【正文】 //寫 DTR FPS200Write(FPS_DCR,dischargecurrent)。 } if (count100) break。 FPS200 驅(qū)動(dòng)程序包括 FPS200初始化、 FPS200 寫寄存器、 FPS200 讀寄存器、指紋檢測(cè)、 參數(shù)調(diào)整、 指紋圖像行獲取和指紋圖像獲取等。 JTAG 接口可對(duì) PSD 芯片內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 內(nèi)部的所有部件進(jìn)行編程。電源電路如圖 所示。 FPS200 與處理器接口 電路設(shè)計(jì) S S I C L KS S I T xS S I R x S S I F s sM O S IM I S OS C L KS C S F P S 2 0 0E a s y A R M 6 1 5 M A S T E R S L A V EP D 0 I N T R 圖 EasyARM615 與 FPS200 硬件接口 框圖 圖 FPS200 接口 電路 采集器與處理器的接口設(shè)計(jì)是指紋采集的核心。 ? TEST 為測(cè)試模式允許端，僅為生產(chǎn)廠家使用，用戶使用時(shí)直接將此引腳接至 VSS引腳即可。 A0 為地址輸入端，低電平時(shí)表示選擇索引寄存器，高電平時(shí)表示選 擇數(shù)據(jù)緩沖器，在 SPI 和 USB 模式下處于斷開狀態(tài)。 2. 采用低功耗設(shè)計(jì)。表 22 是這幾內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 種傳感器性能的比較。如圖 所示，就是長(zhǎng)春方圓公司生產(chǎn)的一種光學(xué)指紋傳感器。盡管指紋只是人體皮膚的一小部分，但是，它蘊(yùn)涵大量的信息。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思想 指紋采集系統(tǒng)框圖如圖 所示。 第 2 章 指紋采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，指紋識(shí)別原理和指紋采集技術(shù) 第 3 章 指紋采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，具體介紹 了 每個(gè)功能模塊的芯片選型，接口電路原理圖的設(shè)計(jì)。最初的這類傳感器采集的圖像質(zhì)量和光學(xué)傳感器有較大的差距，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，它采集的圖像質(zhì)量也越來(lái)越高，現(xiàn)在這兩 種傳感器采集的圖像質(zhì)量差距已經(jīng)很小了。指紋識(shí)別系統(tǒng)過(guò)去主要應(yīng)用于刑偵系統(tǒng)， 近幾年來(lái)，它逐漸走向更為廣泛的民用市場(chǎng)。 Fingerprint Acquisition。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。這種以“物”認(rèn)人辦法的漏洞是顯而易見的，首先：合法的人如果遺失驗(yàn)證其身份的“物”，則合法的人本身得不到合法的驗(yàn)證；其次：各種偽造證件、信物以及密碼被破譯或盜用又使非法的人得到合法的驗(yàn)證。 同時(shí) 作為生物特征的指紋雖然穩(wěn)定性很好，但是仍然存在脫皮、外傷等問(wèn)題，這對(duì)高質(zhì)量的指紋采集技術(shù)產(chǎn)生 了 極大的挑戰(zhàn)，也是 自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng) 研究者需要努力克服的問(wèn)題。在國(guó)外由于其開發(fā)指紋識(shí)別系統(tǒng)比較早，而且主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行指紋識(shí)別，所以技術(shù)比較成熟。其中 FPS200采用 MCU模式接口 , 指紋數(shù)據(jù)通過(guò) 8位并行方式經(jīng)控制器 , 暫存于外擴(kuò)的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為三部分： FPS200 與處理器接口設(shè)計(jì)、ARM 處理器及外圍接口設(shè)計(jì)、 UART 通信 接口設(shè)計(jì)。 兩枚指紋經(jīng)常會(huì)有相同的總體特征，但它們的局部特征（即特征點(diǎn)）卻不可能完全相同，因此，指紋識(shí)別技術(shù)通常使用指紋的總體特征如紋形、三角點(diǎn)等來(lái)進(jìn)行分類，在用 局部特征如位置和方向等來(lái)進(jìn)行識(shí)別用戶身份。它的面積只有 1. 28cm2，集成 90000 個(gè)電容，且?guī)в懈咚?A/D 轉(zhuǎn)換器件，該產(chǎn)品的分辨率為 500DPI。