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陕西快乐十分中奖图:基于ARM7的指紋考勤機設計

更新日期:2007-11-12  作者:  來源:光學精密機械網(www.uvcfk.com)收集整理

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來源:電子產品世界  作者:北京交通大學電子信息工程學院 李佳音 荊濤 李興華


摘要:ARM7芯片為核心,設計了一款指紋考勤機。此產品兼具指紋考勤和刷卡考勤兩項基本功能。
關鍵詞: ARM7;DMA;考勤機;指紋采集;射頻卡

引言


生物識別技術依靠其鑒別的唯一性和可靠性,經過近十年的發展,應用已經越來越廣泛和成熟,目前指紋識別技術已趨向民用市場普及,指紋考勤機就是其主要的應用之一。筆者采用功能強大的S33C44B0X處理器設計了一款指紋考勤機,在功能、接口、價格等方面都有著極大的優勢。


設計的考勤機具有指紋采集和刷卡采集兩大基本功能。指紋采集部分采用CMOS光學傳感器。刷卡采集相應的射頻???,它可以通過串口的方式與CPU通信??記諢蛻銜換耐ㄑ對蠆捎猛ㄓ玫哪D釻SB接口,有效地達到了即保證低成本又方便用戶使用的目的。另外還加入了USB充電,實時時鐘顯示,語音提示等眾多人性化功能。系統的框圖如圖1所示。



圖1  系統功能框圖


  系統硬件設計


本系統主CPU采用的是三星公司的S3C44B0X處理器,該處理器具有功能多、功耗低、運算速度快、價格低廉等優點。


硬件設計主要包括指紋采集、刷卡采集、和電源管理三個部分。


存儲器采用外接的方式,分別接了64M的HY57V641620HG的SDRAM和16M的39VF1601的flash。語音提示??椴捎玫氖親艸の?1S錄音時間的AP8921A芯片。


上位機通訊通過CH341芯片進行異步串口轉USB1.1接口,用戶對外可以按照正常的USB接口使用,省去了麻煩的串口。系統采用了MAX1508芯片通過USB接口給鋰電充電,平時采用電池供電,插上USB接口后即可通過USB接口給系統供電,并給鋰電充電。


按鍵總共有三個,一個是系統的開關機按鍵,另外兩個分別是實時時鐘設的置按鍵和方向鍵。


指紋采集


指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數據傳輸方式實現與CPU的信息交互。圖2為指紋采集接口。



圖2 指紋采集接口


J1為采集頭的接口,主要有15個引腳,其中引腳8至引腳15為數據輸出接口,連接至鎖存器,最終接到數據總線上;引腳6、7為I2C總線,用于對傳感器寄存器進行初始化設置;引腳3到引腳5分別為傳感器的時鐘信號、行同步信號和幀同步信號。幀同步信號直接連接至CPU的通用I/O端口GPF3上,行同步信號和時鐘信號通過與非門接至CPU的外部DMA請求輸入nXDREQ1。


當nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時,傳感器便有數據輸出,并且數據能夠維持至下一個同樣的過程的到來。這正好符合44B0的外部DMA請求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來讀取數據。最終的數據讀取是通過片選鎖存器來實現的。由于DMA的方式不干預CPU,因此也大大提高了讀取的速度。


刷卡采集


刷卡采集選用的是MTP-125K4???,并選擇ASCII方式以及固定的9600bps輸出RS232數據,感應距離為30cm,其輸出數據端口直接連接CPU的串口1接收端即可。輸出的數據格式為頭碼(02)+10ASCII數據+Checksum校驗碼+結束碼(03),事實上我們只需存儲10位數據信息中的4位卡號。具體電路如圖3所示。



圖3 讀卡???/FONT>


電源管理


電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過DC-DC升壓至5V,再通過LDO給系統所需要的3.3V和2.5V電壓。其中DC-DC是LT1308A芯片,LDO采用AMS1117-3.3V和AMS1117-2.5V,可以為系統提供穩定的電壓供給。


圖4是電源開關控制部分電路,功能為實現USB和電池供電的切換。當未插入USB時采用電池供電,而連接時系統采用USB供電。S9為總電源開關。具體的實現過程為:電池供電時,開關S9按下,TEST1點由高變低,Q0導通,NAND網絡為高,系統開始供電,此時程序運轉并給與SHDN引腳高電平信號,促使Q6導通,此時即使按鍵抬起TEST1點仍為低電平,維持Q0的導通。當插上USB后,按鍵的按下使得Q4導通,Q0此時截至,系統由電池供電切換為USB供電,其它道理相同。關機時按鍵按下,POWER_DET網絡檢測電平由高變低,給予SHDN低電平,Q6截至,按鍵抬起后無論是Q0還是Q4均截至,系統斷電。



圖4電源管理???/FONT>


系統軟件設計


軟件部分除了CPU的底層初始化部分采用ARM匯編,其余全部用C語言編寫。


程序初始化后進入低功耗模式,等待各種具體操作。當有指紋采集時,就進入指紋數據采集和處理???,處理結束后,又重新退回低功耗等待模式,等待其他操作。同理,當有讀卡數據或者時鐘設置響應時,便進入相應的操作??榻寫?。值得注意的是,系統有兩種關機方式。一種是通過手動關機,另一種則通過系統定時器定時到后自動關機。


圖像數據讀取


根據前面的分析,圖像數據的采集采用的是DMA方式的單步模式。初始化時,除了設置單步模式外,還需要將DMA讀取的源地址設為鎖存器上的片選地址,目的地址則是存儲數據的緩存地址;數據的大小設置為一幀數據的大小,這里為480×640字節。


在讀取數據過程中,系統首先檢測幀同步信號,以確定一幀的開始,然后等待傳感器發出的DMA請求(與非門輸出低電平)。當接收到請求后,便按DMA的方式傳輸數據,每接收一個字節,相應的用于指示剩余字節數的寄存器的值便會減一,直至減到零,表示數據接收完畢。


讀卡


考慮到刷卡的隨機性,決定采用中斷的方式來讀取數據。即通常情況下,系統是在低功耗下等待;當有刷卡時,跳出低功耗并讀取數據。


整個讀取過程就是對串口通信的操作過程。當有數據進來時,串口??榛岵桓鮒卸?。因此在相應的中斷響應便可以讀取這一數據,直至數據完整讀取;所讀取的數據中有一個校驗和,可以幫助驗證數據的正確性。


結語


本系統采用了大量成熟的???,具有指紋采集、刷卡、語音提示、實時時鐘、USB接口等功能的一款便攜設備。本產品目前已經研制出樣機,經調試檢測各項指標合格,實現了上述各項功能,滿足了產品的設計指標。


參考文獻:


1. S3c44b0x_datasheet Sungsang Corp


2. 趙晶,Protel 99高級應用,人民郵電出版社,2005.8

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