基于MC68HC908JB8的USB指紋采集儀

隨著計算機技術的進步，圖像處理與模式識別方法的發展，指紋處理技術日臻成熟，在眾多領域得到了廣泛的應用。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量的指紋圖像，文中具體討論了系統硬件以及相關驅動和應用程序的設計。

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

　　隨著計算機技術的進步，圖像處理與模式識別方法的發展，指紋處理技術日臻成熟，經歷了人工處理，半自動化處理和自動化處理等三個發展階段。美國于1963年首先開展關于指紋識別軟件的研究，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年美國推出第一個商用系統Printrak250，而日本的NECAFIS于1982年才投入使用。近年來，國內也相繼推出了自己的指紋識別系統。

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

　　而且隨著現代社會的發展，安全性成為許多系統首要考慮的問題，指紋因其不可復制、不可替代的特性成為鑒定身份的可靠手段。近年來有關指紋自動識別及認證研究已成為模式識別、圖像處理及計算機視覺領域的熱點，指紋識別已廣泛的應用于銀行、保險、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，實驗表明，這種方案充分利用了USB支持即插即用,有較強的糾錯能力，能總線供電等優點，簡化了設計，降低了成本，實現了靈活可靠的指紋圖像傳輸，有很好的應用前景。

　　USB是Universal Serial Bus的縮寫,這是近幾年逐步在PC領域廣為應用的新型串行接口技術。相對于并口，串口等傳統的計算機接口方式，USB有很多明顯的優點。它支持即插即用(plug and play)，有較強的糾錯能力，能總線供電，低成本，具有強大的外設連接能力。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算機通信，有著良好的應用前景。

　　設計概述

　　設計的目的是實現一個使用USB接口與主機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MC68HC908JB8。基本工作模式如圖1所示，MC68HC908JB8控制FPS110采集指紋,然后通過MC68HC908JB8片上集成的USB模塊將數據送給計算機進行存儲和后期處理。

主機軟件設計主要分為USB驅動和演示界面兩個部分：采用Jungo公司的Windriver軟件開發WINDOWS平臺的USB驅動程序；采用Microsoft公司VC6.0軟件開發演示平臺和一些簡單的指紋處理程序。

　　系統硬件設計

　　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系列的一款高性價比單片機，芯片有256字節的片內RAM，8K字節片內FLASH，除傳統的定時器、鍵盤中斷、串行口、等I/O設備外，其主要特點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，該傳感器采用先進的半導體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、低價位等許多優點，特別適用于商業及戶外指紋應用系統。

　　2.指紋采集儀系統硬件設計

　　指紋采集儀基本原理如圖2所示，主要包含電源設計，單片機應用設計，指紋芯片應用設計。

1)供電設計

　　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。設計中為了方便調試，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，和單獨電源供電。

　　2)時鐘設計

　　MC68HC908JB8和FPS110分別供給時鐘，MC68HC908JB8采用6M晶體接OSC1和OSC2間，FPS110采用12M晶體接XTAL1和XTAL2之間