1 引言
指紋識別是一項(xiàng)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,。
MBF200的功能寄存器中除SRA,、CIDH、CIDL外,，在指紋采集前必須對其初始化,。指紋采集主程序源代碼如下：
3．2 寄存器參數(shù)選擇
(1)門限值THR的選擇門限值THR和周圍環(huán)境的溫度、濕度等有關(guān),，周圍環(huán)境不同,，門限值也不同。當(dāng)門限值不合適時,，器件在空閑狀態(tài)會被認(rèn)為是有手指按下,，中斷信號為低電平。因此,，在采集時必須選擇門限值,。門限值選擇流程如圖4所示。
(2)DTR,、DCR,、PGC寄存器參數(shù)選擇DTR、DCR,、PGC 3個寄存器參數(shù)選擇直接決定采集圖片的質(zhì)量,。DTR寄存器控制電容放電時間，它對圖片的背景有很大影響,，如果過小,，則背景區(qū)域較暗,，不利于后續(xù)處理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其值最好不小于0x2e,；DCR寄存器控制電容放電電流,，它對圖片的前景區(qū)和背景區(qū)都有很大影響，如果過小,，則背景區(qū)域較暗,，不利于后續(xù)處理，如果該值過大,，則圖片很淡,，亦不利于后續(xù)處理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其值最好為0x01,；PGC寄存器是可編程增益寄存器,，它對圖片的前景背景都有很大影響，如果過小,，則前景區(qū)域較淺,，不利于后續(xù)處理，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其值最好不小于0x0c,。圖5為凋整好參數(shù)后所采集的圖片,。其中，DTR=0x32,，DCR=0x01．PGC=0x0e,。
4 結(jié)束語
隨著社會發(fā)展，信息安全被提到更高的位置,，指紋自動識別系統(tǒng)會有更廣闊的應(yīng)用前景,。指紋采集模塊對識別工作有很大影響。結(jié)合S3C2410與MBF200的特點(diǎn),，設(shè)計由S3C2410控制的基于MCU通信方式的指紋采集系統(tǒng),，該指紋采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,、采集速度快,，適合于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用。