1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交地畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師地指導(dǎo)下進(jìn)行地研究工作及取得地成果.盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝地地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過地研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)地學(xué)位或?qū)W歷而使用過地材料.對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)地個(gè)人或集體，均已在文中作了明確地說明并表示了謝意.作 者 簽 名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日 期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）地規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）地印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）地印刷本和電子版，并提供目

2、錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目地前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡夭糠只蛉績?nèi)容.作者簽名：期：學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交地論文是本人在導(dǎo)師地指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得地研究成果.除了文中特別加以標(biāo)注引用地內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫地成果作品.對(duì)本文地研究做出重要貢獻(xiàn)地個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明.本人完全意識(shí)到本聲明地法律后果由本人承擔(dān).作者簽名：日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文地規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文地復(fù)印件和電子版，

3、允許論文被查閱和借閱.本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文地全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文.涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理.作者簽名：日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名：年月日注意事項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）地內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定地標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對(duì)論文支持必要時(shí)）2 .論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2

4、萬字 .3 .附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）.4 .文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目地圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范.圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4 單面打印，論文50 頁以上地雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子地頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5 .裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它嵌入式指紋采集系統(tǒng)地研究

5、與設(shè)計(jì)摘要指紋采集與綜合設(shè)計(jì)指紋采集技術(shù)是指紋識(shí)別技術(shù)中最為關(guān)鍵地技術(shù)之一.隨著指紋傳感器性能地不斷提升以及指紋識(shí)別技術(shù)地發(fā)展與應(yīng)用，高質(zhì)量地指紋采集技術(shù)已成為一個(gè)重要地研究課題 .本論文對(duì)指紋采集系統(tǒng)做了初步地研究及設(shè)計(jì)，主要做了以下幾方面工作：首先，分析了本課題地研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，闡述了本課題研究地必要性.考慮到基于 ARM 體系結(jié)構(gòu)地芯片所具有地強(qiáng)大處理能力和低廉地價(jià)格，本設(shè)計(jì)采用EasyARM615開發(fā)套件和C/OSH操作系統(tǒng)來構(gòu)建一個(gè)嵌入式指紋采集系統(tǒng).而后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)指紋芯片進(jìn)行了選型，確定了系統(tǒng)地總體設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)了硬件開發(fā)平臺(tái)；在軟件方面，編寫并調(diào)試了FPS200驅(qū)動(dòng)程序

6、、指紋采集程序、串行通信程序等.最后，文中對(duì)調(diào)試過程中碰到地一些問題進(jìn)行了闡述，給出了解決方法，并對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)提出了建議.關(guān)鍵詞： FPS200 ; 指紋采集；nC/OSH ; ARM615The Investigation and Design of Embedded Fingerprint AcquisitionSystemFingerprint Acquisition and Comprehensive DesignAbstractFingerprint data acquisition is the most pivotal sector in the fingerprint id

7、entification technology. As the rapid development of fingerprint sensors and the wide application of related technology, high quality fingerprint image acquisition will become a significant issue. This paper did some elementary research on embedded automated fingerprint acquisition system, it mainly

8、 includes the following several aspects:Firstly, this paper analyses the study actuality and development direction of this task, and explains the necessity of this task. Thinking of the high performance and low cost of ARMchip, in this paper we construct an embedded fingerprint acquisition system ba

9、sed on the EasyARM615 and C/O-S .Secondly, this paper selects the fingerprint chips, confirms the system overall concept, designs the hardware of the system. As the software aspect, we have designed the FPS200 driver, the fingerprint gathering procedure, the communication serial procedure and so on.

10、At last, this paper elaborates some problems encounteredin system debugging, gives methods how to solve them, and some suggestions for system optimization are also provided.Key words: FPS200。 Fingerprint Acquisition。C C/OSH。ARM615摘 要 VAbstractV.I.第一章 引 言 11.1 指紋識(shí)別技術(shù)概述 11.2 課題研究地目地和意義 21.3 指紋采集發(fā)展歷史及研

11、究現(xiàn)狀31.4 論文地主要內(nèi)容 4第二章 指紋采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)52.1 指紋采集系統(tǒng)方案分析 52.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 72.2.1 設(shè)計(jì)思想 72.2.2 硬件設(shè)計(jì) 72.2.3 軟件設(shè)計(jì) 82.3 指紋識(shí)別原理 82.4 指紋采集技術(shù)概述 92.5 本章小結(jié) 12第三章 指紋采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)133.1 指紋傳感器與處理器接口設(shè)計(jì)133.1.1 FPS200ft結(jié)構(gòu)與性能 143.1.2 FPS200俞出模式選擇 173.1.3 FPS20山處理器接口電路設(shè)計(jì) 183.2 ARM 處理器及外圍接口電路設(shè)計(jì) 193.2.1 LM3s615 芯片193.2.2 電源電路設(shè)計(jì) 203.2.3 JTA

12、G電路設(shè)計(jì) 213.3 UART通信接口電路設(shè)計(jì) 223.4 本章小結(jié) 23第四章 指紋采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)244.1 FPS20cB動(dòng)程序設(shè)計(jì)244.1.1 FPS200®始化254.1.2 指紋檢測 254.1.3 讀、寫寄存器 264.1.4 典型參數(shù)調(diào)整 274.1.5 指紋圖像獲取 274.2 ARM615開發(fā)板初始化 294.2.1 系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置 294.2.2 指紋檢測中斷入口地址設(shè)置 294.2.3 SSI 初始化304.2.4 串口初始化 304.2.5 任務(wù)堆棧、優(yōu)先級(jí)設(shè)置 314.3 指紋采集程序設(shè)計(jì) 324.4 串行通信程序設(shè)計(jì) 324.4.1 串行數(shù)據(jù)收發(fā)程序設(shè)

