【正文】 如圖 所示。 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 。 光學(xué) 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(xué)傳感器也具有相當(dāng)高的水平。光學(xué)全反射技術(shù)的原理是：光線照射到壓有指紋的玻璃表面時，由 CCD 獲得反射光線，反射光的數(shù)量依賴于壓在玻璃表面的手指指紋的脊和谷的深度以及皮膚與玻璃間的油脂和水分。下面簡單介紹一下這幾類指紋傳感器。其基本原理框圖如圖 所示 獲取指紋圖像指紋圖像預(yù)處理提取指紋特征點比對特征點 圖 指紋識別原理框圖 指紋采集 技術(shù)概述 指紋識別技術(shù)的進步和指紋傳感器技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。由于兩枚不同的指紋不會產(chǎn)生相同的特征數(shù)據(jù)，所以通過對所采 集到的指紋圖像的特征數(shù)據(jù)和存放在數(shù)據(jù)庫中的指紋特征數(shù)據(jù)進行模式匹配，計算出他們的相似程度，最終得到兩枚指紋的匹配結(jié)果，根據(jù)匹配結(jié)果來鑒別用戶身份 [5]。 兩枚指紋經(jīng)常會有相同的總體特征，但它們的局部特征（即特征點）卻不可能完全相同，因此，指紋識別技術(shù)通常使用指紋的總體特征如紋形、三角點等來進行分類，在用 局部特征如位置和方向等來進行識別用戶身份。基本紋路圖案有環(huán)型、弓型、螺旋型。指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征。 指紋是手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生的紋路。本系統(tǒng)的任務(wù)劃分為： taskStart()、taskFinger()、 taskUart()，其優(yōu)先級和功能如表 21 所示。它具有可移植性強、可裁減、完全搶占式多任務(wù)的實時內(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，對于對實時性和穩(wěn)定性要求很高的指紋系統(tǒng)來說，引入 μC/OSⅡ 無疑將大大改善其性能。 軟件設(shè)計 為了加快開發(fā)的進度，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用 μC/OSⅡ 嵌入式操作系統(tǒng)。 2. ARM 處理器：控制指紋傳感器采集指紋圖像，將指紋數(shù)據(jù)上傳給 PC 機。 系統(tǒng)硬件設(shè)計分為三部分： FPS200 與處理器接口設(shè)計、ARM 處理器及外圍接口設(shè)計、 UART 通信 接口設(shè)計。 應(yīng) 用 程 序設(shè) 備 驅(qū) 動 程 序μ C / O S Ⅱ 操 作 系 統(tǒng)A R M 開 發(fā) 板 + 指 紋 傳 感 器 圖 指紋采集系統(tǒng)框圖 硬件設(shè)計 圖 硬件 系統(tǒng) 框圖 硬件 系統(tǒng) 框圖如圖 所示。本設(shè)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(qū)動程序、 uart 驅(qū)動程序等，并再此基礎(chǔ)上編寫應(yīng)用程序，實現(xiàn)指紋圖像的采集。 本設(shè)計采用方案 3進行設(shè)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)。該系統(tǒng)以指紋傳感器FPS200為采集頭，以 ARM處理器為控制核心。但是 DSP處理的控制能力比較差，而且價格比較昂內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 貴 ， 適于高端指紋識別系統(tǒng)的開發(fā)。該系統(tǒng)以指紋傳感器 FPS200為采集頭，以數(shù)字信號處理器 DSP為控制和計算核心。該指紋采集系統(tǒng)能夠簡便、快速、低成本 的 獲取可靠的原始指紋灰度圖像 ，但由于控制芯片性能的限制，不能嵌入操作系統(tǒng)，系統(tǒng)實時性、穩(wěn)定性較差 。其中 FPS200采用 MCU模式接口 , 指紋數(shù)據(jù)通過 8位并行方式經(jīng)控制器 , 暫存于外擴的 數(shù)據(jù)存儲器 。 第 6 章 總結(jié)與展望 主要總結(jié)了 設(shè)計 所取得的成果 ，并為 后續(xù)研究 提出 了 一些 建 議。 第 4 章 指紋采集系統(tǒng)軟件設(shè)計 介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，重點設(shè)計了 FPS200 驅(qū)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。 論文的主要內(nèi)容 第 1 章 引言 介紹了 指紋識別技術(shù)， 課題 研究 的 目的 和意義 及 指紋 采集的研究現(xiàn)狀。以指紋采集的硅芯片為例，國際上的幾大廠商幾乎壟斷了國內(nèi)所有的市場。國內(nèi)上百家從事指紋識別技術(shù)應(yīng)用的企業(yè)除了北大高科，中科院自動化所和西安青松等幾家科研機構(gòu)擁有自主產(chǎn)權(quán)外，其 它 的多以代理國外產(chǎn)品為主，擁有自主知識產(chǎn)權(quán) 的 核心技術(shù)不多。中科院自動化所田捷研究員領(lǐng)導(dǎo)的生物特征研究小組開發(fā)的指紋識別算法在 FvC20xx國際指紋識別競賽中取得了優(yōu)異的內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 成績，在國際同行中很有影響。