【正文】 LPC2210ARM微處理器內(nèi)部不含有 FLASH存儲(chǔ)器，因此必須外擴(kuò) FLASH芯片作為其程序存儲(chǔ)器。具有極高的單元密度，可以達(dá)到高存儲(chǔ)密度，并且寫(xiě)入和擦除的速度也很快。應(yīng)用程序可以直接在 FLASH上運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng) RAM中。 FLASH存儲(chǔ)器又分兩種，一種為 NOR型 FLASH，另一種為 NAND型 FLASH。 在本課題設(shè)計(jì)的非接觸式 CI卡讀卡器中， C2值如表 42所示 ： 表 42 C2電容值表 電容 值（ pf） C32 150 C24 18 C26 150 C27 22 FLASH 模塊 FLASH存儲(chǔ)器又稱(chēng)閃存，是一種可在線(xiàn)多次擦除的非易失性存儲(chǔ)器，即掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。不同類(lèi)型的卡和不同的使用環(huán)境都將影響讀卡器的性能表現(xiàn)，這就需要在確定了卡的類(lèi)型之后，在實(shí)際的使用環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)，確定不同的 C2值，使讀卡器具有最好的性能表現(xiàn)。 (3)天線(xiàn)藕合電路圖 天線(xiàn)藕合電路圖如圖 47所示 ： 圖 47 天線(xiàn)藕合電路圖 廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 32 圖中電容 C2 C2 C2 C27 (通稱(chēng) C2)的值是由天線(xiàn)的電感值決定的，并且需要根據(jù)天線(xiàn)的形狀進(jìn)行調(diào)整。 (2)天線(xiàn)電感的 計(jì)算 天線(xiàn)的電感必須介于 80nH和 。天線(xiàn)的直徑必須介于 — 。 (1)天線(xiàn)大小和讀寫(xiě)距離 由于 MF RC5000是低功耗設(shè)計(jì)，因此卡和天線(xiàn)之間的 耦合 系數(shù)必須滿(mǎn)足一定的值，卡和天線(xiàn)之間的藕合系數(shù)不能低于 。此外，由于 Mifare卡是無(wú)源非接觸式 IC卡，其能量是通過(guò)天線(xiàn)感應(yīng)來(lái)的。與之相反，天線(xiàn)的傳輸帶寬與品質(zhì)因數(shù) Q值成反比。因此，對(duì)讀卡器天線(xiàn)的構(gòu)造就有三個(gè)基本要求 ： 首先是使天線(xiàn)線(xiàn)圈的電流最大，用于產(chǎn)生最大的磁通量 ； 其次是功率要匹配，以最大程度地利用產(chǎn)生磁通量的可 用能量 ； 最后是要有足夠的帶寬，以無(wú)失真地傳送用數(shù)據(jù)調(diào)制的載波信號(hào)。根據(jù) SP708芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 30 帶手動(dòng)復(fù)位的復(fù)位電路如圖 46所示。該芯片屬于微處理器監(jiān)控器件，其集成有一個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器，一個(gè)微處理器復(fù)位模 塊，一個(gè)供電失敗比較器，及一個(gè)手動(dòng)復(fù)位輸入模塊。針對(duì) LPC2210ARM微處理器 10口的電壓范圍 — ，所以其復(fù)位門(mén)檻應(yīng)當(dāng)選擇為 圖 45 阻容復(fù)位電路 本系統(tǒng)出于系統(tǒng)穩(wěn)定性的考慮，采用了專(zhuān)門(mén)復(fù)位芯片復(fù)位的方式，且具有手動(dòng)復(fù)位功能。如果系統(tǒng)不需要手動(dòng)復(fù)位，可以選擇 MAX809，如果系統(tǒng)需要手動(dòng)復(fù)位，可以選擇 SP708SCN。圖 45為最簡(jiǎn)單的阻容復(fù)位電路，此電路成本低廉，但不能保證任何情況都產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號(hào)。一些微處理器自己在上電時(shí)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，但大多數(shù)微處理器需要外部輸入這個(gè)信號(hào)。為解決這個(gè)問(wèn)題，所有微處理器有一個(gè)復(fù)位邏輯，它負(fù)責(zé)將微處理器初 始化為某個(gè)確定的狀態(tài)。 