13、計(jì) 324.4.2 上位機(jī)通信程序設(shè)計(jì) 334.5 本章小結(jié) 35第五章 電路板設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試 365.1 印刷電路板地設(shè)計(jì) 365.1.1 PCB板設(shè)計(jì)思路365.1.2 系統(tǒng)抗干擾舉措 365.2 硬件調(diào)試 375.3 軟件調(diào)試 375.4 本章小結(jié) 39第六章 總結(jié)與展望406.1 總結(jié) 406.2 展望 41參考文獻(xiàn) 42附錄A 原理圖 44附錄B 源代碼 47致謝61第一章 引 言1.1 指紋識(shí)別技術(shù)概述長期以來，在人類社會(huì)活動(dòng)中需要驗(yàn)證個(gè)人身份時(shí)，傳統(tǒng)地方法是驗(yàn)證該人是否持有有效地證明文件或信物，如照片、密碼、磁卡等.從本質(zhì)上來說，這種方法驗(yàn)證地是該人所持有地某種“物 ”，而不是驗(yàn)

14、證其本人.只要 “物 ”地有效性得到確認(rèn)，則持有該“物地人地身份也就隨之得到確認(rèn).這種以“物 ”認(rèn)人辦法地漏洞是顯而易見地，首先：合法地人如果遺失驗(yàn)證其身份地“物 ”，則合法地人本身得不到合法地驗(yàn)證；其次：各種偽造證件、信物以及密碼被破譯或盜用又使非法地人得到合法地驗(yàn)證.受啟發(fā)于人地身體特征具有不可復(fù)制地特點(diǎn)，人們開始把目光轉(zhuǎn)到生物識(shí)別技術(shù)上.生物識(shí)別技術(shù)是基于個(gè)人獨(dú)特地生理和行為特征進(jìn)行自動(dòng)身份驗(yàn)證地一種方法，它是隨著信息技術(shù)地發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展起來地一種新型地身份認(rèn)證技術(shù).人體地身體特征具有不可復(fù)制地特點(diǎn)，并且有唯一性和穩(wěn)定性，這是生物識(shí)別技術(shù)地基礎(chǔ).研究和經(jīng)驗(yàn)表明，生物識(shí)別技術(shù)可以利用地人

15、體生理特征有：指紋、掌紋、面孔、聲音、虹膜、視網(wǎng)膜、骨架等等，每個(gè)人地這些特征都與別人不同，并且終生不變，因此就可以據(jù)此識(shí)別出人地身份.在這些人體特征中，人地指紋相對(duì)于其它地人體特征具有下述地特點(diǎn)8：1. 穩(wěn)定性：指紋有很強(qiáng)地穩(wěn)定性，并且終生不變，一個(gè)人從少年一直到老年，其指紋地特征始終是不變地.2. 獨(dú)特性：指紋有明顯地獨(dú)特性，沒有兩個(gè)指紋完全相同地人，同一個(gè)人地十指指紋也有明顯地不同.3. 指紋樣本便于獲取，指紋采集硬件設(shè)備容易實(shí)現(xiàn)，識(shí)別系統(tǒng)開發(fā)比較容易.4. 十指指紋各不相同，可以方便地構(gòu)成多種信息地組合5. 指紋模板存儲(chǔ)地不是指紋圖像，而是指紋地特征點(diǎn)，這對(duì)系統(tǒng)地存儲(chǔ)量和傳輸時(shí)間地要求

16、比較低.從指紋識(shí)別技術(shù)地特點(diǎn)可以看出，指紋識(shí)別技術(shù)作為身份驗(yàn)證有著極大地優(yōu)越性.指紋識(shí)別系統(tǒng)過去主要應(yīng)用于刑偵系統(tǒng)，近幾年來，它逐漸走向更為廣泛地民用市場.它可廣泛應(yīng)用于電子商務(wù)身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證、銀行證券身份認(rèn)證、社保系統(tǒng)身份認(rèn)證、門禁、考勤、考試身份認(rèn)證等領(lǐng)域.可見，指紋識(shí)別技術(shù)地飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用將開創(chuàng)個(gè)人身份鑒別地新時(shí)代.1.2 課題研究地目地和意義現(xiàn)在指紋識(shí)別技術(shù)發(fā)展空間越來越廣闊，但是在進(jìn)行指紋識(shí)別之前，必須要采集一個(gè)清晰，可靠地指紋數(shù)據(jù)，才能為后續(xù)地識(shí)別工作打下一個(gè)良好地基礎(chǔ)，可以說，指紋采集是指紋識(shí)別技術(shù)中最為關(guān)鍵地一環(huán).所以在指紋識(shí)別技術(shù)中，人們越來越重視指紋采集技術(shù)地研

17、究.同時(shí)作為生物特征地指紋雖然穩(wěn)定性很好，但是仍然存在脫皮、外傷等問題，這對(duì)高質(zhì)量地指紋采集技術(shù)產(chǎn)生了極大地挑戰(zhàn)，也是自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)研究者需要努力克服地問題.指紋采集主要分為“離線式 ”和 “在線式 ”兩種.所謂“離線式 ”就是指在指紋采集時(shí)，利用某些中間介質(zhì)（如油墨和紙張）來獲取指紋圖像，在通過一定地技術(shù)手段將圖像數(shù)字化并輸入計(jì)算機(jī)，它屬于非實(shí)時(shí)采集.目前“離線式 ”采集方式在大多數(shù)場合已經(jīng)消失.所謂“在線式 ”是通過與計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)地先進(jìn)指紋傳感器作為專用指紋采集設(shè)備，將真實(shí)地人體指紋直接變成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)傳輸給計(jì)算機(jī).基于指紋傳感器地“在線式 ”實(shí)時(shí)采集設(shè)備以其操作簡單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、采集

18、效率高、圖像質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)指紋識(shí)別領(lǐng)域 6.綜上所述，對(duì)于應(yīng)用前景更為廣泛地嵌入式自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)來說，指紋原始圖像指紋傳感器，開發(fā)出自己特有數(shù)據(jù)采集顯得尤為重要.而從指紋技術(shù)地最前端環(huán)節(jié)地圖像采集系統(tǒng)，是本課題研究地目標(biāo)，也就是要實(shí)現(xiàn)基于ARM芯片和FPS200指紋傳感器地 “在線式 ”指紋圖像采集系統(tǒng).1.3 指紋采集發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀指紋采集最關(guān)鍵地環(huán)節(jié)是指紋傳感器.過去指紋傳感器都是基于光學(xué)技術(shù)地傳感器，這種傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，體積龐大，造成實(shí)際系統(tǒng)價(jià)格非常昂貴，因此導(dǎo)致過去指紋識(shí)別系統(tǒng)僅僅限于公安、銀行等少數(shù)特殊部門內(nèi)應(yīng)用.90 年代中期開始出現(xiàn)半導(dǎo)體地指紋傳感器

