《基于S3C2410和MBF200的指纹采集系统设计.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于S3C2410和MBF200的指纹采集系统设计.pdf（4页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第1 7 卷V 0 1 1 7第1 0 期N o 1 0电子设计工程E l e c t r o n i cD e s i g nE n g i n e e r i n g2 0 0 9 年1 0 月O c t 2 0 0 9基于$3 C 2 4 1 0 和M B F 2 0 0 的指纹采集系统设计任志国薛重德，杜磊(南京航空航天大学江苏南京2 1 0 0 1 6)摘要：介绍基于低功耗微处理器$3 C 2 4 1 0 和低功耗指纹采集器件M B F 2 0 0 构成的指纹采集系统的硬件电路及软件实现重点讨论M B F 2 0 0 重要寄存器的参数设置问题。该系统结构简单，操作方便，适合在嵌入式系
2、统中应用。关键词：$3 C 2 4 1 0；指纹采集；M B F 2 0 0；M C U 通信中图分类号：T P 3 3 4 7文献标识码：A文件编号：1 6 7 4 6 2 3 6(2 0 0 9)1 0 0 0 3 6-0 3D e s i g no ff i n g e r p r i n ta c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nS 3 C 2 4 1 0a n dM B F 2 0 0R E NZ h i g u o，X U EZ h o n g-d e，D UL e i(N a n j i n gU n i v e r s i t y
3、o f Ae r o n a u t i c sa n dA s t r o n a u t i c s，N a n j i n g2 1 0 0 1 6，C h i n a)A b s t r a c t：T h ep a p e ri n t r o d u c e st h eh a r d w a r ec i r c u i ta n dt h es o f t w a r ei m p l e m e n t a t i o no ft h ef i n g e r p r i n ta c q u i s i t i o ns y s t e mb a s e do nt h e
4、l o wp o w e rl o s sm i c r o p r o c e s s o rS 3 C 2 4 1 0a n dt h el o w-p o w e rl o s sf i n g e r p r i n ts e n s o rM B F 2 0 0，a n dd i s c u s s e se m p h a s i so nt h ep a r a m e t e r ss e to fM B F 2 0 0 sr e g i s t e r s T h es y s t e mh a ss i m p l es t r u c t u r e，c o n v e
5、n i e n to p e r a t i o n，i ti ss u i t a b l ef o ra p p l i c a t i o ni ne m b e d d e ds y s t e m K e yw o r d s：$3 C 2 4 1 0；f i n g e r p r i n ta c q u i s i t i o n；M B F 2 0 0；M C Uc o m m u n i c a t i o n1引言指纹识别是一项高新技术而指纹识别的前期工作就是指纹图像采集。采集的图像质量对指纹识别T 作有重要影响。S 3 C 2 4 1 刚是为手持设备设计的一款低功耗、高
6、度集成、内含一个A R M 9 2 0 T 核的微处理器。该处理器拥有独立的1 6K B 指令C a c h e 和1 6K B 数据C a c h e、M M U、支持T 兀的L C D 控制器、N A N D 闪存控制器4 路D M A、4 路带P W M 的T i m e r、I O端1 3、R T C、T o u c hS c r e e n 接1 3、2 个U S B 主机接I：1、1 个U S B设备接1 3、S D 主机接E l 和M M C 接E l、2 路S P I 端1 3、最高运行频率为2 0 3M H z。指纹传感器M B F 2 0 0 具有体积小、低功耗和低成本等特
7、点。属于电容性传感器，其传感器阵列由二维金属电极组成所有金属电极充当一个电容板，接触的手指充当另一个电容板器件表面的钝化层作为两板的绝缘层，指纹纹理的凹凸会在传感器阵列上产生变化的电容，进而引起二维阵列上电压的变化，形成指纹网像。结合两器件上述特点，这里选用$3 C 2 4 1 0 和M B F 2 0 0 构成指纹采集系统。2 系统硬件设计$3 C 2 4 1 0 与M B F 2 0 0 通讯支持M C U 通讯方式、U S B 通讯方式和S P I 通讯3 种数据传输方式。此系统采用M C U 和U S B 通讯方式。由于M C U 通讯方式具有操作简单、数据传输速度快等优点，这里讨论基
