基于ARM的指紋采集儀的設(shè)計與實現(xiàn)
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在個人身份識別領(lǐng)域，指紋識別作為目前最為成熟的生物識別技術(shù)之一，成為很多應(yīng)用場合的首選。和PC環(huán)境相比，嵌入式系統(tǒng)有著體積小，功耗低的特點(diǎn)，由于功能相對專一，在穩(wěn)定性，可靠性和安全性上有一定優(yōu)勢。所以現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)不僅應(yīng)用在移動設(shè)備上，而且在固定場合的身份識別系統(tǒng)也被越來越多的采用。
WinCE．Net嵌入式操作系統(tǒng)是微軟公司推出的一種全新開發(fā)的操作系統(tǒng)，具備搶先式多任務(wù)功能以及強(qiáng)大的通訊能力，專門應(yīng)用在信息設(shè)備，移動應(yīng)用，消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域，目前已經(jīng)發(fā)展到5．0版本。本文涉及的指紋采集設(shè)備工作在以ARM920T為內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)上。設(shè)計這套系統(tǒng)的目的是進(jìn)行便攜式指紋識別儀器應(yīng)用研究，并提供一個指紋識別算法平臺。
2 指紋采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
系統(tǒng)采用嵌入式32位ARM器件S3C2440作為主控CPU，由指紋圖像的采集模塊，核心處理模塊，RAM，EEP一ROM，外部存儲器，LCD顯示模塊，接口模塊7個部分組成。圖l給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
2．1 指紋采集模塊
現(xiàn)有的光學(xué)傳感器的體積都較大，成像結(jié)果要經(jīng)過變換才可以使用。該采集系統(tǒng)采用Veridicom公司的FPS200固體指紋識別傳感器設(shè)計而成。FPs200是一種性能優(yōu)越，功耗低，價格便宜的指紋識別傳感器。由于其特殊的EDS保護(hù)，特別窄小的物理尺寸，以及獨(dú)特的省電特性，使傳感器尤其適合嵌入式系統(tǒng)使用。主要原理是，在指紋圖像感知區(qū)域集成了二維金屬電極陣列，每根電極充當(dāng)電容一極，在傳感器表面，二極之間有一層鈍化層作為電容的介電層。由于指紋的脊和谷與傳感器接觸時會產(chǎn)生不同的電容值，測量這些不同的數(shù)值即形成圖像。
與同類產(chǎn)品相比，F(xiàn)PS200的性能特點(diǎn)如下：
(1)支持多接口模式。FPS200有3種接口模式，8位的系統(tǒng)總線接口，集成全速的USB接口和集成的串行外設(shè)接口，使芯片的應(yīng)用設(shè)計更加靈活。芯片集成USB控制器，大大減少了USB電路設(shè)計的工作量，同時USB接口協(xié)議支持更高的傳輸速率；
(2)自動指紋檢測功能。FPS200可自動檢測手指是否放在傳感器上，如果有，則進(jìn)入工作狀態(tài)；否則，進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此設(shè)計不需輪詢檢測指紋，提高了芯片的丁作效率；
(3)FPS200內(nèi)部包括一個新的二階的A／D轉(zhuǎn)換器，功耗低(75％)；FPS200傳感器單元間距變小，提高了傳感器陣列的機(jī)械強(qiáng)度。
系統(tǒng)采用USB接口模式，設(shè)計中請注意：①FPS200的工作電壓是3.3~3．6 V，而USB的供電電壓是5 V，所以要用電壓轉(zhuǎn)換芯片實施電壓轉(zhuǎn)換；②FPS200通過MODEl和MODEO 2個引腳來實現(xiàn)接口模式的選擇。在USB接口模式下，將微處理器接口模式和SPI予以屏蔽。此時MODE[1：0]=l0b，采用FPS200內(nèi)部ROM；其他部分引腳CS0,CSl，MOSI，MOSO被屏蔽，引腳懸空；XTAL1與XTAL2之間接12MHz晶體電路；FPS200內(nèi)部的多頻振蕩器不工作。圖2給出FPS200傳感器和系統(tǒng)的連接電路。
2．2 數(shù)據(jù)處理與顯示
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