嵌入式指纹处理系统模块电路设计
人体的指纹由于具有长期不变性、稳定性和难于伪造等特点，已经成为现代生物识别技术的首选， 自动指纹识别系统（afis）是指集指纹图像的采集、识别并给出身份验证结果为一体的软硬件相结合的系统。目前，自动指纹识别系统可以分为两类：一类是用专门的硬件设备来采集指纹图像，然后将采集到的图像传送给上位机，利用上位机强大的运算能力和海量的指纹特征库，来实现指纹的识别。一类是将指纹的采集与识别在一个嵌入式系统中完成，这类系统通常是用dsp这类具有高速运算能力的器件来构建。由于嵌入式指纹识别系统存在价格低廉、使用灵活方便等优点，越来越受到人们的重视。
采用了mbf200的mcu模式获取指纹图像。它与dsp和cpld的硬件连接如下：传感器的8位数据线直接与tms320vc5402 的低8位数据线相连，读写信号线由epm3032ae控制，通过编程可将采集到的指纹图像数据直接存储到sram 四页中的任意一页或两页中， 由于sram 每页最多只能提供48kw 的数据空间，为了后续编写指纹识别程序的方便，编写程序设置mbf200的寄存器将采集图像数据控制在48kb以内，本文所采集的指纹图像像素为 220×220，存于sram的第一页。另外，需要注意的是mbf200的两种起振方式：采用内部多谐振荡器起振，将mbf200的fset 管脚通过者外接晶体振荡电路，使用外部时钟时通过xtal1．xtal2连接晶体电路来产生时钟信号。本文通过设置mbf200寄存器ctrlb的 xtalsel位为低采用第一种起振方式。指纹采集部分的硬件连接如图2所示。
图2 指纹采集部分硬件连接图
usb接口扩展电路模块
考虑到模块板可能需要外挂海量存储器存储指纹模版及与pc机等上位机进行通信，采用ch375扩展了系统的usb接口，它是一个usb总线的通用设备接口芯片，无需用户编写驱动程序，ch375以c语言子程序库提供了usb存储设备的文件级接口，这些应用层接isiapi包含了常用的文件级操作，可以方便移植并嵌入到各种常用的单片机程序中，这样对usb 设备的通信就几乎和访问本地硬盘一样。它具有8位数据总线（d0-d7）、读（/rd）、写（/wr）、片选控制线（/cs）以及中断输出（/int），可以方便地与tms320vc5402进行连接。另外ch375有一个地址线a0，它占用两个地址位，当a0引脚为高电平时选择命令端口，可以写入命令; 当a0引脚为低电平时选择数据端口，可以读写数据，其硬件连接如图3所示。
图3 usb扩展硬件连接图
对于嵌入式指纹处理模块硬件的构建，考虑到整个模块所需实现的功能、成本和处理速度的要求，选用ti公司生产的dsp处理器tms320vc5402作为整个模块的核心处理芯片，它是ti公司推出的一款性价比极高的dsp处理器，其内部包括4kw 的rom，16kw 片内daram，2个定时器，4个外部中断，外部程序空间可扩展到1mw，并且它可工作在3种低功耗方式（idle1，idle2，idle3），能较好的满足本模块需要。指纹图像采集芯片选择fujitsu公司推出的新一代固态指纹传感器mbf200。它是一款专为嵌入式系统设计的高性能、低功耗的电容指纹传感器。
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图2 指纹采集部分硬件连接图
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图3 usb扩展硬件连接图
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