利用电容式固体指纹采集传感器MBF200实现指纹采集系统的设计

2022-02-23 09:04分类：传感器阅读：

引言

1、MBF200构造与特性

MBF200是富士通企业的电容器式固态指纹识别收集感应器，能搜集到500dpi的指纹图片像。它的感应器是256×300的列阵，能够在3.3V~5V的宽工作电压范畴内实际操作。MBF200的性能指标具体有以下几个方面：

① 集成化了一个8位A/DSPWM。A/DSPWM的填写能够是MBF200的指纹识别器列阵的輸出，还可以是由

MBF200的AIN脚位连接的脉冲信号。

② 含有3种系统总线插口，即8位微控制器（MCU）系统总线插口、集成化的USB飞速插口及串行通信设配插口（SPI），使处理器的运用设计方案更为灵便。

③ 独有全自动指纹识别检验作用。

MBF200的构造如图所示1所显示。

不管在哪一种系统总线插口方式下，对MBF200的操纵全是根据写它的操纵存储器来实现的，包含CTRLA、CTRLB、CTRLC。MBF200共有19个存储器。

非常值得指出的是，MBF200的数字时钟有二种挑选。依据图1能够看得出：“多串联谐振荡”和“结晶电源电路”便是它的2组可选择的数字时钟源。CTRLB中的位1（XTALSEL）是用于在这里二者之间完成挑选的。XTALSEL=0，表明采用內部的“多串联谐振荡”做为MBF200的数字时钟；XTALSEL=1，表明数字时钟源来源于集成ic的XTAL1脚位，这时，集成ic既能够外接数字功放结晶，还可以接无源结晶。CTRLB的诸位寓意会在后面详细介绍。

在MBF200的三种插口当中，SPI接口是较为简单的一种，包含SCK、MISO、MOSI和SCS四条电源线。这时，它的数字时钟源能够从外界键入；还可以在外面接一个结晶后，运用MBF200內部的结晶电源电路来得到数字时钟源。图1中，在挑选了SPI方式后，它的其他二种方式（USB、MCU）是全自动严禁的。事实上，MBF200与操纵处理器的SPI接口时，它只有工作中在SPI的从方式下（slave），仅有当MBF200工作中于USB方式下时，它才算是做为一个SPI的关键设备（master）。

MBF200的一些情况存储器，如DTR、DCR、PGC、THR等，必须在开展指纹识别收集以前被复位。MBF200共有19个存储器。这儿只是对2个较为关键的存储器CTRLA、CTRLB开展表明。

1.1 CTRLA（操纵存储器A）

写该存储器来复位图象变换；读该存储器来载入A/D变换的結果。

GETSUB、GETIMG和GETROW三位选中了一种图象存储方式而且复位了A/D转化器的变换编码序列。 AINSEL位选中了A/D转化器的来源于。向GETSUB、GETIMG和GETROW中的随意一位载入一个“1”，都将舍弃当今相匹配方式的图象摄入并从头开始新的该方式的图象摄入，并且这三位每一次数最多只有有一位被置成“1”。假如这三位中有超过一位被置成“1”，那麼图象的转化就不容易逐渐。当GETIMG被置成“1”后，MBF200会进行下列一系列姿势：

◇行详细地址被置成0；

◇列详细地址被置成0；

◇全自动逐渐图象的行摄入；

◇第一个像素的A/D变换全自动逐渐。

当向CTRLA中写“0”时，除开会消除AINSEL以外，并不会使MBF200舍弃当今的图象。读CTRLA的情况能够获得A/D的转化的結果。的上升沿会使A/D转化器逐渐下一次变换。

1.2 CTRLB（操纵存储器B）

CTRLB务必在应用程序的最初对它的位0和位2置“1”，以也就能MBF200。

操纵存储器A、B的诸位寓意如表1列出。

2、 MBF200的SPI接口特性

SPI协议书是一个同歩串行通信传输数据协议书，协议书假设微处理器的SPI移位寄存器在SCLK的降低沿姿势。针对MBF200来讲，在数字时钟上升沿锁存MOSI脚位的数据信息，在降低沿将数据信息送往MISO脚位，如图2所显示。MBF200的SPI通讯协议的主要内容以下：