8、于M C U 通讯的指纹采集系统。M B F 2 0 0 与$3 C 2 4 1 0 通讯的硬件框图与指纹采集系统原理图分别如图l、图2 所示。收稿1 3 期：2 0 0 9-0 5 2 5稿件编号：2 0 0 9 0 5 0 6 98 3 C 2 4 1 0M B F 2 0 0G P G 01 N T Rr l I r帆f TD 0 D 7D O I)7n G C S 2C S 0 S C SV D D 3 3G P G 3图lM B F 2 0 0 与S 3 C 2 4 1 0 通讯的硬件框图D 7：0 1 实现与$3 C 2 4 1 0 的通讯，索引寄存器对应存储空间的最低位为0，功能
9、寄存器对应最低位为1；当跳针J P l，j P 2，J P 3 跳到右边时为M C U 通讯方式；n G C S 2 与选通信号C S 0 连接，用于选通M B F 2 0 0：$3 C 2 4 1 0 引脚n O E 与M B F 2 0 0的R D 引脚连接，产生读信号：$3 C 2 4 1 0 引脚n W E 与M B F 2 0 0 的W R 引脚连接，产生写信号；电路中接2 个L E D，与M B F 2 0 0 引脚P 1、P o 相连，低电平亮，用于测试硬件电路；J P 4 连接E I N T 与M B F 2 0 0 的I N T R 中断引脚；W A I T 引脚用于在指纹采
10、集时查看刖D 转换是否完成，防止在A D 转换未完成时读出随机数据。导致数据采集失败；M B F 2 0 0 供电电源选择$3 C 2 4 1 0 引脚4 9 提供的V D D 3 3V。硬件平台搭建好后通过向M B F 2 0 0 的C T R L C 写数据验证是否能控制两个L E D 灯的点亮和熄灭。通过向索引寄存器写M B F 2 0 0 功能寄存器的索引号来锁定该寄存器当功能寄存器被锁定时，才可以对该寄存器进行读写操作。M B F 2 0 0 进行数据采集必须正确配置几个功能寄存器 2 1，它们配合使用才能完成指纹采集工作，下面对M C U 工作模式下几个重要寄存器进行说明。中断控制
11、寄存器I C R 主要控制指纹传感器的两个中断作者简介：任志国(1 9 8 3 一)，男，河北邢台人，硕士研究生。研究方向：嵌入式系统应用。-3 6-万方数据任志国等基于$3 C 2 4 1 0 和M B F 2 0 0 的指纹采集系统设计C O N 21234567891 01 l1 21 314l 5l61718192 02 12 2232 42 52 62 72 82 93 03 l3 23 33 43 53 63 73 83 94 04 14 2434 4454 64 74 84 95 0c 64 7uF 挚斗JV D O。型r IV D D A1V D D A lN C8 0I M
12、O D E l -盘。D I I一7V S S A lN C7l G生r nIS E TN C工墨一J旦：爿【2A7 73M 0j 爿5 6 k n5nJ1L-v B u s5弋L E D5套：。_ _ _ 一V S S，1 2卫L：hC c目掣“帅卧il-，V I小一7 37 2J尺_】l 07】D 71 17 0u，n L：骼黑：o(o 一川1 2】D 5l 3N CD 5N C：l-2 胪DN ClV S S N Cr E I N T 32ln w EI。置，器 iV D D n 10 5 峙N CD 06 l：I II nwr _60JC 7竺 LB 1=一=R Di Cl C5 8J
13、I J 2V S S 2I C5 7 I T|曲I n luF4 C5W IT扎25 5J C1 0 IN T llX T L 12 7X T L 1二JI 丝I BZ 15 3一W I TI H L卫一9鸯蹦引Mi：E X TN TN C5】50-_ 一C S】c o N l91 5 k o 毯IN C8l斥可M I2D R 9 一D M3 7：lD+o=43 RlD P3 8uL。一G N Dn lulV S S 3N r 图指纹采集系统原理图源：内部中断与外部中断。其I r I 【l：0】位与I P【l：0】位需配合使用，通过产生中断唤醒传感器，当：0 1 被设置成电平触发时，I P 1
14、：0 1 位要设置为上升沿或高电平有效；控制寄存器写非“O”值开始转换读该寄存器获取指纹图像数据当转换正在进行时不能对该寄存器进行写操作，否则转换不能继续进行要等到上一个转换完成才能可读该寄存器，否则会读出错误的数据；控制寄存器C T R L B 在初始化时要将置位以使能器件的自动检测功能，置位以实现图像采集时自动进行加转换。3 软件接口设计主程序设计软件设计主要实现控制M B F 2 0 0 驱动程序的编写在1 2【习开发环境下采用移植性强的C 语言编写程序，目标板上电后初始化整个采集系统，包括系统的初始化和M B F 2 0 0 的初始化。M B F 2 0 0 器件采集图像通过检测中断开
15、始首先使能中断，中断寄存器清零。本程序采用电平触发方式，在无指纹时引脚l N T R 是高电平当有指纹时变为低电平。因此，检测中断信号就是检测引脚的信号。程序向寄存器写采集整个区域的指纹图像，图像数据存储在寄存器。注意要等到上一个转换完成才能读该寄存器否则会读出错误的数据。主程序流程如图3 所示。图3 主程序流程框图的功能寄存器中除、外。在指纹采集前必须对其初始化。指纹采集主程序源代码如下：)，指纹采集函数f】；，指纹数据t l 寺颧信号，()；，时钟初始化一 万方数据电子设计工程)2 0 0 9 年第1 0 期M e m C f g l n i t()：，设置F L A S H 的寄存器后续
