID Matrix）发明的，该公司被并入RVSI/Acuity CiMatrix（英语：Acuity CiMatrix），后者于2005年10月被西门子股份公司收购，2008年9月被Microscan Systems收购。今天，数据矩阵已被若干ISO/IEC标准所涵盖，并在许多应用中属于公共领域，这意味着它可以在没有任何许可或特许权使用费的情况下使用。

• ISO/IEC 16022:2006-Data Matrix码符号学规范
• ISO/IEC 15415-2-D印刷质量标准
• ISO/IEC 15418:2009-符号数据格式语义（GS1应用识别码和ASC MH10数据识别码和维护）。
• ISO/IEC 15424:2008-数据载体标识（包括符号学标识）[用于区分不同条码类型的标识] 。
• ISO/IEC 15434:2006-大容量ADC介质的语法（从扫描仪传输到软件的数据格式等）。
• ISO/IEC 15459-独特的识别码

编码

多种编码模式用于存储不同种类的信息。默认的模式是每8位码字存储一个ASCII字符。提供控制代码在不同的模式之间切换，如下表所示。

工业Data Matrix编码读取器

代码字	解释
0	未被使用
1–128	ASCII 数据 (ASCII 值 + 1)
129	消息结束
130–229	数位对00-99
230	基础 C40编码
231	开始 Base 256 编码
232	FNC1
233	结构追加。允许消息被分在几个符号中。
234	读者编程
235	设置下一字符的最高位
236	宏 05
237	宏 06
238	开始 ANSI X12 编码
239	开始 Text 编码
240	开始 EDIFACT 编码
241	Extended Channel Interpretation 编码
242–255	未使用

文字模型

Code	C40				Text		X12
	set 0	set 1	set 2	set 3	set 0	set 3
0	set 1	NUL	!	'	set 1	'	CR
1	set 2	SOH	"	a	set 2	A	*
2	set 3	STX	#	b	set 3	B	>
3	space	ETX	$	c	space	C	space
4	0	EOT	%	d	0	D	0
5	1	ENQ	&	e	1	E	1
6	2	ACK	‘	f	2	F	2
7	3	BEL	(	g	3	G	3
8	4	BS	)	h	4	H	4
9	5	HT	*	i	5	I	5
10	6	LF	+	j	6	J	6
11	7	VT	,	k	7	K	7
12	8	FF	-	l	8	L	8
13	9	CR	.	m	9	M	9
14	A	SO	/	n	a	N	A
15	B	SI	:	o	b	O	B
16	C	DLE	;	p	c	P	C
17	D	DC1	<	q	d	Q	D
18	E	DC2	=	r	e	R	E
19	F	DC3	>	s	f	S	F
20	G	DC4	?	t	g	T	G
21	H	NAK	@	u	h	U	H
22	I	SYN	[	v	i	V	I
23	J	ETB	\	w	j	W	J
24	K	CAN	]	x	k	X	K
25	L	EM	^	y	l	Y	L
26	M	SUB	_	z	m	Z	M
27	N	ESC	FNC1	{	n	{	N
28	O	FS	|	o	|	O
29	P	GS	}	p	}	P
30	Q	RS	hibit	~	q	~	Q
31	R	US	DEL	r	DEL	R
32	S	s	S
33	T	t	T
34	U	u	U
35	V	v	V
36	W	w	W
37	X	x	X
38	Y	y	Y
39	Z	z	Z

EDIFACT模式

EDIFACT（英语：EDIFACT）模式为每个字符使用6个位元，每4个字符封装在3个字节。它可以存储数字、大写字母以及许多标点符号，但不支持小写字母。

代码	含义
0 – 30	ASCII代码 64 – 94
31	返回ASCII模式
32 – 63	ASCII代码32 – 63

基本256模式

Base 256模式的数据以长度指示器开始，然后是数据字节数。1到249的长度被编码为一个字节，更长的长度被存储为两个字节。

L1 = floor(length / 250) + 249, L2 = length mod 250

最好避免在编码信息中出现长串的零，因为它们会成为数据矩阵符号中的大片空白区域，这可能会导致扫描仪失去同步。(由于这个原因，默认的ASCII编码不使用零。)为了减少这种可能性，长度和数据字节被添加一个伪随机值R(n)来掩盖，其中n是字节流的位置。

R(n) = (149 × n) mod 255 + 1

专利问题

参见

• QR碼
• PDF417条码
• 彩色條碼
• Aztec Code（英语：Aztec Code）
• MaxiCode（英语：MaxiCode）
• Nintendo e-Reader（英语：Nintendo e-Reader）
• Semacode（英语：Semacode）
• SPARQCode（英语：SPARQCode）
• 可信纸质密钥（英语：Trusted paper key）

参考资料

1. Microscan Celebrates 20 Years of Data Matrix Codes August 13, 2014 (PDF). [2017-10-10]. （原始内容存档 (PDF)于2016-04-02）.
2. Microscan Celebrates 20 Years of Data Matrix Codes. [2017-10-10]. （原始内容存档于2019-01-23）.
3. Michael, Katina, etc (2009), Innovative Automatic Identification and Location-Based Services: From Bar Codes to Chip Implants 1st Edition pg.92, IGI Global, ISBN 978-1599047959.
4. Data Matrix Barcode. [2017-09-19]. （原始内容存档于2018-01-02）.
5. Stevenson, Rick. Laser Marking Matrix Codes on PCBs (PDF). Printed Circuit Design and Manufacture. December 2005 [2007-05-31]. （原始内容存档 (PDF)于2007-09-28）.
6. German man programs "Hello World" into wheat field. arstechnica.com. [22 February 2017]. （原始内容存档于2009-01-22）.

外部链接

• GS1 DataMatrix Guideline: Overview and technical introduction to the use of GS1 DataMatrix（页面存档备份，存于互联网档案馆）
• 什么是 Data Matrix 码？ - 基恩士（页面存档备份，存于互联网档案馆）（简体中文）