基于S3C2410和MBF200的指紋采集系統(tǒng)設(shè)計
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指紋識別是一項高新技術(shù)，而指紋識別的前期工作就是指紋圖像采集。采集的圖像質(zhì)量對指紋識別丁作有重要影響。S3C2410是為手持設(shè)備設(shè)汁的一款低功耗、高度集成、內(nèi)含一個ARM920T核的微處理器。該處理器擁有獨(dú)立的16 KB指令Cache和16 KB數(shù)據(jù)Cache、MMU、支持TFT的LCD控制器、NAND閃存控制器、4路DMA、4路帶PWM的Timer、I／O端口、RTC、Touch Screen接口、2個USB主機(jī)接中、1個USB設(shè)備接口、SD主機(jī)接口和MMC接口、2路SPI端口、最高運(yùn)行頻率為203 MHz。指紋傳感器MBF200具有體積小、低功耗和低成本等特點(diǎn)，屬于電容性傳感器，其傳感器陣列由二維金屬電極組成，所有金屬電極充當(dāng)一個電容板，接觸的手指充當(dāng)另一個電容板，器件表面的鈍化層作為兩板的絕緣層，指紋紋理的凹凸會在傳感器陣列上產(chǎn)生變化的電容。進(jìn)而引起二維陣列上電壓的變化，形成指紋圖像。結(jié)合兩器件上述特點(diǎn)，這里選用S3C2410和MBF200構(gòu)成指紋采集系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
S3C2410與MBF200通訊支持MCU通訊方式、USB通訊方式和SPI通訊3種數(shù)據(jù)傳輸方式。此系統(tǒng)采用MCU和USB通訊方式。由于MCU通訊方式具有操作簡單、數(shù)據(jù)傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，這里討論基于MCU通訊的指紋采集系統(tǒng)。MBF200與S3C2410通訊的硬件框圖與指紋采集系統(tǒng)原理圖分別如圖1、圖2所示。
D[7：0]實(shí)現(xiàn)與S3C2410的通訊，索引寄存器對應(yīng)存儲空間的最低位為0，功能寄存器對應(yīng)最低位為1；當(dāng)跳針JP1，JP2，JP3跳到右邊時為MCU通訊方式；nGCS2與選通信號CSO連接，用于選通MBF200；S3C2410引腳nOE與MBF200的RD引腳連接，產(chǎn)生讀信號；S3C2410引腳nWE與MBF200的WR引腳連接，產(chǎn)生寫信號；電路中接2個LED，與MBF200引腳P1、P0相連，低電平亮，用于測試硬件電路；JP4連接EINT與MBF200的INTR中斷引腳；WAIT引腳用于在指紋采集時查看A／D轉(zhuǎn)換是否完成，防止在A／D轉(zhuǎn)換未完成時讀出隨機(jī)數(shù)據(jù)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集失??；MBF200供電電源選擇S3C2410引腳49提供的VDD33 V。
硬件平臺搭建好后通過向MBF200的CTRLC寫數(shù)據(jù)驗(yàn)證是否能控制兩個LED燈的點(diǎn)亮和熄滅。通過向索引寄存器寫MBF200功能寄存器的索引號來鎖定該寄存器，當(dāng)功能寄存器被鎖定時，才可以對該寄存器進(jìn)行讀寫操作。MBF200進(jìn)行數(shù)據(jù)采集必須正確配置幾個功能寄存器，它們配合使用才能完成指紋采集工作，下面對MCU工作模式下幾個重要寄存器進(jìn)行說明。
中斷控制寄存器ICR主要控制指紋傳感器的兩個中斷源：內(nèi)部中斷與外部中斷。其IT[1：0]位與IP[1：0]位需配合使用，通過產(chǎn)生中斷喚醒傳感器，當(dāng)IT[1：O]被設(shè)置成電平觸發(fā)時，IP [1：0]位要設(shè)置為上升沿或高電平有效；控制寄存器CTRLA寫非“0”值開始A／D轉(zhuǎn)換，讀該寄存器獲取指紋圖像數(shù)據(jù)，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行時，不能對該寄存器進(jìn)行寫操作，否則A／D)轉(zhuǎn)換不能繼續(xù)進(jìn)行，要等到上一個A／D轉(zhuǎn)換完成才能可讀該寄存器，否則會讀出錯誤的數(shù)據(jù)；控制寄存器CTRLB在初始化時要將AFDEN置位，以使能器件的自動檢測功能，AUTOINCEN置位以實(shí)現(xiàn)圖像采集時自動進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。
3 軟件接口設(shè)計
3．1 主程序設(shè)計
軟件設(shè)計主要實(shí)現(xiàn)S3C2410控制MBF200驅(qū)動程序的編寫。在ADS 1．2開發(fā)環(huán)境下采用移植性強(qiáng)的C語言編寫程序，目標(biāo)板上電后初始化整個采集系統(tǒng)，包括ARM系統(tǒng)的初始化和MBF200的初始化。
MBF200器件采集圖像通過檢測中斷開始，首先使能中斷，中斷寄存器清零。本程序采用電平觸發(fā)方式，在無指紋時引腳INTR是高電平，當(dāng)有指紋時變?yōu)榈碗娖?。因此，檢測中斷信號就是檢測引腳INTR的信號。程序向CTRLA寄存器寫0x02，采集整個區(qū)域的指紋圖像，圖像數(shù)據(jù)存儲在CTRLA寄存器。注意要等到上一個A／D轉(zhuǎn)換完成才能讀該寄存器，否則會讀出錯誤的數(shù)據(jù)。主程序流程如圖3所示。
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