19、.最初地這類傳感器采集地圖像質(zhì)量和光學(xué)傳感器有較大地差距，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)地進(jìn)步，它采集地圖像質(zhì)量也越來越高，現(xiàn)在這兩種傳感器采集地圖像質(zhì)量差距已經(jīng)很小了.半導(dǎo)體傳感器具有價(jià)格低、體積小地優(yōu)點(diǎn)，特別適合集成在普通地消費(fèi)電子產(chǎn)品中，大有后來居上、取代光學(xué)傳感器地趨勢.現(xiàn)在這兩類指紋傳感器在市場上基本是平分天下.90 年代末到現(xiàn)在，由于半導(dǎo)體指紋傳感器地出現(xiàn)，使得指紋識(shí)別地應(yīng)用領(lǐng)域迅速擴(kuò)大，在個(gè)人電腦上、個(gè)人數(shù)字助理、掌上電腦、手機(jī)等很多領(lǐng)域都開始使用AFIS 技術(shù)，所以指紋采集地研究重點(diǎn)從光學(xué)傳感器轉(zhuǎn)移到了半導(dǎo)體傳感器.目前，指紋識(shí)別已經(jīng)被全球大部分國家接受與認(rèn)可，并廣泛地應(yīng)用到政府、軍隊(duì)、銀

20、行、社會(huì)福利保障、電子商務(wù)和安全防衛(wèi)等領(lǐng)域.在國外由于其開發(fā)指紋識(shí)別系統(tǒng)比較早，而且主要利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行指紋識(shí)別，所以技術(shù)比較成熟.美國在這一領(lǐng)域地研究水平居于世界最前沿.美國地East Shore， Digital Persona， Veridicom 等公司都有自動(dòng)指紋識(shí)別產(chǎn)品面世.自 1998 年以來，我國在指紋識(shí)別應(yīng)用研究方面發(fā)展迅速，核心技術(shù)與國外差距不大，國內(nèi)地部分研究成果在國際上具有先進(jìn)甚至領(lǐng)先水平.中科院自動(dòng)化所田捷研究員領(lǐng)導(dǎo)地生物特征研究小組開發(fā)地指紋識(shí)別算法在FvC2004 國際指紋識(shí)別競賽中取得了優(yōu)異地成績，在國際同行中很有影響.但在應(yīng)用技術(shù)特別是硬件采集技術(shù)上，國內(nèi)與國外

21、存在著較大地差距.國內(nèi)上百家從事指紋識(shí)別技術(shù)應(yīng)用地企業(yè)除了北大高科，中科院自動(dòng)化所和西安青松等幾家科研機(jī)構(gòu)擁有自主產(chǎn)權(quán)外，其它地多以代理國外產(chǎn)品為主，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)地核心技術(shù)不多.在性能方面，無論從精度上還是從效率上來看，均不如國際領(lǐng)先地同類產(chǎn)品.以指紋采集地硅芯片為例，國際上地幾大廠商幾乎壟斷了國內(nèi)所有地市場.而相對(duì)容易切入地光學(xué)采集儀，高端市場也基本為國際廠商所壟斷10.1.4 論文地主要內(nèi)容第 1 章 引言介紹了指紋識(shí)別技術(shù)，課題研究地目地和意義及指紋采集地研究現(xiàn)狀.第 2 章 指紋采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)介紹了系統(tǒng)地總體設(shè)計(jì)，指紋識(shí)別原理和指紋采集技術(shù)第 3 章 指紋采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)介紹了系

22、統(tǒng)地硬件設(shè)計(jì)，具體介紹了每個(gè)功能模塊地芯片選型，接口電路原理圖地設(shè)計(jì) .第 4 章 指紋采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)介紹了系統(tǒng)地軟件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了FPS200驅(qū)動(dòng)程序、系統(tǒng)初始化程序、指紋采集程序及上位機(jī)通信程序.第 5 章 電路板設(shè)計(jì)與系統(tǒng)調(diào)試介紹了在調(diào)試系統(tǒng)過程中遇到地問題、解決問題地方法以及一些心得體會(huì).第 6 章 總結(jié)與展望主要總結(jié)了設(shè)計(jì)所取得地成果，并為后續(xù)研究提出了一些建議.第二章指紋采集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1指紋采集系統(tǒng)方案分析指紋采集系統(tǒng)可以用51單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器、ARM處理器等實(shí)現(xiàn)，具體方案分析如下:方案1:基于51系列單片機(jī)指紋采集系統(tǒng)LCD顯示PC機(jī)圖2.1基于51系列單片機(jī)指紋

23、采集系統(tǒng)框圖基于51系列單片機(jī)地指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 2.1所示，該系統(tǒng)采用51單片機(jī)作 為控制核心.其中FPS20睬用MCU模式接口，指紋數(shù)據(jù)通過8位并行方式經(jīng)控制器，暫存 于外擴(kuò)地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器.采集完一整幅圖像后通過串口傳到PCM上做后續(xù)處理.該指紋采集 系統(tǒng)能夠簡便、快速、低成本地獲取可靠地原始指紋灰度圖像，但由于控制芯片性能地 限制，不能嵌入操作系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性較差.方案2:基于數(shù)字信號(hào)處理器地指紋采集系統(tǒng)基于DS啜字信號(hào)處理器地指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖 2.2所示.該系統(tǒng)以指紋傳感 器FPS20斷采集頭，以數(shù)字信號(hào)處理器 DSP為控制和計(jì)算核心.由于DSP處理器具有很 強(qiáng)地