從系統(tǒng)每一個(gè)具體的功能模塊介紹其芯片的選型和接口電路。 4. 提供三種接口，更易于集成。 功能寄存器256 300傳感器陣列采樣控制A / D 轉(zhuǎn)換模擬數(shù)據(jù)鎖存器索引寄存器控制SPIUSB多震蕩晶振 M OD E 1M OD E 0TE STINTR EXTINTDMDPM IS OM OS ICS 1CS 0D [ 7 : 0 ]P 1P 0AINISETFSE TXTAL 1XTAL 2WAIT A 0RD WR 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） ? WAIT為等輸出端口，低電平有效。 ? 可以通過(guò)在 FSET和地之間接一個(gè)電阻來(lái)設(shè)置內(nèi)部多諧振蕩器和自動(dòng)指紋檢測(cè)頻率。 基于 SPI 模式的 FPS200 接口電路設(shè)計(jì)如圖 所示。 圖 中的 C1， C2， C3， C4 和 C5 電容起到濾波作用，而 D3 發(fā)光二極管作為電源指示燈，開發(fā)套件上電后 D3 就被 點(diǎn)亮。 EasyARM615 開發(fā)套件的 JTAG 電路采用 ARM 公司提出的標(biāo)準(zhǔn) 20 腳 JTAG 仿真調(diào)試接口， JTAG 信號(hào)的定義與 LM3S 系列單片機(jī)的連接電路如圖 所示。 指紋檢測(cè) SPIFingerDetect ()函數(shù)的功能是判斷手指是否已經(jīng)放在傳感器上 ，其程序如下所示，先從傳感器獲取一行指紋數(shù)據(jù)，然后通過(guò)計(jì)算判斷是否有手指 。最后，主機(jī)采樣到數(shù)據(jù)的 LSB 后置 SCS高電平。指紋圖像行獲取流程圖如圖 所示。然后主機(jī)發(fā)送地址字節(jié)，標(biāo)明了要寫的寄存器。 //從傳感器獲取一行指紋圖像數(shù)據(jù) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） for (i=0。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 第四章 指紋采集系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)完畢，并測(cè)試系統(tǒng)在硬件上沒(méi)有問(wèn)題之后，就應(yīng)該考慮如何完成應(yīng)用軟件的開發(fā)。 JTAG 最初是用來(lái)對(duì)芯片進(jìn)行測(cè)試的，基本原理是在器件內(nèi)部定義一個(gè) TAP(Test Access Port：測(cè)試訪問(wèn)口 )， 通過(guò)專用的 JTAG 測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。此外，控 制器還采用了 ARM 可兼容 Thumb174。 FPS200 的操作模式如表 31所 示 [3]。另外，在 MCU 和 SPI 模式下，這兩個(gè)引腳可分別加一上拉電阻至電源或接地。 FPS200 的 結(jié)構(gòu) 與性能 FPS200 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 FPS200 每一列有 2 組采樣保持電路。壓力傳感器的特點(diǎn)是成本低、體積小、耗電量少，但易受干擾，表面材料耐磨損能力差。下面簡(jiǎn)單介紹一下這幾類指紋傳感器。它具有可移植性強(qiáng)、可裁減、完全搶占式多任務(wù)的實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)棧、系統(tǒng)服務(wù)、可固化、穩(wěn)定性、中斷管理等特點(diǎn)，對(duì)于對(duì)實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性要求很高的指紋系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，引入 μC/OSⅡ 無(wú)疑將大大改善其性能。但是 DSP處理的控制能力比較差，而且價(jià)格比較昂內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 貴 ， 適于高端指紋識(shí)別系統(tǒng)的開發(fā)。國(guó)內(nèi)上百家從事指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用的企業(yè)除了北大高科，中科院自動(dòng)化所和西安青松等幾家科研機(jī)構(gòu)擁有自主產(chǎn)權(quán)外，其 它 的多以代理國(guó)外產(chǎn)品為主，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的 核心技術(shù)不多。 