美國的 East Shore， Digital Persona， Veridi 等公司都有自動指紋識別產(chǎn)品面世。在國外由于其開發(fā)指紋識別系統(tǒng)比較早，而且主要利用計算機進行指紋識別，所以技術(shù)比較成熟。 90 年代末到現(xiàn)在，由于半導(dǎo)體指紋傳感器的出現(xiàn)，使得指紋識別的應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴大，在個人電腦上、個人數(shù)字助理、掌上電腦、手機等很多領(lǐng)域都開始使用 AFIS 技術(shù)，所以指紋采集的研究重點從光學(xué)傳感器轉(zhuǎn)移到了半導(dǎo)體傳感器。半導(dǎo)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(xué)傳感器的趨勢。 90 年代中期開始出現(xiàn)半導(dǎo)體的指紋傳感器。 指紋采集 發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀 指紋采集最關(guān)鍵的 環(huán)節(jié)是指紋傳感器。 綜上所述，對于應(yīng)用前景更為廣泛的嵌入式自動指紋識別系統(tǒng)來說，指紋原始圖像內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 數(shù)據(jù)采集顯得尤為重要。所謂“在線式”是通過與計算機聯(lián)機的先進指紋傳感器作為 專用指紋采集設(shè)備，將真實的人體指紋直接變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，實時傳輸給計算機。所謂“離線式”就是指在指紋采集時，利用某些中間介質(zhì) (如油墨和紙張 )來獲取指紋圖像，在 通過一定的技術(shù)手段將圖像數(shù)字化 并 輸入計算機，它屬于非實時采集。 同時 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、外傷等問題，這對高質(zhì)量的指紋采集技術(shù)產(chǎn)生 了 極大的挑戰(zhàn)，也是 自動指紋識別系統(tǒng) 研究者需要努力克服的問題。 課題研究的 目的 和意義 現(xiàn)在 指紋識別技 術(shù)發(fā)展空間越來越廣闊，但是在進行指紋識別之前，必須要采集一個清晰，可靠的指紋數(shù)據(jù)，才能為后續(xù)的識別工作打下一個良好的基礎(chǔ)，可以說，指紋采集是指紋識別技術(shù)中最為關(guān)鍵的一環(huán)。它可廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)身份認證、網(wǎng)絡(luò)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(lǐng)域。 從指紋識 別技術(shù)的特點可以看出，指紋識別技術(shù)作為身份驗證有著極大的優(yōu)越性。 4. 十指指紋各不相同，可以方便的構(gòu)成多種信息的組合。 2. 獨特性：指紋有明顯的獨特性，沒有兩個指紋完全相同的人，同一個人的十指指紋也有明顯的不同。研究和經(jīng)驗表明，生物識別技術(shù)可以利用的人體生理特征有：指紋、掌紋、面孔、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等等，每個人的這些特征都與別人不同，并且終生不變，因此就可以據(jù)此識別出人的身份。 生物識別技術(shù)是基于個人獨特的生理和行為特征進行自動身份驗證的一種方法，它是隨著信息技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種新型的身份認證技術(shù)。這種以“物”認人辦法的漏洞是顯而易見的，首先：合法的人如果遺失驗證其身份的“物”，則合法的人本身得不到合法的驗證；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證。從本質(zhì)上來說，這種方法驗證的是該人所持有的某種“物”，而不是驗證其本人。 μC/OSⅡ 。 關(guān)鍵詞： FPS200； 指紋 采集 ； μC/OSⅡ ； ARM615內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)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。 而后， 根據(jù)設(shè)計要求對 指紋 芯片進行了選型，確定了 系統(tǒng) 的 總體 設(shè)計 方案 ， 設(shè)計了硬件 開發(fā) 平臺 ； 在軟件方面， 編寫并調(diào)試了 FPS200 驅(qū)動 程序 、指紋采集 程序、串行 通信 程序等 。 本論文對指紋 采集 系統(tǒng)做了 初步的研究 及設(shè)計 ，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。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 嵌入式指紋采集系統(tǒng)的研究與設(shè)計 —— 指紋 采集 與綜合設(shè)計 摘 要 指紋采集技術(shù)是指紋識別技術(shù)中最為關(guān)鍵 的 技術(shù)之一。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。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(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)