固态指纹传感器芯片MBF200的结构特点及实现与S3C2410的的SPI通信

2022-03-30 12:48分类：传感器阅读：

前言

伴随着信息技术和网络通信技术的发展趋势，传统式的身份验证技术性针对网络信息安全主要表现得愈来愈有一些心有余而力不足了。因为人的身体特点具备唯一性和可靠性，大家逐渐把眼光转移到了生物识别技术技术性，如指纹识别、视网膜、DNA、掌形鉴别等。在许多的特点鉴别中，指纹识别收集机器设备因为具备体型小、功能损耗低、可靠性好、错判几率劣等优势，而备受大家的亲睐。指纹识别感应器是指纹识别收集机器设备中的主要元器件，在这里采用富士通企业的MBF200。它是一款优秀的固体指纹识别器集成ic，具备使用性能高、功能损耗低、低成本、插口便捷等特性。这促使在嵌入式操作系统中完成信息的传送更为便捷。S3C2410是三星企业推行的ARM920T核微控制器，关键朝向手执机器设备及其性价比高、功耗低的运用，且在上面集成化了充足的部件，有益于其拓展。

1 MBF200的构造和特征详细介绍

MBF200是为嵌入式操作系统设计方案的性能卓越、功耗低的电容器指纹识别器。该集成ic感测器地区为1.28 cm×1.50 Cm，具备256×300感应器列阵和500 dpi的屏幕分辨率，集成化8位A/D转化器，工作标准电压为3.3～5 V，且有指纹识别自动识别作用。给予3种系统总线插口：8位微控制器系统总线插口（MCU）、串行通信外部设备插口（SPI）和集成化USB飞速插口。由于插口简易，完成非常容易且使用的I/O较少，文中选用SPI接口方法。

MBF200的构造如图所示1所显示。在其中256×300感应器列阵用以造成感应电压;作用存储器用以对处理器开展实时控制;操纵电源电路用以感应器与外界通信接口的操纵，承担信息的读取与载入;详细地址数据库索引存储器与寄存器地址各自用以对作用存储器的地点挑选及数据信息的读写能力;取样维持及A/D变换电源电路用以对感应器列阵所造成的电流开展取样。此外，多频谐振电路用以为处理器给予数字时钟数据信号。

MBF200一共有19个存储器，对处理器的读/写实际操作其实也是对存储器的实际操作，因此掌握存储器的作用才可以学好集成ic的应用。因为本论文选用的是串行通信外部设备插口（SPI）的从实际操作方式，这儿仅对使用的一些关键存储器开展表明。

（1）CTRLA（操纵存储器A）

操纵存储器A的作用表明如表1列出。

写该存储器逐渐图象变换，读该存储器来获得A/D变换結果。GETSUB、GETIMG和GETROW三位选中了相对的一种图象存储方式，而且复位了A/D转化器的变换编码序列。ANISEL位明确了A/D变换的来源于。置GETSUB位为1，逐渐捕捉由RAH、RAL、CAL、REH、REL、CEL明确的矩形框图型地区。置GETIMG位为1，逐渐捕捉整副图象而无需考虑到队伍存储器。置GETROW位为1，逐渐捕捉由RAH、RAL明确的行模块数据信息。向GETSUB、GETIMG和GETROW中的随意一位载入1个“1”，都将舍弃当今相匹配方式的图片获得并从头开始该新模式的图片获得，并且这3位每一次数最多只有有1位被置成1。假如这3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l后，MBF200会进行下列一系列姿势：

①行详细地址被置成O;

②列详细地址被置成O;

③全自动逐渐图象的行获得;

④第一个清晰度的A/D变换全自动逐渐。

当向CTRLA中写“O”时，除开会消除ANSEL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变换的結果。

（2）CTRLB（操纵存储器B）

操纵存储器B的作用表明如表2列出。

在SPI方式中，AFDEN与ENABLE协同应用，根据造成终断来唤起微控制器和运行A/D变换也就能，那样能够节约用电量。操纵存储器CTRLB中的AUTOINCEN位用以设定是不是运行全自动提升队伍地址寄存器的值。当此位被设定1时，若某一个清晰度的A/D变换值被载入，则列详细地址全自动提升，与此同时下一个清晰度的A/D变换全自动逐渐。一旦某行的最后一个清晰度的灰度级被载入，则行详细地址全自动提升，与此同时这方面的第一个清晰度的A/D变换全自动逐渐。

