【正文】 據(jù)傳給 ARM 處理器。采集完一整幅圖像后通過串口傳到 PC機上做后 續(xù)處理。美國在這一領域的研究水平居于世界最前沿。 指紋采集主要分為“離線式”和“在線式”兩種。受啟發(fā)于人的身體特征具有不可復制的特點，人們開始把目光轉到生物識別技術上。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導師簽名： 日期： 年 月 日 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關鍵詞 4）外文摘要、關鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結論 7） 參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 關鍵詞： FPS200； 指紋 采集 ； μC/OSⅡ ； ARM615內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） The Investigation and Design of Embedded Fingerprint Acquisition System—— Fingerprint Acquisition and Comprehensive Design Abstract Fingerprint data acquisition is the most pivotal sector in the fingerprint identification technology. As the rapid development of fingerprint sensors and the wide application of related technology, high quality fingerprint image acquisition will bee a significant issue. This paper did some elementary research on embedded automated fingerprint acquisition system, it mainly includes the following several aspects: Firstly, this paper analyses the study actuality and development direction of this task, and explains the necessity of this task. Thinking of the high performance and low cost of ARMchip, in this paper we construct an embedded fingerprint acquisition system based on the EasyARM615 and μC/OSⅡ . Secondly, this paper selects the fingerprint chips, confirms the system overall concept, designs the hardware of the system. As the software aspect, we have designed the FPS200 driver, the fingerprint gathering procedure, the munication serial procedure and so on. At last, this paper elaborates some problems encountered in system debugging, gives methods how to solve them, and some suggestions for system optimization are also provided. Key words: FPS200。 從指紋識 別技術的特點可以看出，指紋識別技術作為身份驗證有著極大的優(yōu)越性。 90 年代中期開始出現(xiàn)半導體的指紋傳感器。 論文的主要內(nèi)容 第 1 章 引言 介紹了 指紋識別技術， 課題 研究 的 目的 和意義 及 指紋 采集的研究現(xiàn)狀。 本設計采用方案 3進行設計，用 ARM處理器和 FPS200指紋傳感器實現(xiàn)指紋采集，指紋圖像的處理和顯示在 PC機中實現(xiàn)。 指紋是手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋路。 光學 指紋 傳感器生產(chǎn)廠商如國外的 Identix、 SecuGen 等公司，國內(nèi)的長春光機所為刑偵部門研制的光學傳感器也具有相當高的水平。但是由于成本較高，限制了該技術的推廣應用。 FPS200 表面運用專利技術制成，表面涂層異常堅固耐用，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 能承受超過 8KV 的靜電放電，即便在惡劣的環(huán)境中也能正常的使用。 ? D [7:0] 為雙向數(shù)據(jù)總線，在 SPI 和 USB 模式下處于斷開狀態(tài)。 INTR只能在 MCU 和 SPI 模式下使用，在 USB 模式下應處于斷開狀態(tài)。本設計 選用 SPI 接口模式對指紋數(shù)據(jù)進行采集。該開發(fā)套件采用 USB 接口供電，標配有 USB 電源適配器。 JTAG 編程方式是在線編程，傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對芯片進行預編程再裝到板上的方式因此而改變，簡化的流程為先固定器件到電路板上，再用 JTAG 編程，從而大大加快工程進度。 FPS200 驅動程序設計 FPS200 驅動程序包括 和 兩個文件， 是驅動程序的源文件， 是驅動程序的頭文件 ，源程序參見附錄 B。} if(result0xA0) count++。設置函數(shù)如下： void FPSSetParameters(uint8 dischargetime,uint8 dischargecurrent,uint8 gain) //參數(shù)調整 { FPS200Write(FPS_DTR,dischargetime)。 //寫 DCR FPS200Write(FPS_PGC,gain)。 //若像素值 大 于 0xA0 且計數(shù)大于 100，則為手指 } } 讀、寫 寄存器 FPS200 寄存器讀命令包括一個命令字節(jié)和一個地址字節(jié)。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） FPS200 初始化 對傳感器 FPS200 包括以下幾個初始化內(nèi)容： 1. 對控制寄存器 A(CTRLA)的初始化： FPS200Write (FPS200_CTRLA， 0x02)； 2. 