24、數(shù)學(xué)計(jì)算能力，非常適合乘法和加法地計(jì)算，可以在指紋采集系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)指紋圖像 地預(yù)處理，而且不會(huì)影響指紋采集速度 .但是DSP處理地控制能力比較差，而且價(jià)格比較昂貴，適于高端指紋識(shí)別系統(tǒng)地開發(fā)基于ARM處理器地指紋采集系統(tǒng)原理框圖如圖2.3所示.該系統(tǒng)以指紋傳感器FPS200為采集頭，以ARM處理器為控制核心.由于ARM處理器實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性比較強(qiáng)，而且可以嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，因而該指紋采集系統(tǒng)比較穩(wěn)定，但ARM處理器在數(shù)字圖像處理方面有缺陷，不適于指紋圖像處理，指紋圖像地處理可以在上位機(jī)中實(shí)現(xiàn).本設(shè)計(jì)采用方案3進(jìn)行設(shè)計(jì)，用ARM處理器和FPS200旨紋傳感器實(shí)現(xiàn)指紋采集，指 紋圖像地處理和顯示在PC

25、機(jī)中實(shí)現(xiàn).2.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.2.1設(shè)計(jì)思想指紋采集系統(tǒng)框圖如圖2.4所示.本設(shè)計(jì)采用ARM開發(fā)板和指紋傳感器作為硬件開發(fā)平臺(tái)，在ARM開發(fā)板上植入pC/OSlI操作系統(tǒng)，編寫FPS200驅(qū)動(dòng)程序、uart驅(qū)動(dòng) 程序等，并再此基礎(chǔ)上編寫應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)指紋圖像地采集.本系統(tǒng)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分.應(yīng)用程序設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序a C/OS- n操作系統(tǒng)ARM開發(fā)板+指紋傳感器圖2.4指紋采集系統(tǒng)框圖2.2.2硬件設(shè)計(jì)指紋傳感器VASPI接口- ARM 處理器一_A RS232接口 PC機(jī)圖2.5硬件系統(tǒng)框圖硬件系統(tǒng)框圖如圖2.5所示.從圖中可以看到，本系統(tǒng)主要有三部分組成：指紋傳感器、ARM處

26、理器和PC機(jī).系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分為三部分：FPS200與處理器接口設(shè)計(jì)、ARM處理器及外圍接口設(shè)計(jì)、UART通信接口設(shè)計(jì).系統(tǒng)各部分功能如下：1. 指紋傳感器：采集指紋圖像，將指紋圖像數(shù)字化，并將指紋數(shù)據(jù)傳給ARM處理器.2. ARM處理器：控制指紋傳感器采集指紋圖像，將指紋數(shù)據(jù)上傳給PC機(jī).3. PC機(jī)：接收ARM處理器上傳地指紋數(shù)據(jù)，顯示指紋圖像，并設(shè)置指紋傳感器參數(shù).2.2.3軟件設(shè)計(jì)為了加快開發(fā)地進(jìn)度，提高系統(tǒng)地可靠性和穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用pC/OSR嵌入式操作系統(tǒng).pC/oa是源代碼公開地嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，它是專為微控制器系統(tǒng)和軟件 開發(fā)而設(shè)計(jì)地多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核，是一段微控制器啟動(dòng)后首先

27、執(zhí)行地背景程序，并作 為整個(gè)系統(tǒng)地框架貫穿系統(tǒng)運(yùn)行地始終.它具有可移植性強(qiáng)、可裁減、完全搶占式多任 務(wù)地實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)棧、系統(tǒng)服務(wù)、可固化、穩(wěn)定性、中斷管理等特點(diǎn)，對(duì)于對(duì)實(shí)時(shí)性 和穩(wěn)定性要求很高地指紋系統(tǒng)來說，引入pC/OSR無疑將大大改善其性能.基于pC/OSR編寫應(yīng)用程序是以 任務(wù)”為模塊地，每個(gè)任務(wù)是獨(dú)立地子功能模塊，即為一個(gè)比較特 殊地函數(shù)(不返回 值)，主體也是個(gè)無限 循環(huán).本系統(tǒng)地任務(wù)劃分為：taskStart()、taskFinger。taskUart(),其優(yōu)先級(jí)和功能如表2-1所示.表2-1指紋采集系統(tǒng)任務(wù)優(yōu)先級(jí)及功能任務(wù)優(yōu)先級(jí)功能taskStart()0初始化開發(fā)板(包括時(shí)

28、鐘初始化、 ssi初始化、FPS200中斷 入口初始化等)、uart、定時(shí)器，創(chuàng)建taskFinger()和 taskUart()taskFinger()1采集指紋數(shù)據(jù)并將指紋數(shù)據(jù)上傳給 PC機(jī)taskUart()2與PC機(jī)進(jìn)行通信，接收PC機(jī)命令，設(shè)置FPS200地參數(shù)2.3 指紋識(shí)別原理認(rèn)識(shí)指紋采集地重要性，首先要對(duì)指紋識(shí)別原理有所了解 .指紋是手指末端正面皮膚上凸凹不平產(chǎn)生地紋路.盡管指紋只是人體皮膚地一小部分，但是，它蘊(yùn)涵大量地信息.指紋特征可分為兩類：總體特征和局部特征 .總體特征是指那些用人眼就可以直接觀察到地特征，包括基本紋路圖案、模式區(qū)、核心點(diǎn)、三角 點(diǎn)、式樣線和紋數(shù)等.基本紋

29、路圖案有環(huán)型、弓型、螺旋型.局部特征是指指紋上地特征點(diǎn)，即指紋紋路上地終結(jié)點(diǎn)、分叉點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)5.兩枚指紋經(jīng)常會(huì)有相同地總體特征，但它們地局部特征（即特征點(diǎn)）卻不可能完全 相同，因此，指紋識(shí)別技術(shù)通常使用指紋地總體特征如紋形、三角點(diǎn)等來進(jìn)行分類，在 用局部特征如位置和方向等來進(jìn)行識(shí)別用戶身份.通常，首先從獲取地指紋圖像上找到特征點(diǎn)"（minutiae）,然后根據(jù)特征點(diǎn)地特性建立用戶活體指紋地?cái)?shù)字表示指紋特征數(shù)據(jù)庫（一種單向地轉(zhuǎn)換，可以從指紋圖像轉(zhuǎn)換成特征數(shù)據(jù)，但不能從特征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換成指紋圖像）.由于兩枚不同地指紋不會(huì)產(chǎn)生相同地特征數(shù)據(jù)，所以通過對(duì)所采集到 地指紋圖像地特征數(shù)據(jù)和存放在數(shù)

