當(dāng)前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]介紹MBF200的性能、結(jié)構(gòu)及工作原理。實(shí)現(xiàn)基于MBF200的SPI型指紋采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該采集系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)指紋、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。

摘要:介紹MBF200的性能、結(jié)構(gòu)及工作原理。實(shí)現(xiàn)基于MBF200的SPI型指紋采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該采集系統(tǒng)具有自動(dòng)檢測(cè)指紋、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。


關(guān)鍵詞:DSP SPI MBF200 指紋采集系統(tǒng)

引 言

1 MBF200結(jié)構(gòu)與性能

  MBF200是富士通公司的電容式固體指紋采集傳感器,能采集到500dpi的指紋圖像。它的傳感器是256×300的陣列,可以在3.3V~5V的寬電壓范圍內(nèi)操作。MBF200的性能主要有以下幾點(diǎn):

① 集成了一個(gè)8位A/D變換器。A/D變換器的輸入可以是MBF200的指紋傳感器陣列的輸出,也可以是由
MBF200的AIN引腳接入的模擬信號(hào)。

② 帶有3種總線接口,即8位微處理器(MCU)總線接口、集成的USB全速接口及串行周邊設(shè)備接口(SPI),使芯片的應(yīng)用設(shè)計(jì)更加靈活。

③ 特有自動(dòng)指紋檢測(cè)功能。

  MBF200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
        
  無論在哪一種總線接口模式下,對(duì)MBF200的控制都是通過寫它的控制寄存器來完成的,包括CTRLA、CTRLB、CTRLC。MBF200共有19個(gè)寄存器。

  值得提出的是,MBF200的時(shí)鐘有兩種選擇。根據(jù)圖1可以看出:“多諧振蕩”和“晶體電路”就是它的兩組可選的時(shí)鐘源。CTRLB中的位1(XTALSEL)是用來在這兩者之間進(jìn)行選擇的。XTALSEL=0,表示選用內(nèi)部的“多諧振蕩”作為MBF200的時(shí)鐘;XTALSEL=1,表示時(shí)鐘源來自芯片的XTAL1引腳,此時(shí),芯片既可以外接有源晶體,也可以接無源晶體。CTRLB的各位含意會(huì)在后面介紹。

  在MBF200的三種接口之中,SPI接口是比較簡(jiǎn)捷的一種,包括SCK、MISO、MOSI和SCS四條信號(hào)線。此時(shí),它的時(shí)鐘源可以從外部輸入;也可以在外接一個(gè)晶體后,利用MBF200內(nèi)部的晶體電路來獲得時(shí)鐘源。圖1中,在選擇了SPI模式后,它的其它兩種模式(USB、MCU)是自動(dòng)禁止的。實(shí)際上,MBF200與控制芯片的SPI接口時(shí),它只能工作在SPI的從模式下(slave),只有當(dāng)MBF200工作于USB模式下時(shí),它才是作為一個(gè)SPI的主設(shè)備(master)。

  MBF200的一些狀態(tài)寄存器,如DTR、DCR、PGC、THR等,需要在進(jìn)行指紋采集之前被初始化。MBF200共有19個(gè)寄存器。這里僅僅對(duì)兩個(gè)比較重要的寄存器CTRLA、CTRLB進(jìn)行說明。

1.1 CTRLA(控制寄存器A)

  寫該寄存器來初始化圖像轉(zhuǎn)換;讀該寄存器來讀取A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。

  GETSUB、GETIMG和GETROW三位選定了一種圖像存取模式并且初始化了A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換序列。 AINSEL位選定了A/D轉(zhuǎn)換器的來源。向GETSUB、GETIMG和GETROW中的任意一位寫入一個(gè)“1”,都將放棄當(dāng)前對(duì)應(yīng)模式的圖像攝取并重新開始新的該模式的圖像攝取,而且這三位每次最多只能有一位被置成“1”。如果這三位中有多于一位被置成“1”,那么圖像的轉(zhuǎn)換就不會(huì)開始。當(dāng)GETIMG被置成“1”后,MBF200會(huì)完成以下一系列動(dòng)作:
◇行地址被置成0;
◇列地址被置成0;
◇自動(dòng)開始圖像的行攝取;
◇第一個(gè)象素的A/D轉(zhuǎn)換自動(dòng)開始。

   當(dāng)向CTRLA中寫“0”時(shí),除了會(huì)清除AINSEL之外,并不會(huì)使MBF200放棄當(dāng)前的圖像。讀CTRLA的狀態(tài)可以得到A/D的轉(zhuǎn)換的結(jié)果。的上升沿會(huì)使A/D轉(zhuǎn)換器開始下一次轉(zhuǎn)換。

1.2 CTRLB(控制寄存器B)

  CTRLB必須在程序的最開始對(duì)它的位0和位2置“1”,以使能MBF200。

  控制寄存器A、B的各位含意如表1所列。
   
2 MBF200的SPI接口特點(diǎn)

  SPI協(xié)議是一個(gè)同步串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,協(xié)議假定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿動(dòng)作。對(duì)于MBF200而言,在時(shí)鐘上升沿鎖存MOSI引腳的數(shù)據(jù),在下降沿將數(shù)據(jù)送至MISO引腳,如圖2所示。MBF200的SPI通信協(xié)議的具體內(nèi)容如下:
◇MOSI線上的數(shù)據(jù)在SCK的上升沿被采樣;
◇MISO線上的數(shù)據(jù)在SCK的下降沿發(fā)生改變;
◇SCK在空閑狀態(tài)時(shí),可以為高電平,也可以為低電平;
◇串行傳輸過程中,高位在前(最先被移出)。
      
