生物識別技術(shù)依靠其鑒別的唯一性和可靠性,，經(jīng)過近十年的發(fā)展,，應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛和成熟,，目前指紋識別技術(shù)已趨向民用市場普及,，指紋考勤機(jī)就是其主要的應(yīng)用之一。

　　引言
 

　　目前指紋識別技術(shù)已趨向民用市場普及,，指紋考勤機(jī)就是其主要的應(yīng)用之一,。筆者采用功能強(qiáng)大的S33C44B0X處理器設(shè)計(jì)了一款指紋考勤機(jī)，在功能,、接口,、價格等方面都有著極大的優(yōu)勢。

　　所設(shè)計(jì)的考勤機(jī)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(xué)傳感器,。刷卡采集相應(yīng)的射頻模塊，它可以通過串口的方式與CPU通信?？记跈C(jī)和上位機(jī)的通訊則采用通用的模擬USB接口,，有效地達(dá)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(shí)時時鐘顯示,，語音提示等眾多人性化功能。系統(tǒng)的框圖如圖1所示,。

　　基于ARM7的指紋考勤系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)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(yùn)算速度快,、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。

　　硬件設(shè)計(jì)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,。語音提示模塊采用的是總長為

　　21S錄音時間的AP8921A芯片。

　　上位機(jī)通訊通過CH341芯片進(jìn)行異步串口轉(zhuǎn)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(tǒng)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(tǒng)供電，并給鋰電充電,。

　　按鍵總共有三個,，一個是系統(tǒng)的開關(guān)機(jī)按鍵，另外兩個分別是實(shí)時時鐘設(shè)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(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)與CPU的信息交互。圖2為指紋采集接口,。

　　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(shù)據(jù)輸出接口,，連接至鎖存器,，最終接到數(shù)據(jù)總線上;引腳6、7為I2C總線,，用于對傳感器寄存器進(jìn)行初始化設(shè)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(dāng)nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時,，傳感器便有數(shù)據(jù)輸出，并且數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。最終的數(shù)據(jù)讀取是通過片選鎖存器來實(shí)現(xiàn)的,。由于DMA的方式不干預(yù)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模塊,，并選擇ASCII方式以及固定的9600bps輸出RS232數(shù)據(jù),，感應(yīng)距離為30cm，其輸出數(shù)據(jù)端口直接連接CPU的串口1接收端即可,。輸出的數(shù)據(jù)格式為頭碼(02)+10ASCII數(shù)據(jù)+Checksum校驗(yàn)碼+結(jié)束碼(03),，事實(shí)上我們只需存儲10位數(shù)據(jù)信息中的4位卡號。具體電路如圖3所示,。

　　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(tǒng)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(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓供給,。

　　圖4是電源開關(guān)控制部分電路,，功能為實(shí)現(xiàn)USB和電池供電的切換。當(dāng)未插入USB時采用電池供電,，而連接時系統(tǒng)采用USB供電,。S9為總電源開關(guān)。具體的實(shí)現(xiàn)過程為：電池供電時,，開關(guān)S9按下,，TEST1點(diǎn)由高變低，Q0導(dǎo)通,，NAND網(wǎng)絡(luò)為高,，系統(tǒng)開始供電，此時程序運(yùn)轉(zhuǎn)并給與SHDN引腳高電平信號,，促使Q6導(dǎo)通，此時即使按鍵抬起TEST1點(diǎn)仍為低電平,，維持Q0的導(dǎo)通,。當(dāng)插上USB后,，按鍵的按下使得Q4導(dǎo)通，Q0此時截至,，系統(tǒng)由電池供電切換為USB供電,，其它道理相同。關(guān)機(jī)時按鍵按下,，Power_DET網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)斷電。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　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(jìn)入低功耗模式，等待各種具體操作,。當(dāng)有指紋采集時,，就進(jìn)入指紋數(shù)據(jù)采集和處理模塊，處理結(jié)束后,，又重新退回低功耗等待模式,，等待其他操作。同理,，當(dāng)有讀卡數(shù)據(jù)或者時鐘設(shè)置響應(yīng)時,，便進(jìn)入相應(yīng)的操作模塊進(jìn)行處理。值得注意的是,，系統(tǒng)有兩種關(guān)機(jī)方式,。一種是通過手動關(guān)機(jī)，另一種則通過系統(tǒng)定時器定時到后自動關(guān)機(jī),。

　　圖像數(shù)據(jù)讀取

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

　　在讀取數(shù)據(jù)過程中，系統(tǒng)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(fā)出的DMA請求(與非門輸出低電平)。當(dāng)接收到請求后,，便按DMA的方式傳輸數(shù)據(jù),，每接收一個字節(jié),，相應(yīng)的用于指示剩余字節(jié)數(shù)的寄存器的值便會減一，直至減到零,，表示數(shù)據(jù)接收完畢,。

　　讀卡

　　考慮到刷卡的隨機(jī)性，決定采用中斷的方式來讀取數(shù)據(jù),。即通常情況下,，系統(tǒng)是在低功耗下等待;當(dāng)有刷卡時，跳出低功耗并讀取數(shù)據(jù),。

　　整個讀取過程就是對串口通信的操作過程,。當(dāng)有數(shù)據(jù)進(jìn)來時，串口模塊會產(chǎn)生一個中斷,。因此在相應(yīng)的中斷響應(yīng)便可以讀取這一數(shù)據(jù),，直至數(shù)據(jù)完整讀取;所讀取的數(shù)據(jù)中有一個校驗(yàn)和，可以幫助驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性,。

　　結(jié)語

　　本本產(chǎn)品目前已經(jīng)研制出樣機(jī),，經(jīng)調(diào)試檢測各項(xiàng)指標(biāo)合格，實(shí)現(xiàn)了上述各項(xiàng)功能,，滿足了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo),。