电容式指纹传感器FPC1011C的指纹识别系统

引言
指纹识别系统是日常生活中常见的一种识别方 式, 其 广泛应用于 门禁、考勤 和其 他 安防 领域。 本指 纹识 别 系 统, 采用双供电方式, 既可与电脑联机使用, 也可作为 便携 式设备使用。作 为便携 式时, 大约 可存储 300~ 500 枚 指 纹, 同时系统有着很高的识别率。
指纹识别系统应用范围 大、精 度高、可 以实 时快速 对 指纹进行采集, 注册匹配, 广泛应用于安防领域中。
自动电源切 换 电路 采 用凌 特 公司 的 L T C4414[4] , 电 路如图 3 所 示。LT C4414 通 过 控 制 2 个 P 沟 道 M OSFET , 实现一种用于电 源切换 的近 似理想 二极 管的功 能, 从而实现两个电源的高 效/ 或0 操 作。FDS6975 是一款 双 P 沟道 M O SFET 芯片。
图 3 电源电池自动转换电路 电平转 换 使用 LM 1085- 3. 3 V[ 5] 和 LM 1085- A DJ 可 调输出电压, 输出电 压 V OUT = 1. 25 @ ( 1 + R2 / R1 ) 。为 产 生 1. 6 V 电压, 使 R2 = 38. 3 8 , R1 = 110 8 , 电路如 图 4 所 示。
55 2010 年第 7 期 M icrocontrollers & Em bedded Syst ems
应用天地 APPLICAT ION NO T ES
1. 3 电源模块
电源模块由两部分构成, 分别是电源电池自动转 换模 块和 DC/ DC 电平 转换 模 块。转换 模 块使 系统 在掉 电 的 情况下可 以自 动 转到 电 池供 电, 使系 统 正 常 运行。 DC/ DC 电平转换 为 DSP 外 设提 供 3. 3 V 电压, 为 内核 提 供 1. 6 V 电压。
式与 传 感 器 ( SPI 从 机) 进 行 通 信。 采 集 图像 大小 为 200 @ 15 2 像素 , SPI 时 钟 频 率 由
M CBSP2 的 CLK X2 提供, 设置 为1 M H z。 硬件 连接 如图 2 所示 。
图 2 指纹传感器 FPC1011C 框图
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为首 次指 纹采集 不 清 晰, 而 产 生 的 匹 配 不 成 功。 指 纹 匹配 中断 触发前 提是 F lash 中存 有 注册 的 指纹 , 同时 实 时采 集新 的 指 纹 成 功。 若 匹 配 失 败 , 则 必 须 重 新 采 集 指纹 进行 匹配。
本系统的任务调度主要以 3 个硬件中断为触发 条件, 来实现指纹采集、注册和匹配功能, 具体框图如图 6 所示。
图 4 LM1085-ADJ 输出 1. 6 观显示处理结果, 系统安装有键 盘和 LCD, 可 以 实 时 进 行 操 作 和 显 示。 LCD 采 用 的 是 FYD12864- 0402B[ 6] , 其以 ST 7920 为驱动 模块, 内 嵌汉 字 库, 支持串口和并口数据传输。此处采用串口 SPI 协 议传 输, 如图 5 所示。
1 硬件设计
1. 1 硬件架构框图
本 指纹识别系 统是 以 T M S320 VC551 0A[ 1] 为 硬件 平 台, 配以 Flash、SDRAM 、指 纹 传 感 器 FPC101 1C[ 2] 、LCD
和键 盘 等 外 围 设 备 而 成 的
嵌入 式 指 纹 识 别 系 统 。可
以 实 现 对 指 纹 的 识 别、匹
Abstract: T he paper presents a finger pr int identification sy stem, and describes t he hardware circuit and t he so ftwar e desig n. System duplex- power ex change sy stem is desig ned and communicatio n wit h FPC1011C and L CD is achieved thr oug h SPI proto co l. T he system rea-l izes fingerprint captur e, r eg ister and match, and displays the identificatio n result in rea-l time. It sends dat a to the computer term inal wit h RS232. T his system can be used bo th of-f PC and o n- PC. Key words: DSP; fingerpr int r eco gnitio n; FPC1011C
指纹传感器图像采集程序如下: void readImage( unsigned int * image_pt r ) {
unsigned int cnt= 0; unsigned int i; unsigned int val= 0; FPC_SP I_tx ( R EA D_SEN SOR, 0x 00 ) ; do {
参考文献
[ 1 ] T ex as Inst ruments. T M S320VC5510/ 5510A Fix ed- P oint Dig ital Sig nal P rocesso rs[ OL ] . http: / / focus. t i. com/ docs/ pr od/ folder s/ pr int/ tms320v c5510a. htm l.
