【文章內(nèi)容簡介】 低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫)、擦除等特點(diǎn)，并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。常用的Flash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度，編。Flash技術(shù)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合也分為不同的發(fā)展方向，有擅長存儲(chǔ)代碼的NOR Flash和擅長存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的NAND Flash。同時(shí)，S3C2410內(nèi)部集成了NAND Flash控制器，為了支持系統(tǒng)從NAND Flash中啟動(dòng)，S3C24lO內(nèi)部有一塊被稱為墊腳石(Steppingstone)的SRAM緩存。如果選擇從NAND Flash中啟動(dòng)，在啟動(dòng)時(shí)S3C2410會(huì)自動(dòng)的將NAND Flash存儲(chǔ)器中最前面的4KB數(shù)據(jù)拷貝到S3C24lO內(nèi)部的SRAM中并自動(dòng)執(zhí)行。如果這4KB存放的是啟動(dòng)代碼，那么啟動(dòng)代碼就可以從S3C241O內(nèi)部的SRAM中執(zhí)行，啟動(dòng)代碼初始化系統(tǒng)和外部SDRAM后將存儲(chǔ)在NAND Flash中的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序拷貝到外部SDRAM中，這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)就可以啟動(dòng)了。在本系統(tǒng)中，采用的是三星公司的K9F5608U芯片，其電路原理圖如圖23所示。圖23 NAND FLASH原理圖 SDRAM單元SDRAM具有容量大、存取速度快、成本低的特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。與Flash存儲(chǔ)器相比，SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但存取速度高于Flash存儲(chǔ)器，且具有讀/寫屬性，因此SDRAM在系統(tǒng)中主要用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)以及堆棧區(qū)，是系統(tǒng)啟動(dòng)之后進(jìn)行存取操作的存儲(chǔ)器。S3C2410在片內(nèi)具有獨(dú)立的SDRAM刷新控制邏輯，可方便地與SDRAM連接。同時(shí)，由于S3C24lO片內(nèi)的存儲(chǔ)空間不大，大量的數(shù)據(jù)都要通過SDRAM暫時(shí)存放和交換，即動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)區(qū)。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU首先從起始地址讀取啟動(dòng)代碼進(jìn)行系統(tǒng)初始化，在完成系統(tǒng)初始化后，程序代碼一般調(diào)入SDRAM中運(yùn)行以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。SDRAM存儲(chǔ)單元猶如一個(gè)電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須定時(shí)充電刷新。圖24 SDRAM 外圍接口 USB及USB攝像頭單元USB(Universal Serial Bus)即通用串行總線，是現(xiàn)在非常流行的一種快速、雙向、廉價(jià)、可以進(jìn)行熱插拔的接口。隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，USB的應(yīng)用已經(jīng)逐漸從PC機(jī)擴(kuò)展到了嵌入式技術(shù)中，并且發(fā)揮著重要的作用。