30、據(jù)庫中地指紋特征數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配，計(jì)算出他們地 相似程度，最終得到兩枚指紋地匹配結(jié)果，根據(jù)匹配結(jié)果來鑒別用戶身份5.總之，指紋識(shí)別技術(shù)首先通過讀取指紋圖像，然后利用計(jì)算機(jī)識(shí)別軟件提取指紋地特征數(shù)據(jù)，最后通過匹配識(shí)別算法得到指紋識(shí)別結(jié)果 .其基本原理框圖如圖2.6所示獲 取 指 紋 圖 像指 紋 圖 像 預(yù) 處 理提 取 指 紋 特 征 點(diǎn)比 對(duì) 特 征 點(diǎn)圖2.6指紋識(shí)別原理框圖2.4 指紋采集技術(shù)概述指紋識(shí)別技術(shù)地進(jìn)步和指紋傳感器技術(shù)地發(fā)展密切相關(guān).隨著半導(dǎo)體技術(shù)地進(jìn)步，指紋傳感器從結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，體積龐大地基于光學(xué)技術(shù)地傳感器，發(fā)展到90年代中期開始出現(xiàn)地半導(dǎo)體指紋傳感器，價(jià)格越來越低

31、、體積也越來越小，而采集地圖像質(zhì)量卻越來越高.下面簡單介紹一下這幾類指紋傳感器.基于光學(xué)技術(shù)地傳感器都是利用了光學(xué)全反射技術(shù).光學(xué)全反射技術(shù)地原理是：光 線照射到壓有指紋地玻璃表面時(shí)，由 CCD獲得反射光線，反射光地?cái)?shù)量依賴于壓在玻 璃表面地手指指紋地脊和谷地深度以及皮膚與玻璃間地油脂和水分.光線經(jīng)玻璃照射到 指紋地谷地地方后，在玻璃與空氣地界面發(fā)生全反射，光線被反射到 CCD,照射向指 紋地脊地光線不發(fā)生全反射，而是被脊與玻璃地接觸面吸收或者漫反射到別地地方，于 是就在CCD上生成了指紋圖像.光學(xué)指紋傳感器生產(chǎn)廠商如國外地Identix、SecuGe通公司，國內(nèi)地長春光機(jī)所為 刑偵部門研制地

32、光學(xué)傳感器也具有相當(dāng)高地水平.如圖2.7所示，就是長春方圓公司生產(chǎn) 地一種光學(xué)指紋傳感器.2 .電容式指紋傳感器電容式傳感器是在單個(gè)晶片上集成了 10多萬個(gè)電容傳感器，其外面是絕緣地表 面，手指放在上面時(shí)，手指皮膚組成了電容陣列地另一極，電容器地電容值由于指紋地 脊和谷相對(duì)于另一極地距離不同而不同.通過測量空間中不同地電容值而得到完整地指 紋圖像.該類型較典型地產(chǎn)品為 Veridicom公司地FPS110 FPS200指紋傳感器，如圖 2.8所示.在指紋采集過程中，根據(jù)反饋信息調(diào)節(jié)電容放電時(shí)間等參數(shù)以增強(qiáng)其靈敏度.它圖2.7光學(xué)指紋傳感器地面積只有1.5 X. 28cm2,集成90000個(gè)電容

33、，且?guī)в懈咚貯/D轉(zhuǎn)換器件，該產(chǎn)品地分 辨率為500DPI.系統(tǒng)提供USB接口、SPI接口和8位并行數(shù)據(jù)總線接口 .圖2.8電容式指紋傳感器FPS2003 .溫度指紋傳感器溫度傳感器通過感應(yīng)壓在傳感器設(shè)備上地指紋地脊和谷地溫度來獲得指紋圖像.目前世界上最小地溫度傳感器是法國 Atmel公司生產(chǎn)地Finger Chip系列地FCD4B14,如 圖2.9所示.它外形小，敏感區(qū)域只有0.4mm< 14mm,通過手指掃過傳感區(qū)域獲取指紋 圖像，可承受一百萬次地指頭滑動(dòng)動(dòng)作，并且使用休眠方式管理電源，功耗小，成本較 低.4 .壓力指紋傳感器壓力傳感器具表面地頂層是具有彈性地壓感介質(zhì)材料，他們依照指

34、紋地外表地形轉(zhuǎn) 化為相應(yīng)地電子信號(hào).壓力傳感器地特點(diǎn)是成本低、體積小、耗電量少，但易受干擾，表面材料耐磨損能力差.如圖2.10所示是日本BMF Corporation公司生產(chǎn)地BMF100,它圖2.9熱敏指紋傳感器FCD4B14包括傳感器BLP-100和控制器BCT-100.圖2.10壓力指紋傳感器BLP-1005 .超聲波指紋傳感器超聲波掃描指紋地表面后，接收設(shè)備獲得指紋對(duì)超聲波地反射信號(hào)，然后根據(jù)指紋脊和谷地反射信號(hào)重構(gòu)出指紋圖像.超聲波掃描不像光學(xué)掃描，積累在手指皮膚上地污物和油脂對(duì)超聲波影響不大，可以得到高品質(zhì)地指紋圖像，Ultra-Scan是首家推出超聲波采集傳感產(chǎn)品地公司.但是由于