7805芯片外部接 4個(gè)穩(wěn)壓電容即可為指紋識(shí)別模塊提供5V電源，同時(shí)又為 SPXlll7提供前級(jí)電源。 鑒于本指紋識(shí)別系統(tǒng)功率較小，且考慮到成本問(wèn)題，因而采用了圖 44所示的模擬電源設(shè)計(jì)。 根據(jù)系統(tǒng)在 5V上消耗的電流和體積、成本等方面的考慮，前級(jí)電路可以使用開(kāi)關(guān)電源，也可以使用模擬電源。這樣，就需要前級(jí)電路調(diào)整一下。 廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 28 S P X 1 1 1 7 M 3 3 . 3+ 5 V V D D 3 . 3 V V D D 1 . 8 VV I N V O U TGNDS P X 1 1 1 7 M 3 1 . 8+ 5 VC 4 41 0 4C 71 0 u F圖 4 3 電 源 系 統(tǒng) 末 級(jí) 電 源 設(shè) 計(jì) 圖C 3 31 0 4C 61 0 u FV I N V O U TGND 低壓差電壓調(diào)節(jié)芯片 SPXlll7允許輸入電壓可達(dá) 20V，但太高的電壓會(huì)使芯片的發(fā)熱量上升，若系統(tǒng)散熱性能不好，會(huì)影響芯片的性能。 SPXlll7輸出電壓可調(diào)節(jié)，可以選擇 ， ， ， ， 。 SPXlll7有 很低的靜態(tài)電流，在滿(mǎn)負(fù)載時(shí)其低壓差僅為 。 SPXlll7是一個(gè)低功耗正向電壓調(diào)節(jié)器，可以用在一些高效率、小封裝的低功耗設(shè)計(jì)中。因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)這三組電壓的要求比較高，且其功耗不是很大，所以不適合用開(kāi)關(guān)電源，應(yīng)當(dāng)用低壓差模擬電源。 整個(gè)系統(tǒng)在 ，由于整個(gè)系統(tǒng)所消耗的電流不超過(guò) 30mA， 這樣，電源系統(tǒng) 能夠提供 60mA即可。 由 LPC221OAMR的數(shù)據(jù)手冊(cè)可知，其 70mA，其他部分無(wú)需 。在本嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)中，因未使用 LPC2210ARM的 A/D轉(zhuǎn)換功能，因此模擬電源和數(shù)字電源可以不分開(kāi)供電。因此，理想情況下電源系統(tǒng)需要提供 4組獨(dú)立的電源 ： 兩組 ，他們需要單點(diǎn)接地或大面積接地。 1I2C 串 行 接 口E I N T 3 : 08 C A P 08 M A TA i n 3 : 0A i n 7 : 4P 0 , 3 0 : 0P 1 , 3 1 : 1 6 , 1 : 0P 2 , 3 1 : 0P 3 , 3 1 : 0P W M 6 : 1C S 3 : 0 *A 2 3 : 0 *B L S 3 : 0 *O E , W E *D 3 1 : 0 *S C L S D AC S K 0 , 1M O S I 0 , 1M I S O 0 , 1S S E L 0 , 1T D 0 , 1R D 0 , 1D S R 1 , C T S 1D C D 1 , R l 1XTAL1XTAL2RESETTRST(1)TMS(1)TCK(1)TDI(1)TDO(1)圖 4 2 L P C 2 2 1 0 A R M 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖 廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 27 設(shè)計(jì)電源的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一個(gè)權(quán)衡的過(guò)程，必須考慮輸入的電壓、電流，輸出的電壓、電流、功率，功耗限制，成本限制，電磁干擾等各方面因素。 1外 部 存 貯 器 控 制1 6 K B S R A MI N T E R N A L S R A M C O N T R O L L E RA H B 譯 碼 器V P B 分頻 器A H B T O V P B橋A R M 7 局 部 總 線(xiàn)A M B A A H B 先 進(jìn) 的 高 性 能 總 線(xiàn)系 統(tǒng) 時(shí) 鐘實(shí) 時(shí) 時(shí) 鐘P W M 0通 用 I / OA / D 轉(zhuǎn) 換 器捕 獲 / 比 較 定 時(shí) 器 0 amp。