綜上所述，對(duì)于應(yīng)用前景更為廣泛的嵌入式自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，指紋原始圖像內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 數(shù)據(jù)采集顯得尤為重要。 2. 獨(dú)特性：指紋有明顯的獨(dú)特性，沒(méi)有兩個(gè)指紋完全相同的人，同一個(gè)人的十指指紋也有明顯的不同。 本論文對(duì)指紋 采集 系統(tǒng)做了 初步的研究 及設(shè)計(jì) ，主要做了以下 幾方面 工作： 首先，分析了本課題 的 研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，闡述了本課題研究的必要性。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。隨著指紋傳感器性能的不斷提升 以 及指紋識(shí)別技術(shù) 的 發(fā)展與應(yīng)用，高質(zhì)量的指紋采集技術(shù) 已 成為一個(gè)重要的研究課題。 在這些人體特征中，人的指紋相對(duì)于其它的人體特征具有下述的特點(diǎn) [8]： 1. 穩(wěn)定性：指紋有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，并且終生不變，一個(gè)人從少年一直到老年，其指紋的特征始終是不變的。基于指紋傳感器的“在線式”實(shí)時(shí)采集設(shè)備以其操作簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、采集效率高、圖像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)指紋識(shí)別領(lǐng)域 [6]。 但在應(yīng)用技術(shù) 特別是硬件采集技術(shù)上，國(guó)內(nèi)與國(guó)外存在著較大的差距。由于 DSP處理器具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)計(jì)算能力，非常適合乘法和加法的計(jì)算，可以在指紋采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)指紋圖像的預(yù)處理，而且不會(huì)影響指紋采集速度。 μC/OSⅡ 是源代碼公開的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它是專為微控制器系統(tǒng)和軟件開發(fā)而設(shè)計(jì)的多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，是一段微控制器啟動(dòng)后首先執(zhí)行的背景程序，并作為整個(gè)系統(tǒng)的框架貫穿系統(tǒng)運(yùn)行的始終。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，指紋傳感器從結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴 ，體積龐大的基于光學(xué)技術(shù)的傳感器，發(fā)展到 90 年代中期開始出現(xiàn)的半導(dǎo)體指紋傳感器，價(jià)格越來(lái)越低、體積也越來(lái)越小，而采集的圖像質(zhì)量 卻 越來(lái)越高。 4. 壓力 指紋 傳感器 壓力傳感器其表面的頂層是具有彈性的壓感介質(zhì)材料，他們依照指紋的外表地形轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電子信號(hào)。 FPS200 是一種觸摸式 CMOS 傳感器件，基于電容充放電原理，其外面是絕緣的表面，傳感器陣列的每一點(diǎn)是一個(gè)金屬電極，充當(dāng) 電 容器的一極，當(dāng)人把手指放在傳感器上時(shí)，手指充當(dāng)電容器的另外一極，而兩者之間的傳感面形成電容兩極之間的介電層，由于指紋的脊和谷相對(duì)于另一極之間的距離不同，導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個(gè)電容值不同，電容陣列的值描 述了一幅指紋圖像。 (3) MCU： 通過(guò)自動(dòng)增加行列地址寄存器的值以及模數(shù)轉(zhuǎn)換的路徑優(yōu)化功能，標(biāo)準(zhǔn) 8位微處理器總線的性能大大加強(qiáng)，圖像傳輸速度達(dá)到 30 幀 /秒，可以滿足連續(xù)指紋圖像的采集和比對(duì)。DP 和 DM 都要加一大小為 43 歐姆的串聯(lián)電阻。 FPS200 通過(guò) MODE[1:0]管腳來(lái)控制輸出這四種狀態(tài)。 圖 LM3S615 芯片 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） Stellaris 系列的 LM3S615 微控制器（如圖 所示）擁有 ARM 微控制器所具有的眾多優(yōu)點(diǎn)，如擁有廣泛使用的開發(fā)工具，片上系統(tǒng)（ SoC）的底層結(jié)構(gòu) IP 的應(yīng)用，以及眾多的用戶群體。