（3）ICR终断操纵存储器

这一存储器关键操纵指纹识别器的2个终断源，中断请求O与手指头检测终断相匹配，中断请求1与脚位EXTINT的外部中断相匹配。诸位的详细描述请查阅论文参考文献。

2 硬件配置接口设计

2.1 MBF200的SPI接口特点

在SPI从方式中，感应器适用的传输数据文件格式为SPImode（O，0）和SPI mode（1，1）。如图2所显示，MBF200的时钟频率规定以下：

①在传输数据中，SCS维持低电频;

②MOSI网上的统计数据在SCK的上升沿被取样;

③SCK在空余模式时，能为上拉电阻，也能为低电频;

④MISO网上的统计数据在SCK的降低沿产生变化;

⑤最大位先被移除;

⑥命令文件格式是8位指令码加8位地址码和8位数据信息。

2.2 S3C2410的SPI接口特性

S3C2410有两个串行通信外部设备插口（SPI），每一个SPI接口都是有两个各自用以推送和接受的8位移位寄存器。在SPI通讯中，数据信息与此同时被推送（串行通信移除）和接受（串行通信移进），8位串行通信数据信息的传输速度由有关的操控存储器决策。

SPI的插口特点：与SPI接口协议书v2.11兼容;8位用以推送的移位寄存器;8位用以接受的移位寄存器;8位预分音器逻辑性;查看、终断和DMA传送模式。

把S3C2410的SPI配备为主导机器设备，进行对MBF200的接口设计，硬件配置联接如图所示3所显示。SPIMOSI0做为关键设备的輸出，SPIMISOO做为关键设备的键入，SPICLK0作为SPI通讯的串行通信数字时钟。且S3C2410适用4种不一样的传送文件格式，能够确保主从关系机器设备时钟频率的一致性。

S3C2410的SPI接口实际操作：根据SPI接口，S3C2410能够与MBF、200与此同时上传和接受8位数据信息。串行通信数字时钟线与两根手机充电线同歩，用以挪动和数据信息取样。数据信息传输速度由SPPREn存储器操纵，根据改动预分音器值来调节串口波特率。当GPGO輸出为高电平时，向SPDATn存储器载入字节数数据信息，SPI推送和接受实际操作就与此同时运行。

3 软件开发

软件开发关键完成S3C2410操纵MBF200型指纹识别器开展实际操作，选用可移植性强的C语言在ARM的集成化开发工具ADS1.2下撰写，主操作程序如图4所显示。总体目标板通电后就对全部采集系统开展复位实际操作，包含ARM系统软件的复位和MBF200的复位，对他们开展参数配置。复位成功后就逐渐检验指纹识别器上能否有手指头，如果有就产生终断，在终断系统服务开展指纹图片像的收集，并保存。

3.1 S3C2410系统的复位

一切一个开机启动的最开始每日任务全是硬件配置的复位，为后边的应用软件的实行准备好一些基本上的硬件配置，包含看门狗1和终断的设定、CPU的速率和时钟频率的配备、有关储存器的设定，及其与SPI通讯有关的存储器的设定。一部分编码以下：

3.2 MBF200的复位

MBF200共有19个存储器，除开SRA、CIDH、CIDL以外，在指纹识别收集以前需要对其复位。

3.3 指纹识别收集编程设计

指纹识别收集工作中由检查到手指头终断开始，向CTRLA存储器载入0x02逐渐全部地区的指纹图片像数据收集;行捕捉時间和A/D变换時间完成后，载入CTRLA存储器，即当今像素数的8位数据量标值。每一次载入当今像素数的数据后自行开展下一像素数的A/D变换，循环系统载入CTRLA的值到特定的室内空间就可以得到一枚指纹图片像的数据信息。指纹识别收集操作程序如图所示5所显示。