基于單片機的遠程指紋采集終端的設計

對于指紋的采集，系統采用了富士通公司的指紋傳感器MBF200，它屬于電容性傳感器。其電容性傳感器陣列由二維金屬電極組成，所有金屬電極充當一個電容板，接觸的手指充當第二個電容板，器件表面的鈍化層作為兩板的絕緣層。當手指觸摸傳感器表面時，指紋的高低不平就會在傳感器陣列上產生變化的電容，從而引起二維陣列上電壓的變化，并形成指紋傳感圖像。從而克服了以前光學識別系統出錯率高、可能仿冒等問題，大大提高了該系統的安全性。

MBF200支持3種接口形式，即MCU接口模式、SPI接口模式和USB接口模式。系統采用微處理器接口模式，在此模式下可將MBF200與51系列單片機8位數據總線直接相連，其接口形式非常簡單，且微處理器接口模式在MBF200的3種接口模式下，數據傳送速率最高(30幀／s；USB模式13幀／s；SPI模式為10幀／s)，可以滿足對連續指紋圖像采集和比對的需要。

2.3 數據存儲器

為了保存指紋圖像數據，必須為系統擴充外部存儲器。MBF200一幅指紋掃描圖像需要存儲空間75 kB(256×300×8位)，因此系統采用SST公司的FLASH存儲器SST 39SF010A對數據存儲器進行存儲擴充，其容量為128 k×8位。由于51單片機地址線只有16位，系統采用P1口對存儲空間進行分段訪問。其中，指紋圖像數據及識別數據采用固定地址進行存儲，數據讀取易實現。

2.4 顯示模塊

LCD顯示器用于顯示中文界面信息。為了方便系統設計，采用帶有中文字庫的LCD顯示模塊HTM12232Z。

3 軟件設計

3.1 系統程序流程

系統軟件功能包括主程序、指紋獲取功能模塊、通信模塊、定時模塊、顯示模塊。系統上電初始化后與服務器建立連接，取得服務器時間調用顯示模塊顯示中文界面及系統時間，然后等待指紋傳感器信號。系統主要工作流程如圖3所示。

3.2 TCP／IP協議的精簡設計

3.2.1 TCP／IP協議精簡

考慮嵌入式系統CPU處理能力和系統存儲能力限制，系統以高效、節省資源為目標，對TCP／IP協議進行精簡(見表1)，僅實現了通信必須的ARP，IP，ICMP和UDP協議。

在鏈路層上，系統必須實現IEEE802.3所規定的CDMA／CD協議，而此協議只要采用通用的以太網接口芯片就可支持。為了保證系統在以太網中的通信，系統實現了ARP應答協議，該協議用于將IP地址映射成以太網MAC地址。