人体的指纹由于具有长期不变性、稳定性和难于伪造等特点，已经成为现代生物识别技术的首选， 自动指纹识别系统（AFIS）是指集指纹图像的采集、识别并给出身份验证结果为一体的软硬件相结合的系统。目前，自动指纹识别系统可以分为两类：一类是用专门的硬件设备来采集指纹图像，然后将采集到的图像传送给上位机，利用上位机强大的运算能力和海量的指纹特征库，来实现指纹的识别。一类是将指纹的采集与识别在一个嵌入式系统中完成，这类系统通常是用DSP这类具有高速运算能力的器件来构建。由于嵌入式指纹识别系统存在价格低廉、使用灵活方便等优点，越来越受到人们的重视。

　　采用了MBF200的MCU模式获取指纹图像。它与DSP和CPLD的硬件连接如下：传感器的8位数据线直接与TMS320VC5402 的低8位数据线相连，读写信号线由EPM3032AE控制，通过编程可将采集到的指纹图像数据直接存储到SRAM 四页中的任意一页或两页中， 由于SRAM 每页最多只能提供48KW 的数据空间，为了后续编写指纹识别程序的方便，编写程序设置MBF200的寄存器将采集图像数据控制在48KB以内，本文所采集的指纹图像像素为 220&TImes;220，存于SRAM的第一页。另外，需要注意的是MBF200的两种起振方式：采用内部多谐振荡器起振，将MBF200的FSET 管脚通过者外接晶体振荡电路，使用外部时钟时通过XTAL1．XTAL2连接晶体电路来产生时钟信号。本文通过设置MBF200寄存器CTRLB的 XTALSEL位为低采用第一种起振方式。指纹采集部分的硬件连接如图2所示。

　　图2 指纹采集部分硬件连接图

USB接口扩展电路模块

　　考虑到模块板可能需要外挂海量存储器存储指纹模版及与PC机等上位机进行通信，采用CH375扩展了系统的USB接口，它是一个USB总线的通用设备接口芯片，无需用户编写驱动程序，CH375以C语言子程序库提供了USB存储设备的文件级接口，这些应用层接ISIAPI包含了常用的文件级操作，可以方便移植并嵌入到各种常用的单片机程序中，这样对USB 设备的通信就几乎和访问本地硬盘一样。它具有8位数据总线（D0-D7）、读（/RD）、写（/WR）、片选控制线（/CS）以及中断输出（/INT），可以方便地与TMS320VC5402进行连接。另外CH375有一个地址线A0，它占用两个地址位，当A0引脚为高电平时选择命令端口，可以写入命令; 当A0引脚为低电平时选择数据端口，可以读写数据，其硬件连接如图3所示。

　　图3 USB扩展硬件连接图

　　对于嵌入式指纹处理模块硬件的构建，考虑到整个模块所需实现的功能、成本和处理速度的要求，选用TI公司生产的DSP处理器TMS320VC5402作为整个模块的核心处理芯片，它是TI公司推出的一款性价比极高的DSP处理器，其内部包括4KW 的ROM，16KW 片内DARAM，2个定时器，4个外部中断，外部程序空间可扩展到1MW，并且它可工作在3种低功耗方式（IDLE1，IDLE2，IDLE3），能较好的满足本模块需要。指纹图像采集芯片选择FUJITSU公司推出的新一代固态指纹传感器MBF200。它是一款专为嵌入式系统设计的高性能、低功耗的电容指纹传感器。

　　基于MSP430的指纹识别系统，主要有三部分组成，第一部分为指纹识别模块，用来实现指纹的采样和比对。考虑到开发周期，系统稳定性等方面的问题，采用了“可编程指纹模块”B IG1080P- H指纹识别模块。第二部分为读写电路，采用串行MF RC531芯片，用来实现非连接的读写控制。第三部分为键盘与液晶电路，键盘用来触发控制箱从低功耗状态苏醒， 液晶用来提示操作过程。选用HF12232F模块，可以显示7.5&TImes;2个（16&TImes;16点阵）汉字。

接口电路模块

　　MFRC531是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成读写卡芯片系列中的一员。该读写卡芯片系列利用了先进的调制和解调概念， 完全集成了在13.56MHz下所有类型的被动非接触式通信方式和协议。MFRC531 支持ISO/IEC14443A/B的所有层和MIFARE经典协议， 以及与该标准兼容的标准。支持高速MIFARE非接触式通信波特率。内部的发送器部分不需要增加有源电路就能够直接驱动近操作距离的天线（可达 100mm）。接收器部分提供一个坚固而有效的解调和解码电路，用于ISO14443A兼容的应答器信号。数字部分处理ISO14443A帧和错误检测（ 奇偶&CRC）。此外，它还支持快速CRYPTO1加密算法，用于验证 MIFARE系列产品。与主机通信模式有8位并行和SPI模式，用户可根据不同的需求选择不同的模式，这样给读卡器/终端的设计提供了极大的灵活性。在本系统中，与主机通信模式选用SPI模式（如图2所示），同时可以节约CPU的IO口资源。

MFRC531天线设计模块

　　MFRC531是实现通信的核心模块，也是控制器控制读写IC卡的关键接口芯片。它根据寄存器的设定对发送缓冲区中的数据进行调制得到发送的信号，并通过TX1，TX2脚驱动天线以电磁波的形式发出去。天线（如图3所示）发出频率固定的电磁波13. 56MHz，射频卡接收到电磁波后，由卡中自带的LC串联谐振电路产生共振，从而使电容充电有了电荷，再接一个单向导电的电子泵，将电荷送到另一个电容内存储，经过滤波整流后产生 2V 的电压作为电源供卡片工作使用。卡片处理接收的命令和数据，并将结果返回给读写器。

MODEM通讯模块

　　在本系统中电源选用了功耗极低MSP430 作为控制器。它的工作电压范围为1.8~3.6V，有一种活动模式和5种低功耗省电模式，6μs内从等待状态唤醒。这些特点使MSP430系列芯片在电池供电，便携式设备的应用中表现出优良的特性。控制箱采用锂电池给CPU及其他模块供电。由于设备使用频率较低，功耗较少，可以设计当设备在夜晚或者周末非正常工作时间时，采用电话线给锂电池充电。电话局交换机通过提供直流馈电的方式向用户供电，一般直拨电话的空载电压为48V，分机为24V，交换机提供的摘机电流大约20mA。因此，控制箱系统可以主动摘机，然后利用这20mA的摘机电流对电池充电，当然，充电不能在正常工作时间进行，这样会造成监控中心需要传输数据时无法拨通本控制箱号码，因为本方事先摘机时对方会检测到忙音。