1、 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)1 1 引言引言2 2 指紋采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)指紋采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)2 21 1 指紋采集模塊指紋采集模塊2 22 2 數(shù)據(jù)處理與顯示數(shù)據(jù)處理與顯示3 3 系統(tǒng)軟件設計及實現(xiàn)系統(tǒng)軟件設計及實現(xiàn)4 4 試驗結(jié)果分析試驗結(jié)果分析5 5 結(jié)語結(jié)語 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 在個人身份識別領(lǐng)域，指紋識別作為目前最為成熟的生物識別

2、技術(shù)之一，成為很多應用場合的首選。和PC環(huán)境相比，嵌入式系統(tǒng)有著體積小，功耗低的特點，由于功能相對專一，在穩(wěn)定性，可靠性和安全性上有一定優(yōu)勢。所以現(xiàn)在嵌入式系統(tǒng)不僅應用在移動設備上，而且在固定場合的身份識別系統(tǒng)也被越來越多的采用。 WinCENet嵌入式操作系統(tǒng)是微軟公司推出的一種全新開發(fā)的操作系統(tǒng)，具備搶先式多任務功能以及強大的通訊能力，專門應用在信息設備，移動應用，消費類電子產(chǎn)品以及嵌入式應用等非PC領(lǐng)域，目前已經(jīng)發(fā)展到50版本。本文涉及的指紋采集設備工作在以arm920T為內(nèi)核的嵌入式系統(tǒng)上。設計這套系統(tǒng)的目的是進行便攜式指紋識別儀器應用研究，并提供一個指紋識別算法平臺。www.embe

3、 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 系統(tǒng)采用嵌入式32位arm器件S3C2440作為主控CPU，由指紋圖像的采集模塊，核心處理模塊，RAM，EEP一ROM，外部存儲器，LCD顯示模塊，接口模塊7個部分組成。圖l給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 現(xiàn)有的光學傳感器的體積都較大，成像結(jié)果要經(jīng)過變換才可以使用。該采集系統(tǒng)采用Veridicom公司的FPS200固體指紋識

4、別傳感器設計而成。FPs200是一種性能優(yōu)越，功耗低，價格便宜的指紋識別傳感器。由于其特殊的EDS保護，特別窄小的物理尺寸，以及獨特的省電特性，使傳感器尤其適合嵌入式系統(tǒng)使用。主要原理是，在指紋圖像感知區(qū)域集成了二維金屬電極陣列，每根電極充當電容一極，在傳感器表面，二極之間有一層鈍化層作為電容的介電層。由于指紋的脊和谷與傳感器接觸時會產(chǎn)生不同的電容值，測量這些不同的數(shù)值即形成圖像。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 與同類產(chǎn)品相比，F(xiàn)PS200的性能特點如下： (1)支持多接口模

5、式。FPS200有3種接口模式，8位的系統(tǒng)總線接口，集成全速的USB接口和集成的串行外設接口，使芯片的應用設計更加靈活。芯片集成USB控制器，大大減少了USB電路設計的工作量，同時USB接口協(xié)議支持更高的傳輸速率； (2)自動指紋檢測功能。FPS200可自動檢測手指是否放在傳感器上，如果有，則進入工作狀態(tài)；否則，進入睡眠狀態(tài)。此設計不需輪詢檢測指紋，提高了芯片的丁作效率； 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) (3)FPS200內(nèi)部包括一個新的二階的AD轉(zhuǎn)換器，功耗低(75)；FPS

6、200傳感器單元間距變小，提高了傳感器陣列的機械強度。 系統(tǒng)采用USB接口模式，設計中請注意：FPS200的工作電壓是3.336 V，而USB的供電電壓是5 V，所以要用電壓轉(zhuǎn)換芯片實施電壓轉(zhuǎn)換；FPS200通過MODEl和MODEO 2個引腳來實現(xiàn)接口模式的選擇。在USB接口模式下，將微處理器接口模式和SPI予以屏蔽。此時MODE1：0=l0b，采用FPS200內(nèi)部ROM；其他部分引腳CS0,CSl，MOSI，MOSO被屏蔽，引腳懸空；XTAL1與XTAL2之間接12MHz晶體電路；FPS200內(nèi)部的多頻振蕩器不工作。圖2給出FPS200傳感器和系統(tǒng)的連接電路。www.embedtrain.

