【正文】 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)。它的傳感器是 256300 的陣列，可以在 ~5V的寬電壓范圍內(nèi)操作。 A/D 變換器的輸入可以是 MBF200的指紋傳感器陣列的輸出，也可以是由 MBF200 的 AIN 引腳接入的模擬信號(hào)。 ③ 特有自動(dòng)指紋檢測(cè)功能。功能寄存器用于對(duì)芯片進(jìn)行操作控制 。地址索引寄存器與數(shù)據(jù)寄存器分別用于對(duì)功能寄存器的地址選擇及數(shù)據(jù)的讀寫 。另外， 功能寄存器 256 300 傳感陣列 采樣電路 A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)寄存器 索引寄存器 控制電路 晶振電路 SPI USB 多頻振蕩電路用于為芯片提供時(shí)鐘信號(hào)。 MBF200 功能寄存器的地址和功能如表 所示。另外， THR 用于在自動(dòng)檢測(cè)指紋時(shí)設(shè)置門限電壓。無(wú)論在哪一種總線接口模式下，對(duì) MBF200 的控制都是通過(guò)寫它的控制寄存器來(lái)完成的，包括 CTRLA, CTRLB, CTRLC。 表 寄存器 CTRLA 功能表 位 名稱 功能 74 保留，這些位寫 0 3 AINSEL 選擇需要 A/D 轉(zhuǎn)換的模擬源 2 GETSUB 是否自動(dòng)獲取設(shè)定的矩形圖像 1 GETIME 是否自動(dòng)獲取整個(gè)圖像 0 GETROW 是否自動(dòng)獲取特定的一個(gè)圖像 AINSEL:寫該寄存器來(lái)初始化圖像轉(zhuǎn)換 。 GETSUB, GETIMG 和 GETROW 三位選定了一種圖像存取模式并且初始化了 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換序列。向 GETSUB,GETIMG 和 GETROW 中的任意一位寫入一個(gè) “1”，都將放棄當(dāng)前對(duì)應(yīng)模式的圖像獲取并重新開始新的該模式的圖像獲取，而且這三位每次最多只能有一位被置成 “1”。當(dāng)GETIMG 被置成 “1”后， MBF200 會(huì)完成以下一系列動(dòng)作 : (1)行地址被置成 0。 (3)自動(dòng)開始圖像的行獲取 。 當(dāng)向 CTRLA 中寫 “0”時(shí)，除了會(huì)清除 AINSEL 之外，并不會(huì)使MBF200 放棄當(dāng)前的圖像。 (2) CTRLB(控制寄存器 B) CTRLB 寄存器用于控制 MBF200 的啟動(dòng)并顯示其工作狀態(tài)，必須在程序的最開始對(duì)它的位 0 和位 2 置 “1”，以使能 MBF200。 表 寄存器 CTRLB 功能表 位 名稱 功能 76 MODE[1: 0] 只讀位，反映 MODE [1: 0]引腳的狀態(tài) 5 RDY 只讀位，反映 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài) 4 保留，對(duì)這些位寫 0 3 AFDEN 設(shè)置自動(dòng)手指探測(cè)功能 (AFD)開啟或關(guān)閉 2 AUTODEN 設(shè)置地址地動(dòng)增加功能關(guān)閉或開啟 1 XTALSEL 選擇芯片的時(shí)鐘源 0 ENABLE 是能或關(guān)閉芯片 控制寄存器 CTRLB 中的 AUTOINCEN 位用于設(shè)置是否啟動(dòng)自動(dòng)增加行列地址寄存器的值。一旦某行的最后一個(gè)像素的灰度值被讀取后，則行地址自動(dòng)增加，同時(shí)這行的第一個(gè)像素的 A/D 轉(zhuǎn)換自動(dòng)開始。 MBF200 通過(guò) MODE[1:0]管腳來(lái)控制輸出這四種狀態(tài)。 表 MBF200 的操作模式 MODE [1， 0] 描述 00 MCU 接口模式 01 SPI 接口模式 10 USB 模式，用內(nèi)部 ROM 11 USB 模式，用外部 ROM 在微處理器接口模式中，可將 MFB200 與 ARM 相連，且其接口形式非常簡(jiǎn)單。其操作真值表如表 所列?？蓪⑾到y(tǒng)配置為 SPI 主操作 (Master)與從操作 (Slave)，其接口形式與一般的串行外圍接口方式一致。 為了加快圖像的采集速度，系統(tǒng)中選用了 MCU(Microcontroller Unit: 微控制單元 )模式，因此將 MODE[1:0]管腳通過(guò) l0K 的下拉電阻接地。 MBF200 接口電路設(shè)計(jì) 指紋采集電路原理圖如圖 所示 圖 指紋采集電路原理圖 使用微處理器接口 (Microprocessor Bus Interface)將用到 MBF200的以下引腳 : D[7:0], A0,/RD,/WR,/CSO,CS1,EXTINT,/INTR,/WAIT。