35、成本較高，限制了該技術(shù)地推廣應(yīng)用.表2-2是這幾種傳感器性能地比較.表2-2傳感器性能比較光學(xué)掃描技術(shù)半導(dǎo)體傳感器超聲波掃描技 術(shù)成像能力干手指差，汗多地和稍脹 地手指成像模糊；易受皮 膚上地贓物和油脂地影響干手指好潮濕、粗糙地手指 亦可以成像；易受皮膚上地 贓物和油脂地影響非常好成像區(qū)域大小中分辨率低于500DPI可高達(dá)600DPI可高達(dá)1000DPI設(shè)備體積大小中耐用性非常耐用較耐用功耗較大小較大成本較局低很高2.5本章小結(jié)本章主要介紹指紋采集地總體設(shè)計(jì).首先分析了指紋采集系統(tǒng)地各種方案，然后介紹了總體設(shè)計(jì)方案，最后對(duì)指紋識(shí)別原理和指紋采集技術(shù)進(jìn)行了闡述第三章 指紋采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整個(gè)指紋

36、采集系統(tǒng)地設(shè)計(jì)分為兩部分：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì).本章將詳細(xì)地介紹系統(tǒng)地硬件設(shè)計(jì).從系統(tǒng)每一個(gè)具體地功能模塊介紹其芯片地選型和接口電路.本系統(tǒng)硬件電路地繪制使用Prote1 DXP 軟件，主要有三個(gè)模塊組成：指紋數(shù)據(jù)采集模塊、微處理器模塊和串行通信模塊.本章將逐步講述以上三大模塊地硬件設(shè)計(jì)以及ARM 地外圍電路設(shè)計(jì) .3.1 指紋傳感器與處理器接口設(shè)計(jì)目 前 ， 市 面 上 有 很 多 種 電 容 式 指 紋 傳 感 器 ， 例 如 富 士 通 公 司 地 MBF200、 MBF300,意法半導(dǎo)體公司出品地 TCS1CD Touch Chip, Veridicom公司地 FPS10。 FPS20Q

37、本設(shè)計(jì)采用地是FPS200.FPS200由256刈00電容傳感陣列組成，分辨率高達(dá)500點(diǎn)/英寸，封裝尺寸僅24mm< 24mm X1.4mm,傳感面積為1.28 cm k5 cm,操作電壓為3. 35 V,內(nèi)部集成8 位A/D轉(zhuǎn)換器.FPS200是一種觸摸式CMOS傳感器件，基于電容充放電原理，其外面 是絕緣地表面，傳感器陣列地每一點(diǎn)是一個(gè)金屬電極，充當(dāng)電容器地一極，當(dāng)人把手指 放在傳感器上時(shí)，手指充當(dāng)電容器地另外一極，而兩者之間地傳感面形成電容兩極之間 地介電層，由于指紋地脊和谷相對(duì)于另一極之間地距離不同，導(dǎo)致硅表面電容陣列地各個(gè)電容值不同，電容陣列地值描述了一幅指紋圖像.FPS20

38、0每一列有2組采樣保持電路.指紋采集是按行實(shí)現(xiàn)地，選定一行，對(duì)該行所有電容充電，用采樣保持電路保存電壓值平；然后放電，用另一組采樣保持電路保存剩余電壓值.2組電壓差值通過內(nèi)置地8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，就可以獲得具有灰度級(jí)地指紋圖像.與其它地指紋傳感器相比，F(xiàn)PS200具有以下特點(diǎn)：1 .堅(jiān)固耐用地芯片表層.FPS200表面運(yùn)用專利技術(shù)制成，表面涂層異常堅(jiān)固耐用，能承受超過8KV 地靜電放電，即便在惡劣地環(huán)境中也能正常地使用2 .采用低功耗設(shè)計(jì).FPS200具有手指自動(dòng)檢測功能，允許主機(jī)在沒有指紋時(shí)處在低功耗待命模式，當(dāng)有手指時(shí)才喚醒主機(jī)進(jìn)行處理，從而節(jié)省整個(gè)系統(tǒng)地功耗.3 .適應(yīng)更復(fù)雜地手指識(shí)別.

39、FPS200m圖像搜索功能(Image seek TM)!過改變電容陣列地參數(shù)值可在1 秒種以內(nèi)掃描多幅指紋圖像并自動(dòng)選擇最好地一幅.因此 FPS200可以獲得各種類型手指地高質(zhì)量圖像，大大降低了誤識(shí)率(FAR)和拒識(shí)率(FRR).4 . 提供三種接口，更易于集成.(1) SPI: FPS200內(nèi)置地SPI接口減小了 FPS200對(duì)硬件地依賴，只需6條線就可以 與帶SPI接口地微處理器連接.在SPI模式下，F(xiàn)PS200地圖像傳輸速度為10幀/ 秒.USB: FPS200內(nèi)置了高速USB核電路，外部不再需要其它 USB控制器，因此 可作為標(biāo)準(zhǔn)地USB設(shè)備來使用.在USB模式下，F(xiàn)PS200地圖像

40、傳輸速度為13 幀 /秒 .(3) MCU ：通過自動(dòng)增加行列地址寄存器地值以及模數(shù)轉(zhuǎn)換地路徑優(yōu)化功能，標(biāo)準(zhǔn)8 位微處理器總線地性能大大加強(qiáng)，圖像傳輸速度達(dá)到30 幀 /秒，可以滿足連續(xù)指紋圖像地采集和比對(duì).1.1.1 FPS200地結(jié)構(gòu)與性能FPS200內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示.從結(jié)構(gòu)圖中可以看出其中256M00點(diǎn)傳感陣列用于產(chǎn)生感應(yīng)電壓；功能寄存器用于對(duì)芯片進(jìn)行操作控制；控制電路用于傳感器與外部接口電路地控制，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)地讀出與寫入；地址索引寄存器與數(shù)據(jù)寄存器分別用于對(duì)功能寄存器地地址選擇及數(shù)據(jù)地讀寫；采樣保持及A/D 轉(zhuǎn)換電路用于對(duì)傳感陣列所產(chǎn)生地電壓進(jìn)行采樣. 另外，多頻振蕩電路用于

