3 軟件設(shè)計(jì)

　　FPS200內(nèi)含13個(gè)寄存器，其中，DTR和DCR寄存器用于指定放電電流時(shí)間，RAH、RAL、REH、REL寄存器用于指定要采集的行；CAL、CEL寄存器用于指定要采集的列；CTRLA、CTRLB、CTRLC三個(gè)為控制寄存器，主要用于控制傳感器的初始化、時(shí)鐘的選擇及P0、P1的輸出；PGC寄存器用于指定采集指紋圖像的增益。

　　傳感器初始化是指對(duì)DTR、DCR、PGC三個(gè)寄存器進(jìn)行配置，以便在獲得整幅圖像之前啟動(dòng)傳感器并對(duì)圖像參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)外界環(huán)境和指紋表面的特性設(shè)置好相應(yīng)參數(shù)。

　　本系統(tǒng)采用集成MCU接口，指紋采集的程序流程如圖3所示。首先初始化FPS200的各個(gè)寄存器，主要是放電電流寄存器（DCR）、放電時(shí)間寄存器（DTR）和增益控制寄存器（PGC）的設(shè)置；然后查詢等待，指紋被FPS200采集進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器后，再讀入內(nèi)存，根據(jù)指紋采集流程圖在Nios II IDE下編寫相應(yīng)的C語言代碼，具體如下：

　　用HDL語言編寫指紋采集芯片F(xiàn)PS200和VGA的外設(shè)與開發(fā)板連接，創(chuàng)建Nios II CPU時(shí)包括以下內(nèi)容：選擇標(biāo)準(zhǔn)的Nios II CPU內(nèi)核［5］，根據(jù)需要添加相應(yīng)的components。在Interface to user logic中添加自定義指紋采集和VGA圖像顯示外設(shè)，在SOPC Builder中添加FPS200和VGA兩個(gè)自定義外設(shè)，生成的Nios II CPU如圖4所示。

　　4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　啟動(dòng)Nios II IDE環(huán)境下，創(chuàng)建系統(tǒng)軟件控制部分后，運(yùn)行程序即可采集指紋圖像，本系統(tǒng)環(huán)境下采集的指紋圖像5所示。

　　圖6為作參考比較的光學(xué)采集指紋圖像，指紋圖像容易受指紋表面的雜質(zhì)影響，手指干燥、潮濕和帶有灰塵都會(huì)使成像模糊。圖5為采集原始指紋后用軟件讀取得指紋圖像，在手指干燥、潮濕和帶有灰塵的情況下都可采集到很好效果的指紋圖像，兩種不同技術(shù)所采集的圖像相比而言，光學(xué)采集的指紋比較模糊，從圖5顯示的結(jié)果可以看出，本系統(tǒng)可以簡(jiǎn)便快速地獲取比較清晰的原始指紋灰度圖，圖像質(zhì)量好，失真較小，保留了指紋紋線的邊緣細(xì)節(jié)和固有形態(tài)，指紋的谷線和脊線明顯，線條連接緊密。在指紋處理得處理過程中有利于提取指紋的特征參數(shù)，可以很好地應(yīng)用于指紋識(shí)別系統(tǒng)及指紋分類系統(tǒng)的各種后端任務(wù)［3］，如指紋自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的建庫和各種查詢工作。

　　5 小結(jié)

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于Nios II處理器，采用高性能指紋傳感芯片F(xiàn)PS200的MCU接口方式的指紋采集系統(tǒng)；詳細(xì)地闡述了指紋采集系統(tǒng)的自定義外設(shè)及指紋采集程序編寫。本系統(tǒng)采集的原始指紋圖像質(zhì)量高，效果好，能夠滿足嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)的要求。