一個(gè)好的系統(tǒng)電源，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定性的提高、減少系統(tǒng)故障率都有極 其重要的作用。軟件可以控制該模塊讓引腳與特定的片內(nèi)外設(shè)相連接。 VPB外設(shè)也分配了 2M字節(jié)的地址空間，從 ，每個(gè) VPB外設(shè)在 VPB地址空間內(nèi)都分配了 16K字節(jié)地址空間。 AHB高性能總線(xiàn)外設(shè)分配了 2M字節(jié)的地址范圍，它位于 4G字節(jié) AMR存儲(chǔ)器空間的最頂端。 LPC2210ARM 微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述 LPC2210ARM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 42所示，它包含一個(gè)支持仿真的 ARM7TDMI – S微處理器、與片內(nèi)存儲(chǔ)器控制器接口的 ARM7局部總線(xiàn)、與中斷控制器接口的 AMBA 高性能總線(xiàn)和連接片內(nèi)外設(shè)功能的 VLSI外設(shè)總線(xiàn)。當(dāng)前臺(tái)任務(wù)使用片內(nèi) Real Montitor軟件調(diào)試時(shí)，中斷服務(wù)程序可繼續(xù)執(zhí)行。 Boot裝載程序通過(guò) UART0將應(yīng)用程序裝入器件的 RAM中并使其在RAM，扣執(zhí)行。 Boot裝載程序?qū)崿F(xiàn)在系統(tǒng)編程 (ISP)和在應(yīng)用編程 (IAP)。 ，每組的容量高達(dá) 16M字節(jié)。 廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 25 8/16/32位可選。 FLASH程序存儲(chǔ)器。 LPC2120AMR微處理器無(wú)需擴(kuò)展外部 ARM，內(nèi)部含 有 16 K字節(jié)的 RAM存儲(chǔ)器，此存儲(chǔ)器可用于臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，亦可用于程序存 儲(chǔ)器空間，實(shí)現(xiàn) RAM中的程序調(diào)試。型號(hào) ARM7DTIM 中 T代表支持 16位壓縮指令集 (Thmub指令集 )， D代表支持片上 Debug， M代表內(nèi)嵌硬件乘法器 (Mu ltiplier)， I代表支持片上斷電和調(diào)試點(diǎn) (ICE)。 LPC2210AMR微處理器具有如下特性 : 144腳 ARM7TDMIS微處理器。 LPC2210ARM微處理器為 144腳封裝，內(nèi)部具有 2個(gè) 32位定時(shí)器、 4路 10位ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器、 9個(gè)外部中斷源、多達(dá) 76個(gè)通用 IO口。Thumb指令集的 16位指令長(zhǎng)度使其可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) A哪代碼兩倍的密度，卻仍然保持 ARM指令的大多數(shù)性能上的優(yōu)勢(shì)。片內(nèi) 128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使 32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行。 LPC2210ARM 微處理器 LPC2210ARM 微處理器簡(jiǎn)介 LPC2210ARM微處理器是菲利浦電子集團(tuán)推出的 32位 ARM7TDMIS內(nèi)核微處理器產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有性能高、功耗低、運(yùn)行速度快等特點(diǎn)，因此該產(chǎn)品在汽車(chē)電子、醫(yī)療器械、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。圖 41為本系統(tǒng)的硬件整體結(jié)構(gòu)圖。 LPC221OARM的通用 IO口與液晶顯示屏、鍵盤(pán)相連，完成與用戶(hù)的交互操作。 微處理器與上位機(jī)的通訊程序模塊 ： 負(fù)責(zé)通過(guò) USB協(xié)議實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通訊。 微處理器與 IC卡的通訊程序模塊 ： 要負(fù)責(zé)微處理器與 IC卡之間數(shù)據(jù)和命令的傳輸。