◇MOSI网上的统计数据在SCK的上升沿被取样；

◇MISO网上的统计数据在SCK的降低沿发生改变；

◇SCK在空余模式时，能够为上拉电阻，还可以为低电频；

◇串行通信传送流程中，上位在前（最开始被移除）。

3、 MBF200的SPI接口运用

下边融合MBF200的SPI接口特性，详细介绍怎样以TMS320VC5402（通称5402）做为主控制板，进行MBF200对指纹识别数据的采集。5402的McBSP是与SPI兼容的。这儿，把5402配备成SPI的关键设备（master），MBF200工作中在SPI协议书下的从方式（slave）。多路缓存串行接口McBSP的功用是给予元器件內外数据信息的串行通信互换。同过去的串口通信对比，McBSP串口通信具备非常大的协调能力。表2得出了相关5402的McBSP脚位表明。

5402给予的数字时钟终止方式可用以SPI协议书通讯。当McBSP被配备为数字时钟终止方式时，发送器和信号接收器在里面是同时的，就可以将传送数据帧数字时钟（BFSX）作为从元器件也就能（即），而将传送数据位数字时钟（BCLKX）作为SPI协议书中SCK。因为读取数据位数字时钟（BCLKR）和接受数据帧数字时钟（BFSR）在內部各自与BFSX和BCLKX相接，因而，该脚位不可以用以SPI方式。

当McBSP被配备为一个关键设备时，推送輸出数据信号（BDX）被作为SPI协议书的MOSI数据信号，而接受键入数据信号（BDR）则被作为MISO数据信号。McBSP作为关键设备时，与MBF20的SPI接口如图所示3所显示。DSP的CLKX作为SPI的串行通信位同步时钟；BDX作为SPI的主控制板的輸出；BDR作为SPI的主控制板的键入；BFSX作为SPI的串行通信帧同步数据信号。当5402的McBSP被用以数字时钟终止方式，而且设定CLKSTP＝10，CLKXP＝1时，McBSP的SPI时钟频率与MBF200的时钟频率符合，如图所示4所显示。

4、采集系统的制定与完成

4.1 硬件开发

5402外伸RAM和ROM。RAM用于储放指纹识别数据信息，ROM用于储放DSP程序流程。采集系统的各部位联接如图所示5所显示。在其中，MAX3111是给予一个RS232插口，根据这一插口，指纹识别采集系统能够向外（如PC机）给予指纹识别数据信息。DSP和MBF200全是3.3V供电系统。MBF200不用外接结晶，只是采用內部12MHz震荡器来给予数字时钟。

4.2 软件开发

要进行MBF200与5402中间的SPI接口通讯，还必需在5402上运作程序流程。这一程序流程针对5402的技术人员而言非常简单，手机软件步骤如图所示6所显示。仅仅有一点特别注意：当运用5402接受指纹识别数据信息时，因为MBF200在某一行沒有进行以前，帧数据信号务必一直合理，就是这一帧的总长度为256×8位。因此，只有用5402的DMA来接受，DMA的接受帧长应当配备为128×16位。5402的一部分源程序以下：

……;（MCBSP的复位）

*开启全自动缓存模块（ABU），开启DMA开展128字×16位帧的DMA接受，安全通道0

STM #DMSRC1，DMSA ;设定服务器ip为DRR10

STM #DRR10，DMSDN

STM #DMDST1，DMSA ;设定目地地点为3200H

STM #3200H，DMSDN

STM #DMCTR1，DMSA ;设定缓冲区域的尺寸为80H个一个字

STM #80H，DMSDN

STM #DMSFC1，DMSA

STM #0001000000000000B，DMSDN

STM #DMMCR1，DMSA

STM #0101000001001101B，DMSDN