USB設(shè)備之所以會(huì)被大量應(yīng)用，主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)可以熱插拔，使用方便。(2)系統(tǒng)總線供電，并可提供5V/500mA電源，具有獨(dú)立供電特點(diǎn)。(3)支持設(shè)備眾多，支持多種設(shè)備類，例如鼠標(biāo)，鍵盤，攝像頭等。(4)連接靈活，可以連接多個(gè)設(shè)備，最多可擴(kuò)127個(gè)，連接的方式也非常靈活，既可以使用串行連接，也可以使用集線器Hub把多個(gè)設(shè)備連接在一起再與PC的USB口相連。(5)速度快，支持高速數(shù)據(jù)傳輸，S3C2410帶有兩個(gè)USB主設(shè)備控制器和一個(gè)USB從設(shè)備控制器，這樣可以方便USB設(shè)備的使用。在設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)USB外設(shè)的時(shí)候，主要需要編寫三部分的程序：固件程序、USB驅(qū)動(dòng)程序和客戶應(yīng)用程序。USB的電路連接圖如圖25所示。圖25 USB電路連接圖USB接口的設(shè)備可以方便應(yīng)用到嵌入式系統(tǒng)中，具有USB接口的優(yōu)盤因?yàn)榇鎯?chǔ)容量大，價(jià)格低，在嵌入式系統(tǒng)中一般可以用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在門禁控制器中，可以用來存儲(chǔ)初始化的資料數(shù)據(jù)也可以存儲(chǔ)采集到的重要數(shù)據(jù)，方便用戶的保存和修改。另外，本系統(tǒng)中應(yīng)用到的視頻監(jiān)控就用到了USB接口的攝像頭。 界面顯示接口模塊設(shè)計(jì)LCD(Liquid Crystal Display)稱為液晶。LCD顯示器的基本工作原理是通過給不同的液晶單元供電，控制其光線的通過與否，從而達(dá)到顯示的目的。因此，LCD的驅(qū)動(dòng)控制器是對(duì)每個(gè)液晶單元的通電的控制。液晶工作時(shí)使用的是外部的光線，其光線照明方式有兩種：傳送式和反射式。由于液晶自己本身并不發(fā)光，所以與CRT相比，液晶顯示器的耗電量較低。本系統(tǒng)選用傳送式背光(CCFL)彩色STN液晶屏，LCD的控制器使用S3C2410的內(nèi)部集成的控制器。、320240像素、256色的彩色LCD屏。其可提供4/8/12/16位顏色模式，電源操作范圍寬()，低功耗設(shè)計(jì)可滿足系統(tǒng)省電的要求。為了保證LCD正常工作，一定要保證硬件正確連接，S3C2410與STNLCD屏的關(guān)鍵電路連接如26圖所示。S3C2410 STNLCD圖26 S3C2410與LCD連接圖(1)S3C2410上液晶數(shù)據(jù)線VD[19:23]、VD[10:15]、VD[3:7]分別對(duì)應(yīng)R、G、B的三色信息。一個(gè)R、G、B共16bits的組合代表了一個(gè)像素的信息。(2)S3C24lO上液晶電壓控制信號(hào)VM．VDEN與LCD的ENAB信號(hào)連接，保證數(shù)據(jù)的有效指示。(3)S3C2410液晶的位時(shí)鐘信號(hào)VCLK與LCD的時(shí)鐘信號(hào)CK連接。在VMVDEN信號(hào)有效的情況下，LCD控制器送出的數(shù)據(jù)在VCLK的上升沿送出，在下降沿時(shí)被LCD驅(qū)動(dòng)器采樣。(4)S3C2410的液晶幀時(shí)鐘信號(hào)VFVS與LCD的幀同步信號(hào)連接，LCD控制器在一個(gè)完整幀顯示完成后立即插入一個(gè)VFRAME信號(hào)，并開始新的一幀。(5)S3C24lO的液晶線時(shí)鐘信號(hào)VL．HS與LCD的行同步信號(hào)連接，LCD控制器在整個(gè)水平線數(shù)據(jù)移入LCD驅(qū)動(dòng)器后插入一個(gè)VLINE信號(hào)。 指紋識(shí)別模塊設(shè)計(jì)指紋采集器采集到指紋圖像后，才能被計(jì)算機(jī)進(jìn)行識(shí)別、處理，指紋圖像的質(zhì)量會(huì)直接影響到識(shí)別的精度以及指紋識(shí)別系統(tǒng)的處理速度，因此指紋采集技術(shù)是指紋識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。