基于A(yíng)RM和滑動(dòng)指紋傳感器的c計

1、前言

指紋因其唯一性，終身不變性等特點(diǎn)，在安全性要求較高的行業(yè)，如海關(guān)、金融和刑偵領(lǐng)域得到廣泛應用。隨著(zhù)人們安全意識和隱私覺(jué)悟的提高，手機、筆記本、PDA等日常電子消費品中也逐漸開(kāi)始使用指紋識別技術(shù)。此類(lèi)電子消費品因為便攜、手持等特點(diǎn)，在體積、重量、功耗方面都有很高的要求，而傳統的指紋傳感器面積較大，不適合此類(lèi)產(chǎn)品的使用。

隨之產(chǎn)生的滑動(dòng)指紋傳感器（sweep fingerprint sensor），因為它更小的體積、更低的價(jià)格和極低功耗，已經(jīng)逐漸開(kāi)始應用于電子消費領(lǐng)域和其他安全系統中。以ATMEL公司的AT77C104A FingerChip為例[1]，與傳統的指紋傳感器相比，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）體積小，僅為1.5×15mm;（2）強魯棒性，采集到的相鄰的指紋幀沒(méi)有旋轉形變等；（3）低功耗，圖像采集時(shí)為4.5mA，導航時(shí)為1.5mA，睡眠模式小于10uA。然而手指滑過(guò)滑動(dòng)指紋傳感器時(shí)，采集到的一個(gè)指紋幀序列而并非完整的指紋圖像。

為了解決這個(gè)難題，本文實(shí)現了基于ARM9芯片AT91RM9200[4]和滑動(dòng)指紋傳感器AT77104A FingerChip的指紋采集系統，并在該系統中完成指紋有效拼接。

簡(jiǎn)單點(diǎn)講，指紋傳感器目前主要分為兩類(lèi)，光學(xué)指紋傳感器和半導體指紋傳感器；

光學(xué)指紋傳感器：主是利用光的折攝和反射原理，光從底部射向三棱鏡，并經(jīng)棱鏡射出，射出的光線(xiàn)在手指表面指紋凹凸不平的線(xiàn)紋上折射的角度及反射回去的光線(xiàn)明暗就會(huì )不一樣。CMOS或者CCD的光學(xué)器件就會(huì )收集到不同明暗程度的圖片信息，就完成指紋的采集。

半導體指紋傳感器：這類(lèi)傳感器，無(wú)論是電容式或是電感式，其原理類(lèi)似，在一塊集成有成千上萬(wàn)半導體器件的“平板”上，手指貼在其上與其構成了電容（電感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸點(diǎn)處和凹點(diǎn)處接觸平板的實(shí)際距離大小就不一樣，形成的電容/電感數值也就不一樣，設備根據這個(gè)原理將采集到的不同的數值匯總，也就完成了指紋的采集。

2、指紋采集和拼接系統的硬件設計

AT91RM9200是ATMEL推出的ARM9 32位處理器，具有一下優(yōu)點(diǎn)：運算速度快（在工作頻率為180MHz的情況下它的運算速度為200MIPS）、低功耗、可提供片上或片外存儲器以及一系列外圍控制、通信和數據存儲的靈活配置。這些特征使得這款芯片適合嵌入式指紋采集系統的開(kāi)發(fā)。

在本系統中，包括的通信過(guò)程為：

（1）主機和ARM板之間的通信包括：首先PC主機在超級終端中使用Xmodem協(xié)議發(fā)送文件RomBoot.bin到AT91RM9200內置的ROM中，下載完畢后，自動(dòng)運行；其次分別將RomBoot.bin和U-Boot.bin程序下載存儲到DataFlash，復位后自動(dòng)啟動(dòng)U-Boot;最后通過(guò)以太網(wǎng)口將Linux鏡像文件和應用程序下載到DataFlash中。再次復位后，開(kāi)發(fā)板進(jìn)入Linux系統。

（2）AT77C104A和控制芯片之間的通信：通過(guò)SPI接口完成?？刂菩酒ㄟ^(guò)寫(xiě)寄存器，設置AT77C104A的工作模式；AT77C104A將采集到的數據傳遞到SDRAM中。

圖1 指紋采集和拼接系統框圖