在使用微處理器模式時(shí)， SPI 模式和 USB 模式被禁止 ARM 處理器及外圍電路接口設(shè)計(jì) ARM 特點(diǎn)及選型 ARM(Advanced RISC Machines)是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的 RISC(Reduced Instruction Set Computer:精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī) )處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)、教育類多媒體、移動(dòng)式應(yīng)用等。利用這種合伙關(guān)系， ARM 很快成為許多全球性 RISC 標(biāo)準(zhǔn)的締造者。 目前應(yīng)用較多的是下面幾個(gè)系列。其中， ARM7, ARM9, ARM9E 和 ARM10 為 4 個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來(lái)滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 ARM7 系列微處理器為低功耗的 32 位 RISC 處理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。 (2)極低的功耗，適合對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用，如便攜式產(chǎn)品。 (4)代碼密度高并兼容 16 位的 Thumb 指令集。 (6)指令系統(tǒng)與 ARM9 系列、 ARM9E 系列和 ARM 10E 系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級(jí)換代。 ARM7 系 列 微 處 理 器 包 括 如 下 幾 種 類 型 的核 :ARM7TDMI,ARM7TDMIS,ARM720T,ARM7EJ 。 TDMI 的基本含義為 : T:支持 16 位壓縮指令集 Thumb. D:支持片上 Debug. M:內(nèi)嵌硬件乘法器 (Multiplier). I:嵌入式 ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn) S3C44B0X 芯片 S3C44B0X 是 Samsung（三星）公司的 16/32 位 RISC 處理器，內(nèi)含一個(gè)由 ARM 公司設(shè)計(jì)的 16/32 位 ARM7TDMI RISC 內(nèi)核，也是 ARM7系列中使用最廣泛的一種內(nèi)核（ T：表示支持 16 為壓縮 指令集 Thumb；D：表示支持片上 Debug； M：內(nèi)嵌硬件乘法器（ Multiplier）； I： 嵌入式 ICE，支持片上 斷點(diǎn) 和調(diào)試點(diǎn)）， S3C44B0 通過(guò)全面的、通用的片上外設(shè)，大大 減少了系統(tǒng)電路中除處理器以外的元器件配置，從而最小化系統(tǒng)成本。 圖 S3C44B0X 管腳結(jié)構(gòu) (2) S3C44B0X 功能引腳的配置 S3C44B0X 采用 LQFP160 封裝，除去通用的 71 個(gè) I/O 外，還有很多功能引腳，在系統(tǒng)的初始化程序中，根據(jù)系統(tǒng)本身對(duì)處理器的要求可通過(guò) Boot Loader 程序用軟件的方式來(lái)設(shè)置一些功能引腳，但是一些功能引腳我們必須用硬件的方式來(lái)設(shè)置它的屬性，所以，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的初期，我們必須了解一些關(guān)鍵的功能引腳的屬性，然后才能來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖。 ENDIAN: pin55，輸入 :它確定數(shù)據(jù)類型是 littleendian 還是bigendian,邏輯電平在復(fù)位期間由該管腳的上拉下拉電阻確定。本系統(tǒng)使用 01:16bit ， 其 余 方 式 為00:8bit,01:16bit,10:32bit,11:Test Mode。 00: Crystal PLL on, 01:External PLL on, 10amp。 PLLCAP: pin66:PLL 濾波電容。 EXTCLK: pin67:EXTCLK 輸入 :當(dāng) OM[3:2]選擇外部時(shí)鐘時(shí)的外部時(shí)鐘輸入信號(hào)線，不用時(shí)必須接高 ()。當(dāng)使用晶體時(shí)，該引腳為晶體輸入 。 nGCS[0:7]: pin1720,pin2326:輸出 :芯片選擇，當(dāng)存儲(chǔ)器地址在相應(yīng)段的地址區(qū)域時(shí)被激活。