基于MC68HC908JB8的USB指紋采集儀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，圖像處理與模式識(shí)別方法的發(fā)展，指紋處理技術(shù)日臻成熟，在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而指紋采集是指紋處理的第一步，本文介紹了一種基于MC68HC908JB8的便攜式USB指紋采集方案，該方案能方便靈活的采集高質(zhì)量的指紋圖像，文中具體討論了系統(tǒng)硬件以及相關(guān)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。

　　指紋是指人類手指上出現(xiàn)的條狀紋路，他們的形成依賴于胚胎發(fā)育時(shí)的環(huán)境和遺傳。世界上幾乎沒有兩個(gè)完全相同的指紋。由于指紋具有穩(wěn)定性、唯一性以及易于采集的特性，一直以來被認(rèn)為是最可靠的利用生物特征進(jìn)行身份鑒定的依據(jù)之一。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，圖像處理與模式識(shí)別方法的發(fā)展，指紋處理技術(shù)日臻成熟，經(jīng)歷了人工處理，半自動(dòng)化處理和自動(dòng)化處理等三個(gè)發(fā)展階段。美國于1963年首先開展關(guān)于指紋識(shí)別軟件的研究，隨后日本(1975)也開始這方面的工作，我國開展得較慢(約于1981年開始)。1975年美國推出第一個(gè)商用系統(tǒng)Printrak250，而日本的NECAFIS于1982年才投入使用。近年來，國內(nèi)也相繼推出了自己的指紋識(shí)別系統(tǒng)。

　　作為指紋處理的第一步的指紋取像技術(shù)也日益成熟，這使采集到的指紋數(shù)據(jù)更真實(shí)，圖像更清晰，處理結(jié)果也就越加可靠，鑒定結(jié)果的可信度也越強(qiáng)。目前有利用光學(xué)全反射技術(shù)、硅晶體電容傳感技術(shù)、超聲波掃描技術(shù)等獲得指紋圖像的方法。

　　而且隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，安全性成為許多系統(tǒng)首要考慮的問題，指紋因其不可復(fù)制、不可替代的特性成為鑒定身份的可靠手段。近年來有關(guān)指紋自動(dòng)識(shí)別及認(rèn)證研究已成為模式識(shí)別、圖像處理及計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的熱點(diǎn)，指紋識(shí)別已廣泛的應(yīng)用于銀行、保險(xiǎn)、公安、門禁、考勤等方面。

　　本文介紹了一種基于MC68HC908JB8的便攜式USB指紋采集方案，實(shí)驗(yàn)表明，這種方案充分利用了USB支持即插即用,有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，能總線供電等優(yōu)點(diǎn)，簡化了設(shè)計(jì)，降低了成本，實(shí)現(xiàn)了靈活可靠的指紋圖像傳輸，有很好的應(yīng)用前景。

　　USB是Universal Serial Bus的縮寫,這是近幾年逐步在PC領(lǐng)域廣為應(yīng)用的新型串行接口技術(shù)。相對(duì)于并口，串口等傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)接口方式，USB有很多明顯的優(yōu)點(diǎn)。它支持即插即用(plug and play)，有較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，能總線供電，低成本，具有強(qiáng)大的外設(shè)連接能力。因而選用USB接口來傳送采集的指紋圖像，能更方便靈活地和計(jì)算機(jī)通信，有著良好的應(yīng)用前景。

　　設(shè)計(jì)概述

　　設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)一個(gè)使用USB接口與主機(jī)通信的高性能指紋采集儀。指紋芯片選用了Veridicom公司的硅晶體電容傳感器FPS110，主控芯片選用Motorola公司集成USB模塊的單片機(jī)MC68HC908JB8?；竟ぷ髂Ｊ饺鐖D1所示，MC68HC908JB8控制FPS110采集指紋,然后通過MC68HC908JB8片上集成的USB模塊將數(shù)據(jù)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)和后期處理。

主機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要分為USB驅(qū)動(dòng)和演示界面兩個(gè)部分：采用Jungo公司的Windriver軟件開發(fā)WINDOWS平臺(tái)的USB驅(qū)動(dòng)程序；采用Microsoft公司VC6.0軟件開發(fā)演示平臺(tái)和一些簡單的指紋處理程序。

　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　1.主要芯片特性

　　1)集成USB模塊的指紋采集儀主控芯片MC68HC908JB8

　　MC68HC908JB8是Motorola公司MC68HC08系列的一款高性價(jià)比單片機(jī)，芯片有256字節(jié)的片內(nèi)RAM，8K字節(jié)片內(nèi)FLASH，除傳統(tǒng)的定時(shí)器、鍵盤中斷、串行口、等I/O設(shè)備外，其主要特點(diǎn)是集成了通訊速率為1.5MB的低速USB模塊。

　　2)指紋采集芯片FPS110

　　FPS110是Veridicom公司的硅晶體電容傳感器，該傳感器采用先進(jìn)的半導(dǎo)體CMOS工藝，面積只有郵票般大小，具有高靈敏度、高可靠性、高分辨率(500DPI)、低功耗、低價(jià)位等許多優(yōu)點(diǎn)，特別適用于商業(yè)及戶外指紋應(yīng)用系統(tǒng)。

　　2.指紋采集儀系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　指紋采集儀基本原理如圖2所示，主要包含電源設(shè)計(jì)，單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)，指紋芯片應(yīng)用設(shè)計(jì)。

1)供電設(shè)計(jì)

　　MC68HC908JB8和FPS110都可以支持5V供電，而且MC68HC908JB8還可提供USB接口所需的3.3V參考電壓，所以整板只采用外接5V電源。設(shè)計(jì)中為了方便調(diào)試，提供了三套可選5V電源輸入，分別是USB供電，仿真器接口供電，和單獨(dú)電源供電。

　　2)時(shí)鐘設(shè)計(jì)

　　MC68HC908JB8和FPS110分別供給時(shí)鐘，MC68HC908JB8采用6M晶體接OSC1和OSC2間，F(xiàn)PS110采用12M晶體接XTAL1和XTAL2之間