人机交互中的键盘由 3 个按键组成, 分别对应 3 个硬 件中断( int 0、int 1、int2 ) , 来实 现指 纹采 集、注 册和 匹配 功 能。指纹采集后存 入 SDRAM , 注册 时指 纹采 集 2 次, 匹 配成功后存入 F lash。匹 配时 先采 集 指纹 进入 S DRA M , 再提取 Flash 中的指纹进行匹配, 成功后作其他动作。
设计了双电源切换系统通过spi协议与指纹采集头fpc1011c和液晶屏进行通信能够方便地进行指纹采集注册匹配可实时显示处理结果并把数据及结果通过rs232传送到电脑终端
A PPLICAT IO N NOT ES 应用天地
电容式指纹传感器 FPC1011C 的指纹识别系统
石怀彬, 解梅
( 电子科技大学 电子工程学院, 成都 611731)
传感器。其 工作电 压为 2 . 5 V 或 者 3. 3 V, 传 感器 还 具 有高速的 SPI 接 口, 8 脚的 软 排 线可 以 方 便 地接 入 各 种 系统。
系统 采用 3. 3 V 电 压 对 指 纹 传 感 器 进 行 供 电, 把 DSP 的 MCBSP2 [ 3] 接
口配 置 为 SPI 主 机 模
2 软件设计
在硬件架构上必须有相 应的软 件设 计才可 以实现 系 统的功能。软件 设计 是 在 DSP 的开 发 环境 CCS 中 进 行 的, 运用 了嵌 入式 操作 系统 DSP/ BIOS[ 7] , 使 开发 更加 方 便快捷。在 DSP/ BIOS 中, 可方 便地 实现内 存分 配、中 断 选择、任务调度等功能。
数据传输时, DSP 被配 置为 S PI 主模 式, 以 M CBSP1 与 L CD 通信。通信 过程 中, CS 为 L CD 的片 选 端, 系 统 中直接接高电平, 时钟 SCLK 由 DSP 的 CL KX1 提供, S ID 连接 M CBSP1 的数据输出口 DX1。传输 过程中要对 数据 进行打包, 使其 符合 S ID 显 示的 数据 格 式。其中 RW 和 RS 为 00 时 DSP 向 LCD 写指令, 为 01 时写数据。因此若 向 L CD 发送 数据/ 01h0, 则实 际数 据为/ FA 00100 。时 钟 频率 S CLK 被设置为 100 kHz, 可满足实时显示的需要。
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3 总结
本指纹采集系统可以完美地实现指纹的采集、注 册和 匹配功能, 其内部算法处理时间< 1 s, 完全可 以满足 实时 工作的需 要。用 各手 指 进行 试 验 后, 其 平 均 FRR ( Fals e Reject ion Rat e) 和 FAR ( False Acceptance Rat e) 可 达 2. 83% 和 0. 17% , 完全可以满足生活中的需要。
F PC_SPI_tx ( REA D_SP I_ST A T U S, 0x 00 ) ; v al = FP C_SPI_rx ( ) ; } w hile( ! ( v al & 0x0100 ) ) ; / / check the DA bit fo r( i= 27; i> 0; i- - ) { F PC_SPI_tx ( REA D_SP I_DA T A , 0x00 ) ; v al = FP C_SPI_rx ( ) ; } / / 调整图像偏差 fo r( cnt = 0; cnt < M A XRO W* M A XCOL U M N / 2; cnt+ + ) { / / 图像读取 F PC_SPI_tx ( REA D_SP I_DA T A , 0x00 ) ; v al = FP C_SPI_rx ( ) ; v al = ( ~ v al ) ; * im age_ptr = ( ( val & 0x FF 00 ) > > 8 ) ; image_ptr+ + ; * im age_ptr = ( val & 0x 00FF ) ; image_ptr+ + ; } }
配、存储 等 功能 。系 统 采用
双电 源 设 计 保 持 系 统 随 时
供电。具体结 构框 图如 图 1
所示。
图 1 指纹识别系统框图
1. 2 指纹传感器模块
FPC1011C 是 瑞典 FingerPrint s 公司成 功推出的一 种
电容式面装 指 纹传 感 器, 具有 高 图像 质 量( 363 dpi 的 分 辨率) 、高 耐磨( 高达 100 万次) 、高 抗静电( 可达 15 kV 以 上) 、低功 耗( 3. 3 V 工 作 电 压下 的 功 耗 为 50 mW ) 等 特 点, 是一种 全新的 基 于 certus 传 感器 平 台的 电 容式 指 纹
摘要: 阐述一款基于 DSP( Digit al Signal Processor) 的嵌入式指纹识别系统, 对其硬件设计电路和软件设计进行了详细的论述。
设计了双电源切换系统, 通过 SPI 协议与指纹采集头 FPC1011C 和液晶屏进行通信, 能够方便地进行指纹采集、注册、匹配, 可
实时显示处理结果, 并把数据及结果通过 RS232 传送到电脑终端。另外, 系统既可以脱机使用, 也可与 PC 联机使用。
图 5 液晶显示 SPI 协议时序
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图 6 系统中断和任务框图 采用 S EM 对系 统任 务进 行调 度, 系统 上电 启 动后 , 任 务处 于挂 起 状态 , 并一 直 轮 询, 等 待中 断 触发 。启 动 注 册 中 断 时 必 须 在 采 集 两 枚 有 效 指 纹数 据 成 功 的 情 况 下 触 发, 否 则 会 显 示 注 册 失 败。 注册 中 断 触 发 后, 对 两 枚 指 纹 进 行 匹 配, 如 匹配 成功 则指 纹特 征数 据写 入 F lash, 如果 失败 则 重新 采 集 两 枚 指 纹 进 行 注 册 。这 样 可 以 降 低 因
关键词: DSP; 指纹识别; FPC1011C
中图分类号: T P2. 29
文献标识码: A
Fingerprint Recognition Based on FPC1011C
Shi Huaibin, Xie Mei
( School of Electronic Eng ineer ing, U niv ersity o f Elect ronic and Science T echnology of China, Cheng du 611731, China)