標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG接口是 4 線： TMS、 TCK、 TDI 和 TDO，分別為模式選擇、時(shí)鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。 首先介紹了指紋傳感器 FPS200 結(jié)構(gòu)與性能、輸出模式 ，并設(shè)計(jì)了與處理器的接口電路； 其次 介紹了 EasyARM615 開發(fā)套件的硬件電路， 包括 LM3S615 芯片、電源電路 和 JTAG 電路 ； 最后對(duì) UART 通信 接口 電路 的進(jìn)行了簡(jiǎn)要的 說(shuō)明 。 SPIGetRow(detectrow,0,0x96)。命令開始時(shí) SPI主機(jī)置 SCS低電平并往 MOSI 引腳發(fā)送命令字節(jié) (編碼為 0x02)。 整幅圖像 獲取 方式把數(shù)據(jù)采集方式初始化為從 0 行 0 列到 299 行 255 列，以獲取整幅圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)讀 A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)，主機(jī)應(yīng)該保持 SCS－低電平以讀出連續(xù)的點(diǎn)。 void SPIFingerDetect (void) { while (1) { uint16 i。 圖 JTAG 接口電路 UART 通 信 接口 電路 設(shè)計(jì) 圖 RS232 接口電路 EasyARM615 開發(fā)套件設(shè)計(jì)了一個(gè) RS232 接口電路，實(shí)現(xiàn)開發(fā)套件與 PC 機(jī)串口通內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 信。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 JTAG 電路設(shè)計(jì) JTAG(Joint Test Action Group 聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 )是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議 (IEEE 兼容 )，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試。從圖中我們可以看到， MODE0接地， MODE1 接高電平，使 FPS200 工作在模式 0（ SPI 模式）； P0、 P1 分別通過(guò)限流電阻接 LED，用于顯示 FPS200 的工作狀態(tài)； DM、 DP 分別通過(guò) 10K 電阻接地； SPI 總線 SCLK、 SCS、 MOSI、 MISO 分別通過(guò) 10K 上拉電阻接高電平，用于數(shù)據(jù)的傳輸。這里我們使用 56K 大小的電阻，這樣獲得振蕩器的頻率為 12MHZ，指紋的自動(dòng)檢測(cè)采樣頻率將是 120KHZ。當(dāng)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換器內(nèi)容時(shí)，如果 A/D 轉(zhuǎn)換器還處于工作過(guò)程中，則 WAIT將變成低電平，表示需要等待 A/D 轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換才能讀取數(shù)據(jù)。 (1) SPI： FPS200 內(nèi)置的 SPI 接口減小了 FPS200 對(duì)硬件的依賴，只需 6 條線就可以與帶 SPI 接口的微處理器連接。本系統(tǒng)硬件電路的繪制使用 Prote1 DXP 軟件 ，主要有三個(gè)模塊組成：指紋數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器模塊 和 串行 通 信 模塊。系統(tǒng)提供 USB 接口、 SPI 接口和 8 位并行數(shù)據(jù)總線接口。通常，首先從獲取的指紋圖像上找到“特征點(diǎn)”（ minutiae），然后 根據(jù) 特征點(diǎn)的特性建立用戶活體指紋的數(shù)字表示 —— 指紋特征數(shù)據(jù)庫(kù)（一種單向的轉(zhuǎn)換，可以從指紋圖像轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)，但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成指紋圖像）。 系統(tǒng)各部分功能如下： 1. 指紋傳感器： 采集指紋圖像，將指紋圖像數(shù)字化，并將指紋數(shù)