滑动式指纹识别模块TCS3C-TCD42A的单片机控制

ByGrith4

, e$ R9 T9 ]& ]! O摘要: 介绍了利用单片机Atmega48与指纹识别模块TCS3C-TCD42A构建小型指纹识别系统的全过程，简要介绍了
TCS3C-TCD42A模块的功能和特点,给出了指纹识别系统结构框图。论述了单片机对指纹识别模块的控制，包括单片机
6 f3 g, `" f+ A- ]与模块的接口方法通信协议、主程序、接收中断处理模块和通信处理模块的编程思路及注意事项。该系统在实际使用过
程中,运行稳定,通信性能良好,已经成功应用于指纹保管箱产品中。

: p* s4 K1 F4 i# K- t关键词:指纹识别模块;串口通信协议;单片机; Atmega48

% @7 K& @+ L6 z; {- O0引言
+ M4 p2 t- i! M7 s' z% N随着现代经济和社会的不断发展，越来越多的场合需要身
. i  w9 o. K5 W8 {. ?份确认,而传统的身份识别技术已经远远不能满足要求。指纹识
别作为一种新兴的鉴别个人身份的方法，已经广泛地在安全部
2 I) h2 t: i: x. c. F门得到应用。由于指纹具有不可复制性惟-性. 稳定性的特点,
所以得到了越来越多的应用。目前世界上许多公司和科研机构
都在进行指纹识别技术的研究,并取得了一定的成果，推出了许
; D0 ~% V  Y% C多指纹产品。这些产品已经开始在部分民用领域得到应用，如用
于指纹门禁,指纹考勤,指纹保管箱等。信息社会的到来,使指纹
% Z, {3 z; B2 B6 r- v识别系统在身份认证方面有着广阔的应用前景。
% O. S  Y9 n* F4 v& l( @目前国内大多采用光学按压式和晶体电容按压式两种指
; y6 |9 K6 t$ r3 D) q! N纹传感器,两者共同的缺点是体积较大,无法应用在体积较小
" g, w1 s/ d9 g$ B8 K2 M的电子产品中。本文要介绍的是一款滑动式指纹识别模块:
% j. Z3 j( _+ hTCS3C-TCD42A,它不要求用户在验证时按压指纹.而只要将
  W! O& w& Z, S% s! {手指轻轻刷过传感器表面,传感器便能自动对手指进行连续的
: i* V" Q) F' m  t2 b3 V6 S“快照”,然后这些快照被组合在一起形成清晰的指纹影像。这
种采集指纹的效果与按压式指纹传感器相当,但它无需用力按
压,使用更加方便。
0 T8 E0 M  s/ u3 k& d+ C2 S/ k( D7 X1 TCS3C-TCD42A简介
0 w: L6 q& W, G, y! m$ t9 S0 FTCS3C-TCD42A是美国UPEK公司的产品(TouchStrip芯
片组),其中TCS3C是一个长条状的滑动式指纹传感器,用于提
取指纹图像数据。TCD42A 为高性能32位RISC芯片,为指纹
处理和通信芯片,其内部有4K的非易失性(NVM)内存可供用
4 e% Q# `" a% o8 c* V. y户存储指纹信息。TCD42A集成了PeRFectPrint算法捕获手指滑
4 }6 Y& `5 C$ v  z/ r+ p3 Y$ h过传感器时的指纹数据后形成指纹图像，该算法补偿速度、平
移旋转方面的变化,将其规格化为最优质的指纹图像,配合其
( ^9 G2 B  y/ B集成的PerfectMatch指纹模板提取和匹配算法，使用户能够获
. C" }( Y9 m5 M2 x$ |  j2 G( r得可靠的指纹识别效果。TCD42A 还具有和上位机通信的功
: k/ O- B- v3 a# }, r& W* |能,用户按照通信协议,可开发出功能强大的指纹识别应用系
统。TCS3C和TCD42A的实物图如图1所示。
TCS3C的特点如下:
0 M+ N/ M0 l: F(1) CMOS有源电容像点传感技术;
, s) T5 b+ D( A  v(2)最大手指滑动速度:20cm/S;
(3)图像灰度:8位;(4)图像分辨率:508dpi;
1 f" e& U4 z7 [(5)体积:17.65 x 5x 1.87mm;
TCD42A的特点如下:
(1) 32位RISC结构;
(2)处理速度可达96 MIPS;
(3) 4KB的非易失性内存可供存储指纹特征数据;
* ^9 i4 S; b8 e(4)体积: l0x l0x 1.26 mm;
(5)接口方式:UART和USB。
TCS3C
TCD42A
. ~$ X" w4 y! r3 A图1 TCS3C 和TCD42A实物图
2指纹识别系统构成
电路采用Atmega48单片机作为控制核心。Atmega48是一
* a1 k) U" h* ?" X/ q( S0 P% ]5 i$ n; F款8位微控制器，具有高性能、低功耗的显著特点。由于采用
RISC精简指令集结构,其指令集大多为单周期指令,具有高速
运行的特点。3V供电时,未使用内部看i ]狗的情况下,Atmega48
的典型掉电电流小于luA,而且该单片机在1.8V-5.5V的电压
范围内均能正常工作,片内自带4K字节的flash .256字节的
E2PROM,以及512字节SRAM并内置AD转换器、看门狗3
个16位的定时1计数器。
Atmega48作为上位机负责和TCD42A的通信，由它下达
8 Z6 Y4 N% b, y' q2 _1 r指纹登录、比对删除等命令给TCD42A。TCD42A 返回结果给
. u5 {3 I- V2 q9 mAtmega48,以便上位机及时给用户提示，如LED闪烁、蜂鸣器
2 H; g4 N2 h, |6 I6 S1 y% n. h. v蜂鸣、电机转动等。指纹识别系统结构框图如图2所示:
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金色传说

TCD42A 为高性能32位RISC芯片