7、org 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 系統(tǒng)微處理器模塊采用ARM2440開發(fā)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用Samsung公司的arm處理器S3C2440，由6層板設計。該開發(fā)系統(tǒng)在盡可能小的面板上(120mmx90mm)集成64MBSDRAM,64MB NAND Flash，lMB B00T Flash，RJ一45 網(wǎng)卡，音頻輸入和輸出，USB Host，USB Slave，標

8、準串口，SD卡插座等設備接口，支持LCDSTN液品屏接口，可以接各種單色，偽彩，真彩液晶屏，并含有觸摸屏接口。通過預留的USB口可實時地將數(shù)據(jù)導入U盤或者PC機硬盤中。 現(xiàn)在的SD卡成本低，容量大，所以存儲模塊采用SD卡進行圖像存儲。液晶顯示模塊采用Samsung公司的35寸TFT(帶觸摸)，通過液晶屏的觸摸功能或USB鼠標，可以方便的對測試系統(tǒng)進行窗口化操作。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 采用EVC工具開發(fā)上位機軟件，可直接在Windows CE5環(huán)境下運行。上位機軟件是

9、控制系統(tǒng)運行的重要部分，主要完成人機接口，指紋圖像的采集并處理系統(tǒng)和采集模塊的通訊。系統(tǒng)軟件可分為主程序模塊、通許模塊和指紋采集模塊。主程序模塊主要完成界面顯示，人機接口，模塊調(diào)用等功能；指紋采集模塊完成指紋圖像的采集；通訊模塊負責接受數(shù)據(jù)和發(fā)送由人機接口控制的寄存器的修改指令。 為了能夠采集指紋，首先必須初始化FPS200的相關(guān)寄存器，按照傳感器的技術(shù)要求，初始化寄存器CTRLB，DTR，DCR和PGC的值，以設置傳感器的工作方式，調(diào)整傳感器靈敏度，為指紋采集做好準備。改變DTR的值可以改變電容的放電時間，DCR控制放電電流的大小，PGC控制放大器增益，當DTR和DCR值增大時，圖像變白，對

10、比度降低。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 通過寫寄存器CTRLA可選擇采集指紋的方式，有3種指紋采集方式：采集某行(GETROW)；采集子圖像(GETSUB)，采集整幅圖(GETIMG)。選擇不同的采集方式，需要初始化的行列寄存器則不同。圖3給出系統(tǒng)軟件流程圖。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 圖4給出采集部分試驗結(jié)果，對比圖像后發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)PS200的放電參數(shù)D

11、CR，DTR和PGC對指紋的清晰度有一定影響。其中DTR參數(shù)控制電容的放電時間，延長放電時間可減少指紋圖像的背景噪聲；增加DCR參數(shù)值同樣能起到減少指紋背景噪聲的作用，但升高DCR同時減少DTR時可維持圖像的清晰度；PGC參數(shù)控制指紋圖像和背景的對比度，需要根據(jù)不同的工作條件進行參數(shù)調(diào)整。圖4(a)的圖像是在DCR=0 x0l，DTR=0 x40，PGC=0 x0B(g=3)下采集的；圖4(b)的圖像是在DCR=Ox0l，DTR=0 x23，PGC=Ox00(g=1)下采集的。當手指情況較好時，圖4(a)的參數(shù)要比圖4(b)的參數(shù)得到的圖像更好。 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu) 千鋒嵌入式學院千鋒嵌入式學院 最專業(yè)的嵌入式培訓機構(gòu)最專業(yè)的嵌入式培