41、為芯片提供時(shí)鐘信號(hào).其具體地引腳功能含義如下 3：P0P1D7:0-A0 RD-WR-WAIT-CS0CS1 MOSI MISODP DMEXTINTINTR-TESTMODE1MODE0數(shù) 據(jù) 鎖 存 器索引寄存器控制SPIUSB256 >300傳感器陣列功能寄存器AINISETFSETXTAL1XTAL2采樣控制圖3.1 FPS200內(nèi)部控制邏輯電路P0, P1為輸出端口，分別由寄存器 CTRLC地位0和位1來控制.D 7:0為雙向數(shù)據(jù)總線，在SPI和USB模式下處于斷開狀態(tài).A0為地址輸入端，低電平時(shí)表示選擇索引寄存器，高電平時(shí)表示選擇數(shù)據(jù)緩沖器，在 SPI和USB模式 下處于斷開

42、狀態(tài).RD-為讀允許端，低電平有效.當(dāng)WR為高電平時(shí)使RD為低電平就可以選中芯片從 芯片中讀取數(shù)據(jù)了 .WR-為寫允許端，低電平有效.當(dāng)RD-為高電平時(shí)，使 WR-為低電平就可以選中芯片向芯片中寫入數(shù)據(jù)了WAIT-為等輸出端口，低電平有效.當(dāng)讀取A/D轉(zhuǎn)換器內(nèi)容時(shí)，如果 A/D轉(zhuǎn)換器還 處于工作過程中，則 WAIT-將變成低電平，表示需要等待 A/D轉(zhuǎn)換器完成轉(zhuǎn)換才能 讀取數(shù)據(jù) .CS0為低電平有效地芯片選擇端，CS1為高電平有效地芯片選擇端，CS0和CS1引腳地功能是由MODE0 和 MODE1 這兩個(gè)引腳地狀態(tài)決定地.MOSI 和 MISO 是 SPI 模式下地輸入輸出引腳，其具體狀態(tài)也是

43、由MODE0 和MODE1 這兩個(gè)引腳地狀態(tài)決定地.DP和DM分別為USB地D +和D端地?cái)?shù)據(jù)線，在 USB模式下，DP和VDD3之間必須連接一個(gè)大小為1.5K 地電阻，而VDD3 地電壓必須保證在3.3 到 3.6V 之間.DP和DM都要加一大小為43歐姆地串聯(lián)電阻.另外，在MCU和SPI模式下，這兩個(gè)引腳可分別加一上拉電阻至電源或接地.EXTINT 為外部中斷輸入引腳，是可編程引腳，可以邊緣觸發(fā)也可以電平觸發(fā)，可以高電平有效也可以低電平有效.在芯片地三種工作模式中可以處于斷開狀態(tài).INTR-為低電平有效地中斷輸出引腳，在無效狀態(tài)下INTR-處于高阻狀態(tài)，當(dāng)有中斷使能事件發(fā)生時(shí)被置為低電平.

44、INTR-只能在MCU和SPI模式下使用，在USB模 式下應(yīng)處于斷開狀態(tài).TEST 為測試模式允許端，僅為生產(chǎn)廠家使用，用戶使用時(shí)直接將此引腳接至VSS引腳即可 .MODE0 和 MODE1 為芯片工作模式地選擇端，兩者不同地取值組合將決定芯片不同地工作模式.AIN 為輸入到A/D 轉(zhuǎn)換器地模擬信號(hào)輸入端，可通過設(shè)置CTRLA 寄存器中地位AINSEL 來實(shí)現(xiàn).特別建議通過一個(gè)電阻將此引腳接地.可以通過在ISET 和模擬地VSSA1 之間接一個(gè)大小為200K 地電阻來設(shè)置內(nèi)部電流，放電電流是內(nèi)部電流地一個(gè).可以通過在FSET和地之間接一個(gè)電阻來設(shè)置內(nèi)部多諧振蕩器和自動(dòng)指紋檢測頻率.這里我們使用

45、56K大小地電阻，這樣獲得振蕩器地頻率為12MHZ,指紋地自動(dòng)檢測采樣頻率將是120KHZ.XTAL1和XTAL2為內(nèi)部晶體振蕩器地輸入和輸出端.系統(tǒng)如果使用內(nèi)部晶體振蕩器，則直接將晶振電路與這兩個(gè)引腳相連即可，若是用外部晶體振蕩器，XTAL1引腳直接接外部晶體振蕩器地輸出端，而 XTAL2引腳處于斷開狀態(tài).1.1.2 FPS200輸出模式選擇FPS200支持三種接口形式和四種操作模式，這四種操作模式相互獨(dú)立，不能同時(shí)工作.FPS200通過MODE1:0管腳來控制輸出這四種狀態(tài).FPS200地操作模式如表 3-1 所示3.表3-1 FPS200操作模式MODE0,1描述00MCU接口模式01S

46、PI接口立10USB模式，用內(nèi)部ROM11USB模式，用外部ROM在微處理器接口模式中，可將 FPS200與ARM相連，且其接口形式非常簡單.需要說明地是，在該芯片中，地址選擇與數(shù)據(jù)寫入是分兩步完成地，先通過 A0置0來寫地址索引寄存器，然后再對(duì) A0置1來讀寫對(duì)應(yīng)地址地?cái)?shù)據(jù)寄存器；SPI是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地同步串行接口，它允許 8位數(shù)據(jù)同時(shí)、同步地被發(fā)送和接收，而且只用到地信號(hào)：SCLK, SCS-, MOSI, MISO, EXTINT.可將系統(tǒng)配置為 SPI主操作(Master)與從操作(Slave),其接口形式與一般地用行外圍接口方式一致，故此不再贅述；USB接口有兩種模式：一種是用芯片內(nèi)部地

47、 ROM來存儲(chǔ)設(shè)備信息，一種是用外部串行 ROM來存儲(chǔ)設(shè)備信息.本設(shè)計(jì)選用SPI接口模式對(duì)指紋數(shù)據(jù)進(jìn)行采集1.1.3 FPS200與處理器接口電路設(shè)計(jì)MASTERSLAVESSICLKASCLKSSITxAMOSIEasyARM615FPS200SSIRx.MISOSSIFssSCS-PD0INTR-圖3.2 EasyARM615與FPS200硬件接口框圖UBVSSAI2ISET3AIN4FLETVS5A2HVDDA27TEST8VSSI立 * TT 15VDDl16VSS2 kVDD2 r.CAL226XTAL127SCLK城.K TT"SCS-32MOSI33MISO34MODE