因?yàn)橹讣y的表面積相對(duì)較小，日常生活中手指常常會(huì)受到磨損，所以獲得優(yōu)質(zhì)的指紋細(xì)節(jié)圖像是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作。目前主要使用的指紋采集技術(shù)有光學(xué)指紋采集技術(shù)，半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)和超聲波指紋采集技術(shù)。光學(xué)指紋采集是歷史久遠(yuǎn)、使用最廣泛的技術(shù)，它是將手指放在光學(xué)鏡片上，手指在內(nèi)置光源照射下，用棱鏡將其投射在電荷耦合器件(CCD)上，進(jìn)而形成脊線(指紋圖像中具有一定寬度和走向的紋線)呈黑色、谷線(紋線之間的凹陷部分)呈白色的數(shù)字化的、可被指紋設(shè)備算法處理的多灰度指紋圖像。優(yōu)點(diǎn)是一定程度上適應(yīng)溫度的變異，較為廉價(jià)，可達(dá)到500DPI的較高分辨率，但存在要求足夠大的尺寸，且過分干燥和過分油膩的手指也將使光學(xué)指紋產(chǎn)品的效果變壞的缺點(diǎn)。 半導(dǎo)體指紋采集技術(shù)又有硅電容指紋圖像傳感器、半導(dǎo)體壓感應(yīng)傳感器和半導(dǎo)體溫度感應(yīng)傳感器三種類型。最常見的指紋傳感器是半導(dǎo)體指紋傳感器，它通過電子度量來捕捉指紋，在半導(dǎo)體金屬陣列上能結(jié)合大約100,O00個(gè)電容傳感器，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，按在傳感面上的手指頭的對(duì)應(yīng)點(diǎn)則作為另一極，傳感面形成兩極之間的介電層。由于指紋的脊和谷相對(duì)于另一極之間的距離不同(紋路深淺的存在)，導(dǎo)致硅表面電容陣列的各個(gè)電容值不同，測(cè)量并記錄各點(diǎn)的電容值，就可以獲得具有灰度級(jí)的指紋圖像。半導(dǎo)體指紋采集設(shè)備可以獲得相當(dāng)精確的指紋圖像，分辨率可高達(dá)600DPI，并且指紋采集時(shí)不需要光學(xué)采集設(shè)備要求的較大面積的采集頭。由于半導(dǎo)體芯片的體積小巧、功耗很低，可以集成到許多現(xiàn)有設(shè)備中，這是光學(xué)采集設(shè)備所無法比擬的。隨著各種工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，芯片的防靜電性能和耐用度也得到了很大的改善，現(xiàn)在許多指紋識(shí)別系統(tǒng)研發(fā)工作都采用半導(dǎo)體采集設(shè)備來進(jìn)行。本系統(tǒng)使用Veridi公司的半導(dǎo)體指紋采集傳感器FPS200，其核心技術(shù)是基于高可靠性硅傳感器芯片設(shè)計(jì)。FPS200是Veridi公司在吸收了己廣泛應(yīng)用的FPSll0系列傳感器優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，推出的新一代指紋傳感器。其表面運(yùn)用Veridi公司專利技術(shù)而制成，堅(jiān)固耐用，可防止各種物質(zhì)對(duì)芯片的劃傷、腐蝕、磨損等，F(xiàn)PS200能承受超過8KV的靜電放電(ESD)，因此FPS200可應(yīng)用在苛刻的環(huán)境下。FPS200采用CMOS技術(shù)，獲取的圖像為256300像素，分辨率為500DPI(點(diǎn)每英寸)并且內(nèi)置8位高速A/D轉(zhuǎn)換器，適合更復(fù)雜的手指，大大減低了誤識(shí)率(FAR)和拒識(shí)率(FRR)。其內(nèi)部控制邏輯如圖27所示。圖27 FPS200內(nèi)部邏輯圖 指紋識(shí)別的理論基礎(chǔ)由于識(shí)別技術(shù)的不斷成熟，基于人體生理特征的身份識(shí)別系統(tǒng)逐漸被人們開始采用。目前，從實(shí)用角度看，指紋識(shí)別技術(shù)要比其它生物識(shí)別技術(shù)更安全和更方便，這是因?yàn)?