基于单片机的远程指纹采集终端的设计

对于指纹的采集，系统采用了富士通公司的指纹传感器MBF200，它属于电容性传感器。其电容性传感器阵列由二维金属电极组成，所有金属电极充当一个电容板，接触的手指充当第二个电容板，器件表面的钝化层作为两板的绝缘层。当手指触摸传感器表面时，指纹的高低不平就会在传感器阵列上产生变化的电容，从而引起二维阵列上电压的变化，并形成指纹传感图像。从而克服了以前光学识别系统出错率高、可能仿冒等问题，大大提高了该系统的安全性。

MBF200支持3种接口形式，即MCU接口模式、SPI接口模式和USB接口模式。系统采用微处理器接口模式，在此模式下可将MBF200与51系列单片机8位数据总线直接相连，其接口形式非常简单，且微处理器接口模式在MBF200的3种接口模式下，数据传送速率最高(30帧／s；USB模式13帧／s；SPI模式为10帧／s)，可以满足对连续指纹图像采集和比对的需要。

2.3 数据存储器

为了保存指纹图像数据，必须为系统扩充外部存储器。MBF200一幅指纹扫描图像需要存储空间75 kB(256×300×8位)，因此系统采用SST公司的FLASH存储器SST 39SF010A对数据存储器进行存储扩充，其容量为128 k×8位。由于51单片机地址线只有16位，系统采用P1口对存储空间进行分段访问。其中，指纹图像数据及识别数据采用固定地址进行存储，数据读取易实现。

2.4 显示模块

LCD显示器用于显示中文界面信息。为了方便系统设计，采用带有中文字库的LCD显示模块HTM12232Z。

3 软件设计

3.1 系统程序流程

系统软件功能包括主程序、指纹获取功能模块、通信模块、定时模块、显示模块。系统上电初始化后与服务器建立连接，取得服务器时间调用显示模块显示中文界面及系统时间，然后等待指纹传感器信号。系统主要工作流程如图3所示。

3.2 TCP／IP协议的精简设计

3.2.1 TCP／IP协议精简

考虑嵌入式系统CPU处理能力和系统存储能力限制，系统以高效、节省资源为目标，对TCP／IP协议进行精简(见表1)，仅实现了通信必须的ARP，IP，ICMP和UDP协议。

在链路层上，系统必须实现IEEE802.3所规定的CDMA／CD协议，而此协议只要采用通用的以太网接口芯片就可支持。为了保证系统在以太网中的通信，系统实现了ARP应答协议，该协议用于将IP地址映射成以太网MAC地址。