根據(jù)他們之間的協(xié)議，設(shè)計(jì)編寫(xiě)他們之間的通訊程序。按操作流程或系統(tǒng)職能，上位機(jī)軟件主要由以下幾部分構(gòu)成 ： ； ； /寫(xiě) IC卡。 本次設(shè)計(jì)一體化指紋 IC 卡設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)如圖 34所示。 USB接口具有較高的通訊速率，可以廣西大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 飛機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng) 21 U S B 接 口 電 路I C 卡 座 及 讀寫(xiě) 電 路指 紋 傳 感 器微 處 理 器電 源 管 理 電 路圖 3 4 設(shè) 備 的 硬 件 結(jié) 構(gòu) 圖 滿(mǎn)足大量數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)靡?，并且可以提?500毫安的電流，無(wú)需外接電源適配器。 控制整個(gè)系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)部分發(fā)出指令和控制。 IC讀卡器用于讀 IC卡。 根據(jù)上述功能要求，系統(tǒng)的硬件部分主要包括指紋識(shí)別模塊、微處理器、IC讀卡器 、電源管理器件、存儲(chǔ)器等。這時(shí)候再讀取卡中的指紋數(shù)據(jù)，就可以進(jìn)行比 對(duì)，通過(guò)比對(duì)結(jié)果的匹配或者不匹配判斷持卡人的合法性。 IC卡的身份認(rèn)證過(guò)程 ： 如果發(fā)卡時(shí)采集的是拇指、食指或者中指三枚指紋，這時(shí)候就可以任意采集持卡人的這三枚指紋中的一枚。在指紋 IC卡的發(fā)卡過(guò)程中，提取 指紋特征值時(shí)使用的算法不同，指紋數(shù)據(jù)大小也會(huì)不一樣，還會(huì)影響以后的身份認(rèn)證。它首先需要通過(guò)傳感器來(lái)采集用戶(hù)的指紋圖像，這時(shí)候采集的指紋圖像一般需要對(duì)同一枚指紋采集多次，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選取效果最佳的一枚指紋圖像進(jìn)行處理，在完成圖像增強(qiáng)、銳化等處理之后，就可以提取的指紋特征值，寫(xiě)入到指紋 IC卡中，寫(xiě)入的指紋數(shù)據(jù)也稱(chēng)作模板，不同的指紋算法得到的模板大小也不盡相同，但是一般不會(huì)超過(guò) 1K字節(jié)大小。 用指紋 IC卡進(jìn)行身份認(rèn)證需要經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程 ： 發(fā)卡過(guò)程和身份認(rèn)證過(guò)程。 這種方式的優(yōu)點(diǎn) ： 驗(yàn)證時(shí)不需要網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、費(fèi)用低。適用于銀行、社會(huì)保險(xiǎn)等有完備的 C/S網(wǎng)絡(luò)體系，且需要較高安全保證的行業(yè)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是避免手 工輸入用戶(hù) ID號(hào)的環(huán)節(jié)，使用方便、自動(dòng)化程度高。嵌入式系統(tǒng)的使用較為靈活，可以在很多場(chǎng)合應(yīng)用，而連接 PC的桌面應(yīng)用系統(tǒng)需要連接計(jì)算機(jī)才能完成身份認(rèn)證的功能，限制了這種系統(tǒng)在許多方面的應(yīng)用。首先使用指紋圖像采集器讀取指紋圖像，然后由 PC機(jī)處理指紋圖像并提取其特征值，最后與 IC卡中的指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)完成身份認(rèn) 證。 一般，指紋 IC卡系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有兩種方案 ： 連接 PC的桌面應(yīng)用系統(tǒng)和嵌入式脫機(jī)系統(tǒng)。使用指紋識(shí)別技術(shù)可以省去記憶密碼的煩惱，而且指紋的特殊性決定了更高的安全性。 一體化指紋 IC卡設(shè)備的設(shè)計(jì)方法 一體化指紋 IC卡設(shè)備是指紋識(shí)別技術(shù)和 IC