設置傳感器門限值： FPS200Write(FPS200_THR， FPS200_THR_VALUE)； 3. 設置傳感器控制寄存器 B(CTRLB)： FPS200Write (FPS200_CTRLB， 0x05 )； 4. 調整傳感器放電參數(shù)和增益： FPSSetParameters(FPS_DTR_TIME,FPS_DCR_CURRENT,FPS_PGC_VALUE)。 目前有各種各樣簡單 JTAG 電纜，其實只是一個電平轉換 電路，同時還起到保護作用。 5V 電源通過插座進入到開發(fā)套件后，先經(jīng)過二極管 D1， D1 的作用是防止用戶提供極性相反的電源燒壞硬件。本系統(tǒng)用 EasyARM615 的 SSI 接口內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 與 FPS200 的 SPI 接口連接，采用 SPI 總線技術進行通信。 ? MODE0 和 MODE1 為芯片工作模式的選擇端，兩者不同的取值組合將決定芯片不同的工作模式。 ? RD為讀允許端，低電平有效。 FPS200 具有手指自動檢測功能，允許主機在沒有 指紋時處在低功耗待命模式，當有手指時才喚醒主機進行處理，從而節(jié)省整個系統(tǒng)的功耗。 表 22 傳感器性能比較 光學掃描技術 半導體傳感器 超聲波掃描技術 成像能力 干手指差，汗多的和稍脹的手指成像模糊；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 干手指好潮濕 、粗糙的手指亦可以成像；易受皮膚上的贓物和油脂的影響 非常好 成像區(qū)域 大 小 中 分辨率 低于 500DPI 可高達 600DPI 可高達 1000DPI 設備體積 大 小 中 耐用性 非常耐用 較耐用 一般 功耗 較大 小 較大 成本 較高 低 很高 本章小結 本章主要介紹指紋采集的總體設計。 2. 電容式 指紋 傳感器 電容 式 傳感器是在單個晶片上集成了 10 多萬個電容傳感器，其外面是絕緣的表面，手指放在上面時，手指皮膚組成了電容陣列的另一極，電容器的電容值由于指紋的脊和谷相對于另一極的距離不同而不同 。指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征。本設計采用 ARM 開發(fā)板和指紋傳感器作為硬件開發(fā)平臺，在 ARM 開發(fā)板上植入 μC/OSⅡ 操作系統(tǒng)，編寫 FPS200 驅動程序、 uart 驅動程序等，并再此基礎上編寫應用程序，實現(xiàn)指紋圖像的采集。 第 4 章 指紋采集系統(tǒng)軟件設計 介紹了系統(tǒng)的軟件設計，重點設計了 FPS200 驅動程序、系統(tǒng)初始化程序、指紋采集程序及上位機 通信 程序。半導體傳感器具有價格低、體積小的優(yōu)點，特別適合集成在普通的消費電子產(chǎn)品中，大有后來居上、取代光學傳感器的趨勢。它可廣泛應用于電子商務身份認證、網(wǎng)絡安全認證、銀行證券身份認證、社保系統(tǒng)身份認證、門禁、考勤、考試身份認證等領域。 μC/OSⅡ 。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人授權 大學可以將 本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。只要“物”的有 效性得到確認，則持有該“物”的人的身份也就隨之得到確認。所以在指紋識別技術中，人們越來越重視指紋采集技術的研究。 目前，指紋識別已經(jīng)被全球大部分國家接受與認可，并廣泛的應用到政府、軍隊、銀行、社會福利保障、電子商務和安全防 衛(wèi)等領域。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 指紋 采集系統(tǒng) 總體設計 指紋采集系統(tǒng)方案分析 指紋采集系統(tǒng)可以用 51 單片機、數(shù)字信號處理器、 ARM 處理器等實現(xiàn)，具體方案分析如下： ? 方案 1：基于 51 系列單片機指紋采集系統(tǒng) 5 1 系 列 單 片 機F P S 2 0 0指 紋 傳 感 器電 源 接 口R S 2 3 2串 口 模 塊P C 機L C D 顯 示數(shù) 據(jù) 和 程 序存 儲 器 圖 基于 51系列單片機指紋采集系統(tǒng)框圖 基于 51系列單片機的指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 ，該系統(tǒng) 采用 51單片機 作為控制核心。 從圖中可以看到，本系統(tǒng)主要有三 部分組成：指紋傳感器 、 ARM 處理器 和 PC 機 。局部特征是 指 指紋上的 特內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 征點，即指紋紋路上的終結點、分叉點和轉折點 [5]。在指紋采集過程中，根據(jù)反饋信息調節(jié)電容放電時間等參數(shù)以增強其靈敏度。本章將詳細的介紹系統(tǒng) 的 硬 件設計。因此 FPS200可以獲得各種類型手指的高質量圖像，大大降低了誤識率 (FAR)和拒識率 (FRR)。當 RD為高電平時，使 WR為低電平就可以選中芯片向芯片中寫入數(shù)據(jù)了。 ? 可以通過在 ISET 和模擬地 VSSA1 之間接一個大小為 200K 的電阻來設置內(nèi)部電流，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 放電電流是內(nèi)部電流的一個。從圖中可以得知， EasyARM615作為 SPI 主設備， FPS200 作為 SPI 從設備。 圖 電源電路 IN5819 的差壓為 ，所以供給 電源轉換電路的電壓為 ，經(jīng)過 電壓轉換電路 可以給系統(tǒng)其它芯片提供 工作電壓，如圖 所示。關鍵在于軟件的支持，大多數(shù)軟件都不提供設定功能，因而只能支持某種 JTAG 電纜。 FPS200 傳感器陣列為 256 300 點，則其一枚指紋的最大數(shù)據(jù)量為 75KB。接收到地址的最后一位 (LSB)后， FPS200 傳感器發(fā)送選擇的寄存器內(nèi)容到 MISO 引腳。在 手指檢測中要用到此函數(shù)。最后，主機發(fā)送數(shù)據(jù)，之后置 SCS高電平。 iCOL_NUM。 指紋采集系統(tǒng) 主程序流程圖如圖 所示 ，源程序參見附錄 B。 JTAG 測試允許多個器件通過 JTAG 接口串聯(lián)在一起，形成一個 JTAG 鏈，能實現(xiàn)對各個器件分別測試。的 Thumb2 指令集來降低內(nèi)存的需求量，進而降低成本 [1]。 表 31 FPS200 操作模式 MODE[0,1] 描述 00 MCU接口模式 01 SPI 接口模式 10 USB模式，用內(nèi)部 ROM 11