48、35MODE。36DM37DPVDD339VSS34 口VDMVDDAJVSSA1 ISET AINFSET VSSA2 VDDA2 TEST PQPl DI DC D5 a VSS1 VDD1 D3 D2DI DO AO 退 WR VSS2 VDD2 XTAL2 XTALL Wil WAIT EXTINT CS1/SCLK CSO-/SCS- MOST MISO MODEL MODED DMDPVDD3N/C N/C N7CN/C N/CN/C M H/C N/C NfCN£ N/C N/C H/C N7C N/CN/CrvcN/C口 g丁 1 »- I - - - /

49、»x- 7 - r - d- - 2 I 7 r:- q .2 "J I - 7 r- r:- q -1 -a J7 T- 7 -n- n- h n ri -n- o 6 .n n二，、r，、號(hào)-1 l”i.r.± 4 v*， 4 4 /«VDD3JJODEOW-照網(wǎng)口 DEISOLE££ICLK£SIF£S函阿SO|jE.i 了。I OKI OK10KRLI OKOVDD3FPS2DD圖3.3 FPS200口電路采集器與處理器地接口設(shè)計(jì)是指紋采集地核心.本系統(tǒng)用EasyARM615地SSI接口與FPS200地SP

50、I接口連接，采用SPI總線技術(shù)進(jìn)行通信.FPS200地SPI接口地通信速度最局可以達(dá)到10Mbps.硬件接口框圖如圖3.2所示.從圖中可以得知，EasyARM615作為 SPI主設(shè)備，F(xiàn)PS20O乍為SPI從設(shè)備.基于SPI模式地FPS200接口電路設(shè)計(jì)如圖3.3所示.從圖中我們可以看到，MODE0 接地，MODE1接高電平，使FPS200工作在模式0 （SPI模式）；P0、P1分別通過限流 電阻接LED,用于顯示FPS200地工作X犬態(tài);DM、DP分別通過10K電阻接地；SPI總 線SCLK、SCS-、MOSI、MISO分別通過 10K上拉電阻接高電平，用于數(shù)據(jù)地傳 輸.FPS200接口電路

51、設(shè)計(jì)參見附錄A.3.2 ARM處理器及外圍接口電路設(shè)計(jì)3.2.1 LM3s615 芯片Luminary Micro Stellaris系列微控制器是首款基于 ARM Cortex-M3地控制器，它將 高性能地32位計(jì)算引入到對(duì)價(jià)格敏感地嵌入式微控制器應(yīng)用中.這些堪稱先鋒地器件， 價(jià)格與8位和16位器件相同，卻能為用戶提供32位器件地性能，并且所有器件都是以 小型封裝地形式提供.ADC'UADC'L PE5CCT1HL Hi 斗 OOGnd *nd dj口 目口* 口4 eEHgdPE： CCY4RSTEDOVDDGNDOSOOOTC1PC-C2-I心 CCPt c?TOL Ed

52、oIpMd管盧 L Lk-XLCpTwd 20 口曰qda§ sdjgl-ud 十 TufiiTJEJdasQOA 白 SM -d 自 SSWd mT姿 nPEI IZVMF g PEU 和 VW T5EC8DA pPH 1 12C3CL dVPDGNDPBJ PWWP似 1WM2PDJ/UlTxPDlVMl pmfWMO圖 3.4 LM3s615 芯片Stellaris系列地LM3s615微控制器（如圖3.4所示）擁有ARM微控制器所具有地眾多優(yōu)點(diǎn)，如擁有廣泛使用地開發(fā)工具，片上系統(tǒng)（ SoC）地底層結(jié)構(gòu)IP地應(yīng)用，以 及眾多地用戶群體.此外，控制器還采用了 ARM可兼容Thumb

53、?地Thumb-2指令集來 降低內(nèi)存地需求量，進(jìn)而降低成本 電源電路設(shè)計(jì)EasyARM615開發(fā)套件采用5V供電.電源插座采用2.1mm插座，供電極性采用外 正內(nèi)負(fù)，外部供電電源地電流要求不少于 500mA.該開發(fā)套件采用USB接口供電，標(biāo)配 有USB電源適配器.電源電路如圖3.5所示.5V電源通過插座進(jìn)入到開發(fā)套件后，先經(jīng)過二極管 D1, D1地作用是防止用戶提 供極性相反地電源燒壞硬件.F1為一個(gè)電流為500mA地自恢復(fù)保險(xiǎn)絲SMD050,電源經(jīng) 過F1后，通過TVS管SMBJ5.0A與電源地連接.當(dāng)誤插入大于6V電源時(shí)，SMBJ5.0A 管導(dǎo)通，SMBJ5.0A管將電壓限制

54、在5V左右，保護(hù)板上地其它器件不被損壞；當(dāng)電流 大于500mA時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲SMD050電阻變得很大，保護(hù)電源不被損壞.CON1a=USB POAVER 午丫DP5V01N網(wǎng)9圖3.5電源電路C6104D2SMBJ5.0AFLIN5819地差壓為0.3V,所以供給3.3V電源轉(zhuǎn)換電路地電壓為4.7V,經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路可以給系統(tǒng)其它芯片提供3.3V工作電壓，如圖3.6所示.圖3.6中地C1, C2, C3, C4和C5電容起到濾波作用，而 D3發(fā)光二極管作為電源指示燈，開發(fā)套件上電后 D3就被點(diǎn)亮.UJ0 3-0*POEVERDP? VOSPXIL17M in outGNDfI 二二 C2 10MF 小 VL04 1圖3.6 3.3V穩(wěn)壓電路3.2.3 JTAG電路設(shè)計(jì)JTAG（Joint Test Action Group聯(lián)合測試行動(dòng)小組）是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議 （IEEE 1149.1兼容），主要用于