一般情況下， ARM 處理器的外設(shè)片選引腳都應(yīng)該與相應(yīng)的 nGCS 引腳相連。 電源電路設(shè)計(jì) S3C44B0X 芯片為了降低功耗，其內(nèi)核采用 電壓，主要為芯片內(nèi)部邏輯提供電壓，包括 CPU 和其他所有外設(shè)邏輯； I/O 電壓為 ，在末級(jí)需要三組電源，分別是 5V, 和 。 和 電源電路原理圖如圖 所示。在圖中二極管 D9 是為了防止反接電源而燒毀電路， C73,C74 起穩(wěn)壓的作用。 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 目前所有的微控制器均為時(shí)序電路，需要一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)才能工作，大多數(shù)微控制器具有部分晶體振蕩器電路。晶振電路原理圖如圖 所示。 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 微控制器在上電時(shí)狀態(tài)并不確定，如果微處理器一上電就工作，則容易發(fā)出錯(cuò)誤的指令、執(zhí)行錯(cuò)誤操作。這個(gè)復(fù)位邏輯需要一個(gè)復(fù)位信號(hào)才能工作。復(fù)位電路原理圖如圖 所示。 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。 JTAG 測(cè)試允許多個(gè)器件通過(guò) JTAG 接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè) JTAG 鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。TDI 為測(cè)試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過(guò) TDI 引腳輸入 JTAG 接口 。TMS 為測(cè)試模式選擇， TMS 用來(lái)設(shè)置 JTAG 接口處于某種特定的測(cè)試模式 。 JTAG 編程方式是在線編程，簡(jiǎn)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(jìn)度。 JTAG 的邏輯則由運(yùn)行在 PC 上的軟件實(shí)現(xiàn)，所以在理論上，任何一個(gè)簡(jiǎn)單 JTAG電纜，都可以支持各種應(yīng)用軟件，如 Debug 等。 本系統(tǒng)的 JTAG 電路原理圖如圖 所示。 存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì) S3C44B0X 自身不具有 ROM，只有一個(gè) 8K 的 Cache，起一個(gè)數(shù)據(jù)緩存作用，因此必須外接 ROM 器件來(lái)存儲(chǔ)掉電后仍需要保存的代碼和數(shù)據(jù)。 除去內(nèi)部的寄存器和 Cache，其它資源都由外部存儲(chǔ)器控制器通過(guò)片選端來(lái)控制的。為了使處理器對(duì)各個(gè)設(shè)備的訪問(wèn)互補(bǔ)干擾，應(yīng)該將不同類型的設(shè)備映射到不同的 BANK 內(nèi)。 BOOT ROM 數(shù)據(jù)線寬度為16 位 ， 選 用 ST39VF160A 地 址 空 間 范 圍 從 0x00000000 到 選用 K4S641632F 容量為 8MB，地址范圍變?yōu)?x0c800000 到 0x0CFFFFFF。同時(shí)在后續(xù)的軟件編程時(shí)也需要注意選擇存儲(chǔ)下載程序的地址。 Flash 存儲(chǔ)器技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)相當(dāng)成熟了，在嵌入式系統(tǒng)中已經(jīng)取代了 EPROM和 EEPROM。 5． 片外 FLASH 選用了 16bit 的 SST39VF160，該芯片是 SST公司的一個(gè) 1M 16 的 CMOS 多功能 Flash(MPF)器件，由SST 特有的高性能 SuperFlash 技術(shù)制造而成，編程或擦除操作電源電壓為 ，提供了固定的擦除和編程時(shí)間。 6． 7． 圖 FLASH 電路原理圖 8． Flash ROM 映射到系統(tǒng)的 Bank0 上，也就是說(shuō)，系統(tǒng)上電時(shí)處理器即從 Flash ROM 的 0x00000000 地址處取得指令開始運(yùn)行。 9． (2) SDRAM 存儲(chǔ)電路 10． 同步內(nèi)存 (SRAM)就是指它同系統(tǒng)時(shí)鐘同步，系統(tǒng)時(shí)鐘控制CPU 和 SDRAM,可以取消等待周期，減少數(shù)據(jù)存取時(shí)間。 SDRAM 也采用了多體(