3 MBF200的SPI接口應(yīng)用

  下面結(jié)合MBF200的SPI接口特點(diǎn),介紹如何以TMS320VC5402(簡(jiǎn)稱5402)作為主控制器,完成MBF200對(duì)指紋數(shù)據(jù)的采集。5402的McBSP是與SPI兼容的。這里,把5402配置成SPI的主設(shè)備(master),MBF200工作在SPI協(xié)議下的從模式(slave)。多通道緩沖串行口McBSP的功能是提供器件內(nèi)外數(shù)據(jù)的串行交換。同以前的串口相比,McBSP串口具有相當(dāng)大的靈活性。表2給出了有關(guān)5402的McBSP引腳說明[1]。
          
  5402提供的時(shí)鐘停止模式可用于SPI協(xié)議通信。當(dāng)McBSP被配置為時(shí)鐘停止模式時(shí),發(fā)送器和接收器在內(nèi)部是同步的,即可將發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘(BFSX)用作從器件使能(即),而將發(fā)送數(shù)據(jù)位時(shí)鐘(BCLKX)用作SPI協(xié)議中SCK。由于接收數(shù)據(jù)位時(shí)鐘(BCLKR)和接收數(shù)據(jù)幀時(shí)鐘(BFSR)在內(nèi)部分別與BFSX和BCLKX相連,因此,該引腳不能用于SPI模式。

  當(dāng)McBSP被配置為一個(gè)主設(shè)備時(shí),發(fā)送輸出信號(hào)(BDX)被用作SPI協(xié)議的MOSI信號(hào),而接收輸入信號(hào)(BDR)則被用作MISO信號(hào)。McBSP用作主設(shè)備時(shí),與MBF20的SPI接口如圖3所示。DSP的CLKX用作SPI的串行位同步時(shí)鐘;BDX用作SPI的主控制器的輸出;BDR用作SPI的主控制器的輸入;BFSX用作SPI的串行幀同步信號(hào)。當(dāng)5402的McBSP被用于時(shí)鐘停止模式,并且設(shè)置CLKSTP=10,CLKXP=1時(shí),McBSP的SPI時(shí)序與MBF200的時(shí)序吻合,如圖4所示。
            
       
4 采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

  5402外擴(kuò)RAM和ROM。RAM用來存放指紋數(shù)據(jù),ROM用來存放DSP程序。采集系統(tǒng)的各部分連接如圖5所示。其中,MAX3111是提供一個(gè)RS232接口,通過這個(gè)接口,指紋采集系統(tǒng)可以向外(如PC機(jī))提供指紋數(shù)據(jù)。DSP和MBF200都是3.3V供電。MBF200無需外接晶體,而是選用內(nèi)部12MHz振蕩器來提供時(shí)鐘。
          
4.2 軟件設(shè)計(jì)

  要完成MBF200與5402之間的SPI接口通信,還必須在5402上運(yùn)行程序。這個(gè)程序?qū)τ?402的工程師來說很簡(jiǎn)單,軟件流程如圖6所示。只是有一點(diǎn)值得注意:當(dāng)利用5402接收指紋數(shù)據(jù)時(shí),由于MBF200在某一行沒有完成之前,幀信號(hào)必須一直有效,就是說這一幀的長(zhǎng)度為256×8位。所以,只能用5402的DMA來接收,DMA的接收幀長(zhǎng)應(yīng)該配置為128×16位。5402的部分匯編程序如下:
……;(MCBSP的初始化)
*打開自動(dòng)緩沖單元(ABU),打開DMA進(jìn)行128字×16位幀的DMA接收,通道0
STM #DMSRC1,DMSA ;設(shè)置源地址為DRR10
STM #DRR10,DMSDN
STM #DMDST1,DMSA ;設(shè)置目的地址為3200H
STM #3200H,DMSDN
STM #DMCTR1,DMSA ;設(shè)置緩沖區(qū)的大小為80H個(gè)單字
STM #80H,DMSDN
STM #DMSFC1,DMSA
STM #0001000000000000B,DMSDN
STM #DMMCR1,DMSA
STM #0101000001001101B,DMSDN
STM #DMIDX0,DMSA
STM #0001H,DMSDN
STM #0000001000000011B,DMPREC
……;(這里是INT0的中斷服務(wù),用于接收MBF200的數(shù)據(jù))
RET
             
  全部代碼已經(jīng)通過了調(diào)試,可以取得MBF200 的指紋數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)指紋采集的目的。圖7是由MBF200采集到的指紋圖像。該圖是將原始數(shù)據(jù)通過RS232傳送給PC機(jī),然后利用Matlab工具把這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖像的。
                
結(jié) 語

  基于MBF200指紋采集系統(tǒng)使用起來很方便,易于嵌入到其它的系統(tǒng)當(dāng)中。該采集系統(tǒng)已經(jīng)用于一款指紋鎖的設(shè)計(jì)之中。

 

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