16、处理，如果该值过大，则图片很淡，亦不利于后续处理。P o r t l n i t()：$3 C 2 4 1 0G P I O 初始化经实验验证其值最好为0 x 0 1；P G C 寄存器是可编程增益寄存M B F I n i t()；，器件初始化T H R S e l e c()；Hr l 限值选择w h i l e(1)，等待手指按下I I n t r D a t a=(r G P G D A T&0 x 0 1)i f(I n t r D a t a=0)b r e a k；lW r i t eM B F R e g(M B L I C R，0 x 3 9)；W r i t e M B F
17、 R e g(M B F _ _ I S R，O x 0 3)；W r i t e _ M B F R e g(M B FC T R L A，o x 0 2)f o r(y-0；y H e i g h t；y+)ff o r(x-0；x W i d t h；x+)fM B F _ I N D E X=M B FC T R L A；F i n g e r B m p(_ Y l l x l=M B F D A T A；1JJ3 2 寄存器参数选择(1)门限值T H R 的选择门限值T H R 和周围环境的温度、湿度等有关，周围环境不同，门限值也不同1 6 1。当门限值不合适时器件在卒闲状态会被认
18、为是有手指按下。中断信号为低电平。I j 此，在采集时必须选择门限值。门限值选择流程如图4 所示。同使能自功检测I逦酬玺孺J 翟Y 1 一甄百而丽而习而商图4 门限值T H R 选择子程序流程(2)D T R、D C R、P G C 寄存嚣参教选择D T R、D C R、P G C3个寄存器参数选择直接决定采集罔片的质量。D T R 寄存器控制电容放电时问，它对同片的背景有很大影响，如果过小，则背景区域较暗不利于后续处理经实验验证其值最好不小于O x 2 e：D C R 寄存器控制电容放电电流，它对图片的前景区和背景区都有很大影响，如果过小，则背景区域较暗，不利于器，它对图片的前景背景都有很大
19、影响，如果过小则前景区域较浅，不利于后续处理经实验验证其值最好不小于0 x O c。图5 为调整好参数后所采集的图片。其中，D T R=O x 3 2，D C R=O x O I，P G C=o x o e。图5 参数合适所采集的图g-4 结束语随着社会发展信息安全被提到更高的位置，指纹自动识别系统会有更广阔的应用前景。指纹采集模块对识别工作有很大影响。结合$3 C 2 4 1 0 与M B F 2 0 0 的特点。设计由$3 C 24 1 0 控制的基于M C U 通信方式的指纹采集系统，该指纹采集系统结构简单、操作方便、采集速度快适合于嵌人式系统应用。参考文献：1】S A M S U N
20、GP r o d u c t s U s e r Sm a n u a l S 3 C 2 4 1 0 E B O L 2 0 0 9 h t t p：1 w w w u e d r a g o n c n d o w n l o a d a s p 2】F u j i t s uP r o d u c t s M B F 2 0 0s o l i ds t a t ef i n g e r p r i n ts e n s o r E B O L 2 0 0 9 h t t p：w w w f u i i t s u e o m c n f m c s e r v i e e s l s i
21、 b i o m e t r i e se n s o r i n d e x p r o d u c t h t m l 3 赵星寒周春来刘涛A R M 开发工具A D S 原理与应用M 1 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 6 4 谭浩强C 程序设计 M】2 版北京：清华大学出版社，1 9 9 9【5 王黎明，陈双桥，闫晓玲，等A R M9 嵌入式系统开发与实践 M I 北京：北京航空航天大学出版社2 0 0 8 6 柯院兵基于D S P 的指纹采集系统的研究【D】武汉：武汉理工大学，2 0 0 6 3 8 万方数据基于S3C2410和MBF200的指纹采集系统设计基于S3C241
22、0和MBF200的指纹采集系统设计作者：任志国，薛重德，杜磊，REN Zhi-guo，XUE Zhong-de，DU Lei作者单位：南京航空航天大学,江苏,南京,210016刊名：电子设计工程英文刊名：ELECTRONIC DESIGN ENGINEERING年，卷(期)：2009,17(10)参考文献(6条)参考文献(6条)1.柯院兵 基于DSP的指纹采集系统的研究 20062.王黎明;陈双桥;闫晓玲 ARM 9嵌入式系统开发与实践 20083.谭浩强 C程序设计 19994.赵星寒;周春来;刘涛 ARM开发工具ADS原理与应用 20065.Fujitsu Products MBF200 solid state fingerprint sensor 20096.SAMSUNG Products Users manual-S3C2410 2009 本文链接：http:/